专利摘要:
本發明提供一種太陽電池用背面保護片,其係具有抑制太陽電池單元之溫度上升的功能。具體而言,本發明提供一種太陽電池用背面保護片,其係配置於太陽電池之背面側者,其特徵在於具有包含熱變換填充材的熱變換層,該熱變換填充材具有藉由將熱能量變換為振動能量來消耗熱能量之功能,且前述熱變換層中之前述熱變換填充材的密度為3~35g/m2。
公开号:TW201306277A
申请号:TW101122488
申请日:2012-06-22
公开日:2013-02-01
发明作者:Saya Tanaka;Daisuke Maeda;Yoshiki Hashizume
申请人:Toyo Aluminium Kk;
IPC主号:H01L31-00
专利说明:
太陽電池用背面保護片 發明領域
本發明係關於配置於太陽電池之背面側的太陽電池用背面保護片,尤其關於具有抑制太陽電池單元之溫度上升功能的太陽電池用背面保護片。 發明背景
由於太陽電池主要為設置於建築物之屋頂上,因此在太陽光造成直接性加熱的同時,亦會接受到來自屋頂的熱,而有太陽電池單元之溫度達到70℃以上的情形。在太陽電池單元為結晶矽類的情況下,據稱溫度上升會以0.4%/℃的比率使變換效率降低。另外,太陽電池單元的背面側通常積層有太陽電池用背面保護片,通常將此等合併起來稱為太陽電池模組。
作為抑制太陽電池單元之溫度上升的方法係已有提案出數種方法。
專利文獻1係關於太陽電池模組用放熱膜及具備該放熱膜之太陽電池模組。具體而言,記載有藉由將具有放熱性之塗料的層(放熱膜)設置於太陽電池單元之背面的方式,使模組溫度降低的方法。另外,為了使該塗料層擁有耐候性係需要保護膜或耐候性薄膜,但必須要選擇不會影響放熱性的材料。
專利文獻2係關於霧狀噴霧系統。具體而言,記載有藉由使用熱變換塗料之霧狀噴霧系統將霧噴射至太陽電池模組以降低模組溫度的內容。另外,在專利文獻2中太陽電池用背面保護片與太陽電池單元本身沒有抑制溫度上升的功能。
上述熱變換塗料係為含有藉由將熱能量變換為振動能量的方式消耗熱能量功能之熱變換分子的塗料。該塗料係例如由ARBAR工業股份有限公司以產品名「TOUGH COAT D42、D47」販售,通常被稱為消熱塗料。 先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2007-12967號公報
專利文獻2:日本專利特開2010-78264號公報 發明概要

本發明之目的係提供一種太陽電池用背面保護片,其具有抑制太陽電池單元之溫度上升的功能。
本發明者係為達成上述目的持續銳意研究之結果,發現在使用具有特定之熱變換層的太陽電池用背面保護片的情況下,可達成上述目的而得以完成本發明。
亦即,本發明係關於下述之太陽電池用背面保護片。
1.一種太陽電池用背面保護片,係配置於太陽電池單元之背面側者,其特徵在於:具有包含熱變換填充材的熱變換層,該熱變換填充材具有藉由將熱能量變換為振動能量來消耗熱能量之功能,且前述熱變換層中之前述熱變換填充材的密度為3~35g/m2
2.如上述第1項之太陽電池用背面保護片,其具有樹脂薄膜基材,且於前述樹脂薄膜基材的單面或雙面上形成有前述熱變換層。
3.如上述第1項之太陽電池用背面保護片,其係於樹脂薄膜基材的單側上具有用以與前述太陽電池單元之背面黏接的熱融接層,且於另一側上具有耐候性薄膜,並於前述樹脂薄膜基材的單面或雙面上形成有前述熱變換層。
4.如上述第1~3項中任一項之太陽電池用背面保護片,其中前述熱變換層係藉由塗布.乾燥含有前述熱變換填充材之塗料而形成。
5.如上述第1~4項中任一項之太陽電池用背面保護片,其中前述熱融接層含有可與乙烯-乙酸乙酯共聚物進行熱融接的成分。
以下,詳細說明關於太陽電池用背面保護片。
本發明之太陽電池用背面保護片,係配置於太陽電池單元之背面側者,其特徵在於:
具有包含熱變換填充材的熱變換層,該熱變換填充材具有藉由將熱能量變換為振動能量來消耗熱能量之功能,且前述熱變換層中之前述熱變換填充材的密度為3~35g/m2
具有上述特徵之本發明之太陽電池用背面保護片,其中由於熱變換層中之熱變換填充材將熱能量變換成振動能量消耗掉,因此可抑制太陽電池單元的溫度上升。雖然只要為利用熱能量之反射或輻射來抑制溫度上升的塗膜便期望形成於最外層,但由於只要為本發明所使用之熱變換層即使不必在最外層亦可消耗熱能量,因此可令熱變換層形成為內側的層(不露出至表面的層)。此外,在於最外層形成耐候性薄膜的情況下,以往必須選擇不會妨礙放熱性的材料,但在本發明沒有如此之限制而可廣泛使用公知的耐候性薄膜。
太陽電池用背面保護片,係已知有通常為於樹脂薄膜基材隔著接著劑層積層有熱融接層(用以與太陽電池單元之背面接著之熱融接層)之層構成。此外,已知有於樹脂薄膜基材之另一側隔著接著劑層積層有耐候性薄膜者。
在本發明所使用之熱變換層,係只要位於不妨礙藉由熱融接層使太陽電池用背面保護片與太陽電池單元之背面接著的位置便不限定形成位置。例如,本發明之太陽電池用背面保護膜,係可舉出第1圖之(a)~(d)所示之層構成者。
第1圖(a)之層構成,係於樹脂薄膜基材1隔著接著劑層3積層有熱融接層2,並於樹脂薄膜基材1之其他的面形成有熱變換層4。
第1圖(b)之層構成,係在第1圖(a)之層構成中,於熱變換層4之外側隔著接著劑層3形成有耐候性薄膜5。以如此方式,藉由於最外層形成耐候性薄膜5,不但可提高太陽電池用背面保護片之耐刮性,亦可防止或抑制熱變換層之損傷。
第1圖(c)之層構成,係為在第1圖(b)之層構成中,將形成於樹脂薄膜基材1之單面的熱變換層4形成於樹脂薄膜基材1之雙面者。在僅將熱變換層4形成於樹脂薄膜1之單面的情況下,在熱變換層4之形成時會有積層體出現捲曲的可能性。因此,如第1圖(c)之層構成藉由於樹脂薄膜基材1的雙面形成熱變換層4的方式可防止或抑制捲曲。
第1圖(d)之層構成,係為在第1圖(c)之層構成中,將接著劑層3與熱變換層4併為同一層(層6)者。亦即,層6係為熱交換層兼接著劑層。層6為藉由以下方式所得,於形成接著劑層之組成物,調配本發明所使用之熱變換填充材使其成為預定之密度並進行製膜。
另外,上述(a)~(d)之層構成係為範例,當然亦可採用其他之層構成,此外,藉由在樹脂薄膜基材、耐候性薄膜中調配熱變換填充材的方式,亦可將熱變換層之功能賦予至此等的層。
以下,詳細說明關於樹脂薄膜基材、熱融接層、接著劑層、熱變換層、及耐候性薄膜。
樹脂薄膜基材
樹脂薄膜基材係無特別限定,可廣泛使用以往使用於太陽電池用背面保護片的樹脂薄膜基材。例如,可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酯、聚丙烯腈、聚環烯、聚苯醚等構成之樹脂薄膜基材。
基材係可考慮藉由使用鋁箔等金屬箔的方式提升熱傳導性而增幅熱變換效果,但由於在與太陽電池單元接著時必須於太陽電池用背面保護片打開用以取出電極線的孔洞,若太陽電池用背面保護片含有金屬類則在絕緣處理不夠充分的情況下會有太陽電池單元發生短路的疑慮,因此以如本發明使用樹脂薄膜基材的方式為佳。然而,在可充分進行絕緣處理的情況下,亦可因應必要與樹脂薄膜基材併用鋁箔等金屬箔。
樹脂薄膜基材之厚度係非限定,以200~300μm為佳,以100~250μm為較佳。若樹脂薄膜基材之厚度太薄則造成太陽電池用背面保護片之耐電壓低,太厚則使太陽電池用背面保護片之重量增加,且在接著於太陽電池單元之背面的情況下,有伴隨長期使用而自太陽電池單元剝離的可能性。
熱融接層
熱融接層係為太陽電池用背面保護片之表面層(太陽電池單元側),與太陽電池單元之密封材(配置於太陽電池單元之最下層,通常含有乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)。)接著的層。熱融接層只要為可與上述密封材接著的材料便無限定,但以含有可與EVA熱融接的成分為佳。此外,考慮到與EVA的密著性,以使用0.910~0.940g/cm3之直鏈低密度聚乙烯作為熱融接層的基質為佳。
熱融接層在防止因紫外線之影響造成黃化的觀點以含有無機類之紫外線吸收劑為佳。無機類之紫外線吸收劑,係例如可舉出氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鈰、矽石、氧化鐵、碳等,其中又以氧化鈦或碳為佳。
紫外線吸收劑之平均粒子徑係以0.1~5μm為佳。若平均粒子徑超過5μm則有分散性變差,無法得到均一之紫外線吸收效果的疑慮。此外,若平均粒子徑未達0.1μm則在成本的觀點上為不利。
紫外線吸收劑的含有量係在可充分獲得紫外線吸收效果,且與密封劑之EVA維持良好密著性的觀點,以0.1~30質量%為佳。若含有量未達0.1質量%,則有紫外線吸收效果不夠充分而因紫外線之影響造成黃化的疑慮。此外,若含有量超過30質量%則有與EVA之密著性降低的疑慮。
熱融接層之紫外線透過率以20%以下為佳。若紫外線透過率超過20%,則有紫外線吸收效果不夠充分而黃化的疑慮。另外,紫外線透過率之下限值無特別限定,通常為1%左右。
熱融接層之厚度係非限定,在充分含有上述紫外線吸收劑之觀點以5~200μm為佳,以30~180μm為較佳。若厚度未達5μm,則有無法充分含有紫外線吸收劑的疑慮。
接著劑層
用以接著太陽電池用背面保護片之各層的接著劑層係無限定。例如以使用胺甲酸乙酯類之接著劑並藉由乾式積層法進行接著的方式為佳。
胺甲酸乙酯類之接著劑係有雙液硬化型胺甲酸乙酯類接著劑、聚醚胺甲酸乙酯類接著劑、聚酯胺甲酸乙酯聚醇類接著劑等,其中尤以雙液硬化型胺甲酸乙酯類接著劑為佳。接著劑之種類及厚度係可因應接著之各層的種類進行適當設定。
熱變換層
熱變換層係包含具有藉由將熱能量變換為振動能量的方式消耗熱能量之功能的熱變換填充材(熱變換分子)。太陽光線等所包含之紅外線若傳播至熱變換層則會變換為熱能量並分散.移動至熱變換層中,然後藉由接觸到熱變換層中之熱變換填充材立刻被變換為振動能量,由於此能量變換產生於熱變換填充材的表層,因此大部分的熱能量會迅速被消耗掉。因此,熱能量會被消耗掉而不會積蓄在熱變換層中。此外,在本發明中藉由形成熱變換層的方式,亦可提升太陽電池用背面保護片之耐電壓性。
在本發明中,熱變換層中之熱變換填充材的密度(含有密度,熱變換填充材之塗布量)只要為3~35g/m2即可,以為10~35 g/m2為佳。若熱變換填充材之密度未達3 g/m2則有熱變換效率不充分的疑慮。此外,即使調配超過35g/m2亦無法獲得相應於調配之熱變換效率的提升。因此,在本發明中採用3~35g/m的密度。
熱變換層係以藉由將含有上述熱變換填充材之塗料進行塗布.乾燥的方式形成為佳。上述塗料被稱為所謂之熱變換塗料(消熱塗料),例如由ARBAR工業股份有限公司以產品名「TOUGH COAT D42、D47」販售。
上述「TOUGH COAT D42」係為於主劑含有丙烯酸聚醇樹脂及熱變換填充材,於硬化劑含有異氰酸(HMDI:六亞甲基二異氰酸)之雙液硬化型的熱變換塗料。此外,「TOUGH COAT D47」係為含有苯乙烯-丙烯酸酯共聚物樹脂、熱可塑性胺甲酸乙酯樹脂、及熱變換填充材之水性單液硬化型的熱變換塗料。
熱變換層係為了提高熱傳導效率亦可添加熱傳導填充材。熱傳導填充材係例如可舉出鋁粉、氮化鋁、氮化硼、氧化矽、氧化鋁、氧化鎂等。此等熱傳導填充材可單獨或將2種以上混合使用。
熱變換層之厚度係非限定,以10~200μm為佳,以20~150μm為較佳,以50~100μm為最佳。若厚度未達10μm則熱變換效率低,若超過200μm則無法獲得與膜厚化相應之熱變換效率的提升。另外,熱變換層如前述,可設置於樹脂薄膜基材的單面或雙面,在設置於雙面的情況下,以合計厚度成為上述範圍的方式分為2層形成為佳。
另外,在兼具熱變換層與接著劑層的情況下,將上述熱變換填充材以成為預定密度的方式調配至形成上述接著劑層之組成物中,使其成為熱交換層兼接著劑層即可。
耐候性薄膜
耐候性薄膜係無限定,可廣泛使用使用於以往之太陽電池用背面保護片的耐候性薄膜。具有耐候性及電絕緣性之薄膜,係例如可舉出聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等聚酯膜;聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)等氟類薄膜;聚乙烯、舉丙烯等聚烯薄膜;其他還有聚苯乙烯薄膜、聚醯胺薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚醯亞胺薄膜等。上述PET係考慮在屋外的耐久性適合使用耐加水分解性PET。
其他,亦可舉出工程塑膠及氟類樹脂。工程塑膠係例如可舉出聚乙醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、變性聚苯醚(m-PPE)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、GF強化聚對苯二甲酸乙二酯(GF-PET)、超高分子量聚乙烯(UHPE)、間規聚苯乙烯(SPS)、非晶聚芳酯(PAR)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、液晶聚合物(LCP)等。
耐候性薄膜可為單層亦可為複層(積層薄膜)。在單層的情況下,厚度以為20~250μm為佳。在複層的情況下,以為耐候性優良之薄膜與電絕緣性優良之薄膜的積層體為佳。在該情況下,以將電絕緣性優良之薄膜配置於樹脂薄膜基材側,將耐候性優良之薄膜配置於最外層為佳。耐候性優良之薄膜以厚度為20~150μm之氟類薄膜為佳,電絕緣性優良之薄膜以厚度為100~250μm之PET薄膜為佳。
本發明之太陽電池用背面保護片,係由於熱變換層中之熱變換填充材將熱能量變換為振動能量消耗掉,因此可抑制太陽電池單元之溫度上升。雖然只要為利用熱能量之反射或輻射來抑制溫度上升的塗膜便期望形成於最外層,但由於只要為本發明所使用之熱變換層即使不必在最外層亦可消耗熱能量,因此可令熱變換層形成為內側的層(不露出至表面的層)。此外,在於最外層形成耐候性薄膜的情況下,以往必須選擇不會妨礙放熱性的材料,但在本發明沒有如此之限制而可廣泛使用公知的耐候性薄膜。圖式簡單說明
第1(a)~(d)圖為例示出本發明之太陽電池用背面保護片之層構成的圖。
第2(A)圖:為表示實施例1及比較例1,第2(B)圖為表示實施例2及比較例2,第2(C)圖為表示實施例3及比較例3,第2(D)圖為表示實施例4~6及比較例4~6所製作之太陽電池用背面保護片之層構成的圖。
第3圖為表示試驗例1所使用之擬似模組的圖。
第4圖為表示試驗例1所使用之加熱裝置的圖。
第5圖為表示熱變換填充材之密度(g/m2)與溫度下降率(%)間之關係的圖。用以實施發明之形態
以下以實施例及比較例具體說明本發明。但本發明不被實施例所限定。 實施例1
在聚酯薄膜(帝人製,125μm)之單面塗布100μm的熱變換塗料D-47(ARBAR工業股份有限公司製)。熱變換填充材之含有密度為12g/m2。此外,將直鏈低密度聚乙烯薄膜(TAMAPOLY製,50μm)作為與EVA密封材接著之熱融接層,使用乾式積層用接著劑以乾式積層法接著至未塗布熱變換塗料的面。乾式積層用接著劑係將三井化學股份有限公司製之商品名TAKELAC A315(100重量份)與商品名TAKENATE A50(10重量份)混合的聚胺甲酸乙酯類接著劑,以固形分之塗布量成為5g/m2的方式進行調整,並製作太陽電池用背面保護片。 實施例2
在聚酯薄膜(帝人製,125μm)之雙面各塗布50μm的熱變換塗料D-47(ARBAR工業股份有限公司製)。熱變換填充材之含有密度為12g/m2。在其上分別將作為耐候性賦予層的PVF薄膜(DU PONT製Tedlar,38μm),及作為與EVA密封材接著之熱融接層的直鏈低密度聚乙烯薄膜(TAMAPOLY製,50μm),使用乾式積層用接著劑以乾式積層法接著至各面上。乾式積層用接著劑係將三井化學股份有限公司製之商品名TAKELAC A315(100重量份)與商品名TAKENATE A50(10重量份)混合的聚胺甲酸乙酯類接著劑,以固形分之塗布量成為5g/m2的方式進行調整,並製作太陽電池用背面保護片。 實施例3
在聚酯薄膜(帝人製,125μm)之單面塗布100μm的熱變換塗料D-47(ARBAR工業股份有限公司製)。熱變換填充材之含有密度為12g/m2。在未塗布該熱變換塗料的面,設置作為耐候性賦予層的PVF薄膜(DU PONT製Tedlar,38μm),並在熱變換塗料面側將作為與EVA密封材接著之熱融接層的直鏈低密度聚乙烯薄膜(TAMAPOLY製,50μm),使用乾式積層用接著劑以乾式積層法接著至各面上。乾式積層用接著劑係將三井化學股份有限公司製之商品名TAKELAC A315(100重量份)與商品名TAKENATE A50(10重量份)混合的聚胺甲酸乙酯類接著劑,以固形分之塗布量成為5g/m2的方式進行調整,並製作太陽電池用背面保護片。 實施例4~6
將實施例3之熱變換塗料層厚度定為10μm、200μm、300μm,其餘部分以相同的方式進行製作。 比較例1~6
在實施例1~6中不設置熱變換塗料層,其餘部分以相同的方式進行製作。 試驗例1(加熱試驗)
如第2圖所示依玻璃/EVA/熱電偶/EVA/試料的順序進行積層,以真空積層機(NPC製)製作擬似模組(另外,「/」的符號表示積層的順序)。
試料係分別使用在實施例1~6及比較例1~6所製作的太陽電池用背面保護片。
如第3圖所示在加熱板上將玻璃面朝下設置,測定熱電偶之實體溫度並在溫度差最大的時候調查最大溫度差。
將試驗結果表示於下述表1。
從表1的結果可以清楚看到,形成有熱變換層之實施例1~6的太陽電池用背面保護片與沒有形成熱變換層之比較例1~6進行比較,熱電偶之實體溫度被抑制為較低,可以抑制太陽電池單元的溫度上升。 試驗例2
在鋼板塗布.乾燥含有熱變換填充材之熱變換塗料,並調查在其表面以白熱燈泡加熱時,熱變換填充材之含有密度與溫度下降率之間的關係。
將結果表示於第5圖,從第5圖的結果可以清楚看到,在熱變換填充材之含有密度為3~35g/m2的情況下可獲得良好的溫度下降率。
1‧‧‧樹脂薄膜基材
2‧‧‧熱融接層
3‧‧‧接著劑層
4‧‧‧熱變換層
5‧‧‧耐候性薄膜
6‧‧‧熱交換層兼接著劑層
7‧‧‧玻璃
8‧‧‧EVA
9‧‧‧熱電偶
10‧‧‧EVA
11‧‧‧試料
第1(a)~(d)圖為例示出本發明之太陽電池用背面保護片之層構成的圖。
第2(A)圖:為表示實施例1及比較例1,第2(B)圖為表示實施例2及比較例2,第2(C)圖為表示實施例3及比較例3,第2(D)圖為表示實施例4~6及比較例4~6所製作之太陽電池用背面保護片之層構成的圖。
第3圖為表示試驗例1所使用之擬似模組的圖。
第4圖為表示試驗例1所使用之加熱裝置的圖。
第5圖為表示熱變換填充材之密度(g/m2)與溫度下降率(%)間之關係的圖。
1‧‧‧樹脂薄膜基材
2‧‧‧熱融接層
3‧‧‧接著劑層
4‧‧‧熱變換層
5‧‧‧耐候性薄膜
6‧‧‧熱交換層兼接著劑層
权利要求:
Claims (5)
[1] 一種太陽電池用背面保護片,係配置於太陽電池單元之背面側者,其特徵在於:具有包含熱變換填充材的熱變換層,該熱變換填充材具有藉由將熱能量變換為振動能量來消耗熱能量之功能,且前述熱變換層中之前述熱變換填充材的密度為3~35g/m2
[2] 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片,其具有樹脂薄膜基材,且於前述樹脂薄膜基材的單面或雙面上形成有前述熱變換層。
[3] 如申請專利範圍第1項之太陽電池用背面保護片,其係於樹脂薄膜基材的單側上具有用以與前述太陽電池單元之背面黏接的熱融接層,且於另一側上具有耐候性薄膜,並於前述樹脂薄膜基材的單面或雙面上形成有前述熱變換層。
[4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池用背面保護片,其中前述熱變換層係藉由塗布.乾燥含有前述熱變換填充材之塗料而形成。
[5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項之太陽電池用背面保護片,其中前述熱融接層含有可與乙烯-乙酸乙酯共聚物進行熱融接的成分。
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法律状态:
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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