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光伏背板

阅读:636发布:2020-05-13

专利汇可以提供光伏背板专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且描述了可用于光伏组件的 背板 和形成背板的涂层组合物。描述了提供背板改善的性质的各种涂层组合物。,下面是光伏背板专利的具体信息内容。

1.光伏背板,其包含布置在基底上的固化涂层,所述涂层固化之前包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸聚合物,其中所述至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于所述聚偏1,1-二氟乙烯和所述至少一种丙烯酸类聚合物的总重量为约20%至约40%。
2.根据权利要求1所述的光伏背板,其中所述至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数为约20%。
3.根据权利要求1-2所述的光伏背板,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯选自1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏1,1-二氟乙烯的均聚物、和它们的组合。
4.根据权利要求1-3所述的光伏背板,其中所述丙烯酸类聚合物从下列形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸。
5.根据权利要求1-4所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前也包括交联剂,其中所述交联剂的重量百分数基于聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的总重量为约
7%至约10%。
6.根据权利要求5所述的光伏背板,其中所述交联剂是三聚氰胺交联剂。
7.根据权利要求1-6所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前也包括颜料和粘合剂,其中所述颜料与所述粘合剂的重量比为约0.1至约1.1。
8.根据权利要求1-7所述的光伏背板,其中颜料与粘合剂的重量比为约0.5至约0.9。
9.根据权利要求1-8所述的光伏背板,其中颜料与粘合剂的重量比为约0.6至约0.7。
10.根据权利要求1-9所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前的厚度为约0.1密至约1密耳。
11.根据权利要求1-9所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前的厚度为约0.25密耳至约0.75密耳。
12.根据权利要求1-9所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前的厚度为约0.25密耳至约0.5密耳。
13.根据权利要求1-9所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前的厚度为约0.25密耳。
14.根据权利要求1-13所述的光伏背板,其中所述涂层固化之后的UV透射率小于
0.12%。
15.根据权利要求1-14所述的光伏背板,其中所述基底包括聚酯。
16.根据权利要求15所述的光伏背板,其中所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯。
17.根据权利要求1-16所述的光伏背板,进一步包含乙烯乙酸乙烯酯的层。
18.根据权利要求17所述的光伏背板,其中所述乙烯乙酸乙烯酯的层紧邻所述涂层。
19.光伏背板,其包含在基底上的固化涂层,所述涂层固化之前包含:
按重量计约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物;
按重量计约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯;
按重量计约1至约20份的交联剂;和
按重量计约50至约120份的颜料。
20.根据权利要求19所述的光伏背板,其中所述丙烯酸类聚合物的量是按重量计约30份。
21.根据权利要求19-20所述的光伏背板,其中所述丙烯酸类聚合物从下列形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸。
22.根据权利要求19-21所述的光伏背板,其中聚偏1,1-二氟乙烯的量是约70份。
23.根据权利要求19-22所述的光伏背板,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯选自1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏1,1-二氟乙烯的均聚物、和它们的组合。
24.根据权利要求19-23所述的光伏背板,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯是共聚物。
25.根据权利要求19-23所述的光伏背板,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯是均聚物。
26.根据权利要求19-25所述的光伏背板,其中所述交联剂是三聚氰胺交联剂。
27.根据权利要求19-26所述的光伏背板,其中交联剂的量是按重量计约7份。
28.根据权利要求19-27所述的光伏背板,其中颜料的量是按重量计约78份。
29.根据权利要求19-28所述的光伏背板,其中所述颜料是二在粘合剂中的分散体。
30.根据权利要求29所述的光伏背板,其中所述分散体包含分散在粘合剂中的约60%的二氧化钛。
31.根据权利要求19-30所述的光伏背板,其中所述涂层在固化之前进一步包含按重量计约70至约160份的溶剂
32.根据权利要求31所述的光伏背板,其中所述溶剂的量是按重量计约100份。
33.根据权利要求31-32所述的光伏背板,其中所述溶剂选自环己、乙酸乙酯、丁内酯和它们的组合。
34.根据权利要求31-33所述的光伏背板,其中所述溶剂包括环己酮、乙酸乙酯和丁内酯。
35.根据权利要求19-34所述的光伏背板,其中所述涂层进一步包含分散剂。
36.根据权利要求19-35所述的光伏背板,其中所述涂层进一步包含催化剂。
37.根据权利要求19-36所述的光伏背板,其中所述涂层进一步包含UV吸收剂。
38.根据权利要求19-37所述的光伏背板,其中所述涂层进一步包含抗氧化剂
39.根据权利要求19-38所述的光伏背板,其中所述基底包括聚酯。
40.根据权利要求39所述的光伏背板,其中所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯。
41.根据权利要求19-40所述的光伏背板,进一步包含紧邻所述涂层的乙烯乙酸乙烯酯的层。
42.根据权利要求19-41所述的光伏背板,其中所述涂层在固化之后的UV透射率小于
0.12%。
43.光伏背板,其包含布置在基底上的固化涂层,所述涂层在固化之前包含:
按重量计约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚;
按重量计约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂;和
按重量计约50至约150份的颜料分散体。
44.根据权利要求43所述的光伏背板,其中氟化乙烯基醚的量按重量计为约100份。
45.根据权利要求43-44所述的光伏背板,其中所述氟化乙烯基醚是氟烯-烷基乙烯醚。
46.根据权利要求43-45所述的光伏背板,其中异氰酸酯交联剂的量是按重量约9至约
28份。
47.根据权利要求43-46所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前进一步包含按重量计约0.5至约1份的UV吸收剂。
48.根据权利要求47所述的光伏背板,其中UV吸收剂的量为按重量计约0.72份。
49.根据权利要求43-48所述的光伏背板,其中所述涂层固化之前进一步包含约1至约
10份的溶剂。
50.根据权利要求49所述的光伏背板,其中溶剂的量为按重量计约5份。
51.根据权利要求49-50所述的光伏背板,其中所述溶剂是2,4-戊二酮。
52.根据权利要求43-51所述的光伏背板,其中颜料分散体的量按重量计约80至约
130份。
53.根据权利要求43-52所述的光伏背板,其中所述颜料包括二氧化钛。
54.根据权利要求43-53所述的光伏背板,其中所述颜料分散体包括二氧化钛和溶剂,所述溶剂选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PMAC)、二甲苯和它们的组合。
55.光伏组件,其包含:
至少一个太阳能电池;和
布置在所述太阳能电池上的背板,所述背板包含布置在基底上的固化涂层,所述涂层固化之前包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物,其中所述至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于所述聚偏1,1-二氟乙烯和所述至少一种丙烯酸类聚合物的总重量为约20%至约40%。
56.根据权利要求55所述的光伏组件,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯选自1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏1,1-二氟乙烯的均聚物和它们的组合。
57.根据权利要求55-56所述的光伏组件,其中所述丙烯酸类聚合物从下列形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸。
58.根据权利要求55-57所述的光伏组件,其中所述涂层固化之前也包括交联剂,其中所述交联剂的重量百分数基于所述聚偏1,1-二氟乙烯和所述至少一种丙烯酸类聚合物的总重量为约7%至约10%。
59.根据权利要求55-58所述的光伏组件,其中所述基底是聚对苯二甲酸乙二酯。
60.根据权利要求55-59所述的光伏组件,其中所述涂层固化之后的UV透射率小于
0.12%。
61.光伏组件,包含:
至少一个太阳能电池;和
布置在所述太阳能电池上的背板,所述背板包含在基底上的固化涂层,所述涂层固化之前包含:
按重量计约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物;
按重量计约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯;
按重量计约1至约20份的交联剂;和
按重量计约50至约120份的颜料。
62.根据权利要求61所述的光伏组件,其中所述丙烯酸类聚合物从下列形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸。
63.根据权利要求61-62所述的光伏组件,其中所述聚偏1,1-二氟乙烯选自1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏1,1-二氟乙烯的均聚物和它们的组合。
64.根据权利要求61-63所述的光伏组件,其中所述基底是聚对苯二甲酸乙二酯。
65.根据权利要求61-64所述的光伏组件,其中所述涂层固化之后的UV透射率小于
0.12%。
66.光伏组件,包含:
至少一个太阳能电池;和
布置在所述太阳能电池上的背板,所述背板包含布置在基底上的固化涂层,所述涂层固化之前包含:
按重量计约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚;
按重量计约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂;和
按重量计约50至约150份的颜料分散体。
67.根据权利要求66所述的光伏组件,其中所述氟化乙烯基醚是氟烯烃-烷基乙烯醚。
68.根据权利要求66-67所述的光伏组件,其中所述颜料包括二氧化钛。
69.形成光伏背板的方法,所述方法包括:
提供薄膜或板形式的基底;
获得包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的组合物,其中所述至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于所述聚偏1,1-二氟乙烯和所述至少一种丙烯酸类聚合物的总重量为约20%至约40%;
在所述基底上施加所述组合物的涂层;
固化所述基底上的所述涂层,从而形成所述光伏背板。
70.根据权利要求69所述的方法,其中施加所述涂层通过选自下列的至少一种技术进行:逆转辊、凹版印刷、狭缝模具、迈耶绕线棒涂布器、喷雾和它们的组合。
71.根据权利要求69-70所述的方法,其中固化通过加热所述涂层到约138℃至约
182℃的温度约1分钟至约5分钟的一段时间进行。
72.形成光伏背板的方法,所述方法包括:
提供薄膜或板形式的基底;
获得组合物,所述组合物包括按重量计约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物、按重量计约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯、按重量计约1至约20份的交联剂和按重量计约50至约120份的颜料;
在所述基底上施加所述组合物的涂层;
固化所述基底上的所述涂层,从而形成所述光伏背板。
73.根据权利要求72所述的方法,其中施加所述涂层通过选自下列的至少一种技术进行:逆转辊、凹版印刷、狭缝模具、迈耶绕线棒涂布器、喷雾和它们的组合。
74.根据权利要求72-73所述的方法,其中固化通过加热所述涂层到约138℃至约
182℃的温度约1分钟至约5分钟的一段时间进行。
75.形成光伏背板的方法,所述方法包括:
提供薄膜或板形式的基底;
获得组合物,所述组合物包括:
按重量计约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚;
按重量计约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂;和
按重量计约50至约150份的颜料分散体;
在所述基底上施加所述组合物的涂层;
固化所述基底上的所述涂层,从而形成所述光伏背板。
76.根据权利要求75所述的方法,其中施加所述涂层通过选自下列的至少一种技术进行:逆转辊、凹版印刷、狭缝模具、迈耶绕线棒涂布器、喷雾和它们的组合。
77.根据权利要求75-76所述的方法,其中固化通过加热所述涂层到约93℃至约182℃的温度约1分钟至约5分钟的一段时间进行。

说明书全文

光伏背板

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2009年12月16日提交的美国临时申请号61/287,183的权益,通过引用以其整体并入本文。

技术领域

[0003] 本发明主题一般涉及涂布聚合物膜的领域。具体的应用见于光伏组件的背板和/或其制造方法,并因此本说明书具体涉及这些。但是,应当意识到本发明主题的方面也适合其他应用。
[0004] 因此,公开了新的和/或改进的光伏组件、其背板和/或其制造方法,其解决了与之前开发的光伏组件、背板和/或其制造方法相关的一个或多个局限性、缺点和/或问题。

发明内容

[0005] 与之前已知的背板、组合物和系统相关的困难和缺点在本背板、组件和方法中得到解决。
[0006] 一方面,本发明提供光伏背板,其包含布置在基底上的固化涂层。涂层固化之前包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物,其中至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的总重量是从约20%至约40%。
[0007] 另一方面,本发明提供光伏背板,其包含在基底上的固化涂层。涂层固化之前包含按重量计从约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物,按重量计从约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯,按重量计从约1至约20份的交联剂,和按重量计从约50至约120份的颜料。
[0008] 仍另一方面,本发明提供光伏背板,其包含布置在基底上的固化涂层。涂层固化之前包含按重量计从约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚,按重量计从约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂,和按重量计从约50至约150份的颜料分散体。
[0009] 仍另一方面,本发明提供光伏组件,其包含至少一个太阳能电池,和布置在太阳能电池上的背板。背板包含布置在基底上的固化涂层。涂层固化之前包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物。至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的总重量是从约20%至约40%。
[0010] 仍另一方面,本发明提供光伏组件,其包含至少一个太阳能电池,和布置在太阳能电池上的背板。背板包含在基底上的固化涂层。涂层固化之前包含按重量计从约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物,按重量计从约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯,按重量计从约1至约20份的交联剂,和按重量计从约50至约120份的颜料。
[0011] 仍另一方面,本发明提供光伏组件,其包含至少一个太阳能电池和布置在太阳能电池上的背板。背板包含布置在基底上的固化涂层。涂层固化之前包含按重量计从约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚,按重量计从约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂,和按重量计从约50至约150份的颜料分散体。
[0012] 进一步方面,本发明提供形成光伏背板的方法。方法包括提供薄膜或板形式的基底。方法也包括获得包括聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的组合物,其中至少一种丙烯酸类聚合物的重量百分数基于聚偏1,1-二氟乙烯和至少一种丙烯酸类聚合物的总重量是从约20%至约40%。方法另外包括在基底上施加组合物的涂层。并且,方法包括固化基底上的涂层,从而形成光伏背板。
[0013] 另一方面,本发明提供形成光伏背板的方法。方法包括提供薄膜或板形式的基底。方法也包括获得组合物,其包括按重量计从约20至约40份的至少一种丙烯酸类聚合物,按重量计从约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯,按重量计从约1至约20份的交联剂,和按重量计从约50至约120份的颜料。并且,方法也包括在基底上施加组合物的涂层。方法进一步包含固化基底上的涂层,从而形成光伏背板。
[0014] 仍另一方面,本发明提供形成光伏背板的方法。方法包括提供薄膜或板形式的基底。方法也包括获得组合物,其包括按重量计从约80至约120份的至少一种氟化乙烯基醚,按重量计从约5至约35份的至少一种异氰酸酯交联剂,和按重量计从约50至约150份的颜料分散体。方法也包括在基底上施加组合物的涂层。并且,方法另外包括固化基底上的涂层,从而形成光伏背板。
[0015] 如将意识到的,在各个方面,本发明能够具有其他和不同的实施方式,并且它的数个细节能够改变,所有这些都不背离本发明。因此,附图和说明书被认为是说明性的和非限制性的。
[0016] 附图简述
[0017] 本文公开的发明主题可采用各种构件和构件安排,以及各种步骤和步骤安排的形式。附图和实施例仅仅是为了说明优选实施方式的目的且不认为是限制性的。进一步,应当意识到附图可不按照比例。
[0018] 图1是根据本发明的优选实施方式光伏背板的示意性横断面视图。
[0019] 图2是各种优选实施方式涂层在一波长范围内紫外光透射率的图,表明它们相对低透射率性质。
[0020] 图3是未涂布的PET膜在一波长范围内紫外光透射率的图。
[0021] 实施方式详述
[0022] 根据一种实施方式,提供如本文基本描述的光伏背板。背板一般包含基底和沿着基底的面或区域布置的涂层或其他层。涂层可包括一种或多种氟化剂和可任选地结合乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的相邻层或区域使用,以产生完整的背板,氟化的涂层朝着外面布置以保护产品免遭蚀。而且,涂层可被涂布或以其他方式施加在解稳定的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的基底上,以形成更耐久的产品。
[0023] 根据另一种实施方式,提供了具有如本文基本描述的背板的光伏组件。背板可被布置为涂层朝着组件的内部以保护PET基底免遭光伏电池内的化学品腐蚀。而且,涂层可被涂布或以其他方式施加到水解稳定的PET基底上,以形成更耐久的产品。光伏组件包括一个或多个太阳能电池。如通常所知,这种太阳能电池通过光伏效应将太阳能转化成直流电。光伏组件一般包含一个或多个太阳能电池、许多电连接器和电接头、任选的密封剂和如本文描述的背板。
[0024] 根据仍另一种实施方式,提供如本文基本描述的制造光伏组件和/或背板的方法。
[0025] 为了清楚和简明,本说明书应提及本领域通常已知的结构和/或功能要素、相关标准和/或方案和其他构件,而就它们的构造或操作不做进一步详细的解释,除了在它们根据本文呈现的(一种或多种)优选实施方式和/或为了适合本文呈现的(一种或多种)优选实施方式已经被修改或改变的情况。
[0026] 现参考图1,图解了根据本发明主题的一种实施方式的示例性光伏背板。背板包括基底和施加至基底的至少一个主要表面的涂层。背板10包含基底30,其分别限定相对方向的第一表面32和第二表面34。背板10也包含至少一个布置在基底30上的涂层20。在图1描绘的构造中,涂层20布置在基底30的第一表面32上并且涂层20限定另一暴露面22。
[0027] 基底
[0028] 在实践中,基底优选聚合物膜。合适的聚合物膜包括,例如但不限于,聚酯膜或更具体地聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜;聚二甲酸乙二酯(polyethylene napthalate)和聚对苯二甲酸乙二酯/聚萘二甲酸乙二酯的共挤物。也考虑基底可包括其他聚合物,比如聚乙烯基树脂(polyethylene-based resin)、聚丙烯基树脂、环状聚烯基树脂、聚苯乙烯基树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚氯乙烯基树脂、氟基树脂、聚(甲基)丙烯酸树脂、聚酸酯基树脂、聚酰胺基树脂、聚酰亚胺基树脂、聚酰胺酰亚胺基树脂、聚邻苯二甲酸芳基酯(polyaryl phthalate)基树脂、聚烷基树脂、聚砜基树脂、聚苯硫醚基树脂、聚醚砜基树脂、聚酯基树脂、缩基树脂、纤维素基树脂,和类似树脂。填料也可包括在基底膜中,其中它们的存在可改善基底的物理性质,例如,更高的模量和拉伸强度。它们也可改善涂层与基底膜的粘附。在一种实施方式中,膜厚度从约1密至约10密耳。在另外一种实施方式中,膜厚度从约2密耳至约7密耳。在仍进一步的实施方式中,膜厚度为约5密耳。
[0029] 涂层
[0030] 各种涂层可被施加至基底。一般而言,涂层包含至少一种氟化剂,比如含氟聚合物和/或氟化乙烯基醚。各种优选的涂层组合物下面提供在表1和2中。
[0031] 下面提供的表1列出了优选实施方式涂层组合物中组分的各种比例。
[0032] 表1-优选的涂层组合物
[0033]优选的量(g) 最优选的量(g) 组分
20-40 30 丙烯酸类
50-120 70 聚偏1,1-二氟乙烯
1-20 7 交联剂
50-120 78 二氧化颜料
20-40 30 环己溶剂
20-70 30 乙酸乙酯溶剂
30-50 40 丁内酯溶剂
0.1-1 0.29 Solsperse分散剂
0.1-2 0.92 PTSA催化剂
0.1-4 2.15 UV吸收剂
0.1-2 1 抗氧化剂
[0034] 在一种实施方式并且一般总结在表1中,涂层是这样的组合物,其包含聚偏1,1-二氟乙烯(PVDF)和至少一种丙烯酸类聚合物,结合其他添加物和/或添加剂,例如,比如交联剂、白色颜料分散体、催化剂、UV(紫外)吸收剂、溶剂等。
[0035] 可使用宽范围的聚偏1,1-二氟乙烯树脂。优选的聚偏乙烯树脂包括但不限于1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。也可使用聚偏1,1-二氟乙烯的相应均聚物。优选的商业上可得到的聚偏乙烯树脂的例子是从北美Arkema公司获得的Kynar Flex 2821。优选的商业上可获得的共聚物聚偏1,1-二氟乙烯树脂的例子包括从PA费城的Arkema公司获得的那些。优选的商业上可获得的均聚物聚偏1,1-二氟乙烯树脂的例子包括从Arkema获得的那些。所有这些可单独或组合使用。
[0036] 也可使用宽范围的丙烯酸类聚合物和/或树脂。优选地,丙烯酸类聚合物从下列形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸。用作丙烯酸类组分的优选材料的例子是来自Lucite International的Elvacite 4402。
[0037] 总结在表1中的优选实施方式涂层组合物以相对于彼此的各种重量比使用丙烯酸类组分,即一种或多种丙烯酸类聚合物和/或树脂,和聚偏1,1-二氟乙烯组分。优选地,相对于按重量计从约50至约120份的聚偏1,1-二氟乙烯组分的重量比,使用按重量计从约20至约40份比例的丙烯酸类组分。最优选地,相对于按重量计约70份的聚偏1,1-二氟乙烯组分,使用按重量计约30份的重量比的丙烯酸类组分。对于某些就抗冷裂而言涂层的性能尤其重要并且期望涂层展示良好的对比率和白度的应用,丙烯酸类聚合物(一种或多种)重量百分数的范围从约20%至约40%,最优选地约20%。丙烯酸类聚合物(一种或多种)的该重量百分数基于组合物中丙烯酸类聚合物(一种或多种)和聚偏1,1-二氟乙烯的总重量。
[0038] 优选实施方式组合物优选地也包括一种或多种交联剂。优选地,交联剂是三聚氰胺交联剂,比如可得自New Jersey的Cytec Industries的Cymel 303。优选地,相对于按重量计约70至约160份的丙烯酸类组分和聚偏1,1-二氟乙烯总重量的重量比,使用按重量计约1至约20份的比例的交联剂。最优选地,相对于按重量计约100份的丙烯酸类组分和聚偏1,1-二氟乙烯总重量,使用按重量计约7份的重量比的交联剂。对于抗冷裂和外观即良好的对比率和白度是重要的应用,交联剂的重量百分数是从约7%至约10%。这些百分数是基于聚偏1,1-二氟乙烯和丙烯酸类聚合物(一种或多种)总重量使用的交联剂的重量。
[0039] 优选实施方式组合物也可包含一种或多种颜料。因为颜料优选用在表1和2中涉及的两个优选实施方式组合物中,因此颜料和它们的使用在本文中更详细地描述。
[0040] 涂层也可包含一种或多种溶剂、分散剂、催化剂、和稳定剂、抗氧化剂、加工助剂和/或热稳定剂。合适溶剂的非限制性例子包括乙酸乙酯溶剂、丁内酯溶剂、环己酮和它们的组合。许多分散剂可被使用。商业上可得到的优选聚合分散剂的例子包括来自Lubrizol的Solsperse17000和Solsperse 32000。类似地,各种催化剂可包括在涂层组合物中。优选的催化剂是甲苯磺酸(PTSA)。该催化剂可从许多来源商业上获得,比如来自Cytec Industries,名为Cycat 4040。各种光稳定剂也可包括在涂层组合物中。优选的光稳定剂是UV吸收剂,比如从Ciba Specialty Chemicals获得的Tinuvin 928。Tinuvin 928是2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚。涂层组合物也可包括一种或多种抗氧化剂,比如商业上可得自Ciba Specialty Chemicals、名为Irganox的那些,具体地Irganox 1076、1010、245。另外,可使用来自Cytec的抗氧化剂,比如Cyanox 1790。另外,各种加工助剂和热稳定剂可包括在涂层组合物中。这些的例子包括Irgatos 126和Irganoz B225,二者可从Ciba Specialty Chemicals商业上获得。
[0041] 在另一种可选的实施方式中,涂层包含氟化乙烯基醚,以及异氰酸酯交联剂,结合其他添加物和/或添加剂。
[0042] 下面提供的表2列出优选实施方式涂层组合物中组分的各种比例。
[0043] 表2-优选的涂层组合物
[0044]优选的量(g) 最优选的量(g) 组分
80-120 100 氟化乙烯基醚
5-35 9-28 异氰酸酯交联剂
0.5-1 0.72 UV吸收剂
1-10 5 溶剂
0.05-1 0.1-0.6 催化剂
0.05-1 0.1-0.5 流动性助剂
50-150 80-130 二氧化钛分散体
[0045] 在表2的优选实施方式组合物中,可使用宽范围的氟化组分,比如氟化乙烯基醚。氟化乙烯基醚树脂优选地是氟乙烯-烷基乙烯醚并且可从Asahi Glass商业上获得,名为LF200、LF600X、LF910LM。另一种有用的氟化乙烯基醚聚合物是来自Daikin Industries,Ltd.、名为GK570的共聚物。
[0046] 可使用宽范围的异氰酸酯交联剂。优选地,异氰酸酯交联剂是脂肪族聚异氰酸酯,比如可从Bayer获得,名为Desmodur N-100和N-3390。
[0047] 总结在表2中的优选实施方式涂层组合物以相对于彼此的各种重量比使用氟化乙烯基醚组分和异氰酸酯交联剂。优选地,相对于按重量计从约80至约120份重量比的氟化乙烯基醚,以按重量计从约5至约35份的比例使用异氰酸酯交联剂。最优选地,相对于按重量计约100份氟化乙烯基醚组分,以按重量计从约9至约28份的重量比使用异氰酸酯交联剂。
[0048] 表2的优选涂层组合物也可包含一种或多种UV吸收剂。优选的UV吸收剂是之前叙述的名为Tinuvin 928从Ciba Specialty Chemicals商业上可获得的材料。可使用也可从Ciba获得的另一种材料,Tinuvin 384。认为Tinuvin 384是95%的苯丙酸,3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-,C7-9-支链和直连烷基酯和5%的1-甲氧基-2-丙基乙酸酯。
[0049] 表2的优选涂层组合物也可包含一种或多种溶剂,比如2,4-戊二酮。
[0050] 涂层组合物也可包含分散剂,比如来自Lubrizol的Solsperse 32000;催化剂,比如二月桂酸二丁基;流动性助剂和其他组分。
[0051] 在表1和2中提供的优选实施方式涂层组合物可包括另外的组分和试剂。而且,将认识到,总结在表2中的组合物的一种或多种组分可被并入总结在表1中的组合物;反之亦然。而且,也应当理解,本发明和其中各种优选组合物和组分绝不限于本文叙述的具体细节和来源。
[0052] 优选地,颜料包括在总结在表1和2中的每个优选实施方式涂层组合物中。颜料颗粒通常结合粘合剂提供。例如,适当地,可使用母,颜料与粘合剂的比至多为1.1比1,以帮助降低湿气渗透率。可使用纳米颗粒二氧化钛(TiO2),颜料与粘合剂的比至多为1.1比1,以阻挡UV光透射。但是,优选实施方式组合物可以以宽范围的颜料与粘合剂的比使用颜料。典型地,颜料量是从约0.1至约1.1,更优选地从约0.5至约0.9,和更优选地从约0.6至约0.7,其表示为颜料与粘合剂的重量比。可以使用几乎任何类型的颜料和相关的粘合剂,以便颜料和粘合剂对于最终应用和并入光伏背板是相容并合适的。
[0053] 当使用二氧化钛颜料时,优选以颜料分散体的形式提供。各种溶剂或液体媒介可结合二氧化钛颜料使用。优选的例子包括但不限于丙二醇单甲醚乙酸酯(PMAC)、二甲苯和它们的组合。也可使用一种或多种分散剂,比如之前叙述的来自Lubrizol的Solsperse32000。优选的二氧化钛分散体的例子是包含按重量计约100份的二氧化钛颜料、按重量计约50份的PMAC、按重量计约50份的二甲苯和按重量计约0.3份的分散剂的颜料分散体。
优选的商业上可得到的二氧化钛是来自DuPont的Ti-Pure R-960。
[0054] 适当地,通过一种或多种技术施加涂层,比如逆转辊、凹版印刷、狭缝模具、迈耶绕线棒涂布器、喷雾等。施加之后,涂层被干燥和/或固化。这对于表1的组合物可通过例如使PVDF产物在从约280℉(138℃)至约360℉(182℃)的温度熔化并固化约1分钟至约5分钟实现。氟化乙烯基醚可被固化,从约200℉(93℃)高至约360℉(182℃),约1分钟至约5分钟。
[0055] 在合适的实施方式中,涂层厚度或涂层重量的范围为约0.1密耳至约1密耳。在仍另一种合适的实施方式中,涂层厚度或涂层重量的范围为约0.25密耳至约0.75密耳。在仍另一种合适的实施方式中,涂层厚度或涂层重量的范围为约0.25密耳至约0.5密耳。在仍进一步合适的实施方式中,涂层厚度或涂层重量是约0.25密耳。
[0056] 如本文描述的涂布的膜尤其非常适合用作光伏组件的背板。这种组件一般包括半导体或其他合适的光伏器件,其可部分或完全被装上护套或以其他方式封装在密封剂中或以其他方式夹在合适的保护材料例如比如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)之间或被其覆盖。在这类例子中,本文描述的涂布的膜任选地粘附或以其他方式层压至构造的背面或其他合适表面。任选地,胶黏剂用于将涂布的膜结合或连接至构造,例如,比如压敏胶黏剂(PSA)。应当意识到,涂层为背板提供期望的强度、耐候性、抗UV(紫外)性和防潮性,以保护光伏组件。
[0057] 试验和实施例
[0058] 第一试验
[0059] 在第一试验中,制备9种涂层并涂布在5密耳透明PET基底上。例子涂层的配方提供在随后的表中。
[0060] 在第一试验的实施例中,可见具有20%较低丙烯酸类水平的那些实施例总体表现最好。该观察主要基于这些实施例显示冷裂、对比率和白度的最佳性能。
[0061] 在第一试验的实施例中,可见具有7.3交联剂水平的那些实施例总体表现最好。优选地,该水平被认为是最低优选水平,因为具有较低水平的那些实施例并不表现一样好。
注意,增加交联剂水平促进更好的粘附。
[0062] 在第一试验的实施例中,可见具有0.72颜料与粘合剂比的那些实施例总体表现最好。注意,增加颜料并不增加遮盖性和白度。0.72的水平似乎是饱和点。
[0063] 在第一试验的实施例中,可见具有0.75密耳涂层厚度的那些实施例对于遮盖性和白度表现最好,而具有0.5密耳涂层厚度的那些实施例对于粘附表现最好,和具有0.25密耳涂层厚度的那些实施例对于冷裂表现最好。
[0064] 也测试了第一试验的所有9个实施例的UV透射。所有小于0.12%透射。未涂布的5密耳PET的UV透射也作为对照测试。
[0065] 而且,为实施例获得颜色和对比率数据。
[0066] 表3-涂层的组成
[0067]
[0068] 表4-涂层的组成
[0069]
[0070]
[0071] 在第一试验中,涂层成分获自下列来源:
[0072] 表5–涂层中组分的名称和来源
[0073]产品名称 成分 来源
Elvacite 4402 丙烯酸类树脂 Lucite International
Kynar Flex 2821F-LG PVDF树脂 Arkema
Cymel 303 三聚氰胺交联剂 Cytec
N/A 白色颜料分散体 Gibraltar Chemical Works
Exxate 700 乙酸乙酯溶剂 Univar
N/A 丁内酯溶剂 Univar
Solsperse 17000 分散剂 Lubrizol
Cycat 4040 PTSA催化剂 Cytec
Tinuvin 928 UV吸收剂 Ciba Specialty Chemicals
5密耳透明PET 基底 SKC
[0074] 冷裂等级
[0075] 冷裂等级测试在每个实施例的3个样品上进行。第一样品在暴露之前测试,第二样品在暴露于70℃的温度同时浸在水中1周之后测试,和第三样品在暴露于105℃的温度1周之后测试。测试包括将样品放置在箱中-10℃下16小时。接着它们分别被取出并向后反折180度。样品接着彼此比较并在1至5的范围内划分等级,5是最好的和1是最差的。对于冷裂性能的主要因素似乎是涂层厚度,较薄的厚度较好。冷裂等级测试结果如下(越高越好):
[0076] 表6-冷裂测试结果
[0077]实施例 第一样品 第二样品 第三样品
1 1 3 1
2 2 5 2
3 4 5 2
4 3 6 4
[0078]5 1 4 1
6 1 2 2
7 3 4 3
8 5 5 5
9 5 1 1
[0079] 对比率
[0080] 通过对黑色和白色背景进行颜色测量,测定对比率,然后确定每个样品提供的遮盖量。影响对比率性能的主要因素似乎是涂层厚度。具有较大涂层厚度的实施例一般相对表现较好,即,较好的遮盖性具有较高对比率。这些颜色测量使用色度计进行,即Data Color SF600+(Spherical)30mm孔。
[0081] 亮度-暗度
[0082] L*值是颜色的亮度或暗度的量度,越高的值越亮。在CIELAB色空间中,坐标L*表示颜色的亮度,其中L*=0产生黑色和L*=100指示漫射白色;基础白(specular white)可更高。无论如何,第一试验中实施例的亮度使用色度计测定,即Data Color SF600+(Spherical)30mm孔,并且在该情况下影响性能的主要因素似乎是涂层厚度,具有更大涂层厚度的实施例表现更好(即,更亮)。
[0083] 白度指数
[0084] 白度指数是与某一白色和近白色表面的白色可视等级相关的度量。较高的值认为较白。无论如何,使用色度计,即X-Rite 939(0/45)4mm孔,测量第一试验中实施例的亮度,并且在该情况下影响性能的主要因素似乎是涂层厚度。具有更大涂层厚度的实施例表现更好,即更白。丙烯酸的量也是一个因素,具有较低水平的实施例表现更好,即更白。
[0085] 下表显示在测量对比率、亮度和白度指数期间获得的色坐标值。对比率指样品的不透明性(0至100%)。
[0086] 表7–色坐标值
[0087]
[0088] 粘附
[0089] 对每个实施例的3个样品进行粘附测试。第一样品在暴露于70℃的温度并浸入水中1周后测试,第二样品在暴露于40℃的温度并浸入水中1周后测试,和第三样品暴露于至105℃的温度1周后测试。通过用剃刀刀片以网格图案刻划膜的涂布面,测试每个样品。然后,带即3M 898带被施加至交叉线区域并迅速拉起。残留在样品上的材料的百分数被确定为%粘附。显示为测试后百分数(%)粘附的粘附测试结果如下(越高越好):
[0090] 表8-粘附测试结果
[0091]实施例 第一样品 第二样品 第三样品
1 99 100 100
2 99 100 100
3 93 100 100
4 98.5 97 100
5 98 99 99
6 99 100 100
7 100 100 100
8 100 100 100
9 99 92 100
[0092] 图2和3分别图解在第一试验中的实施例和未涂布的5密耳PET膜的UV透射百分数(%)。如在图2中所图解,根据表1中提供的优选组合物的所有涂层展示良好的紫外光阻挡。所有涂层展示小于0.12%的UV光透射率。
[0093] 9个实施例也被测试以确定它们的湿气透过率(MVTR)和氧气透过率(OTR)。它们的特点为在38℃、100%相对湿度(RH)下湿气透过率MVTR和在38℃、90%RH下氧气透过率OTR。结果显示在下面。MVTR和OTR值对于所有9个实施例显示几乎相同的结果。使用MVTR和OTR技术,这些值在实施例之间基本上是不可区分的。MVTR的值为每天5.2-5.9g/2 2
m。数据是不可区分的。OTR的值为每天25.2-27.8cc/m。数据是不可区分的并且仅仅9.8%相对误差(relative),并且在仪器的10%相对误差的精度之内。
[0094] MVTR
[0095] 使用约2英寸乘2英寸的实施例构造的片。测试的实施例的表面积被遮盖至2
5.00cm。仪器在38℃温度和100%相对湿度下在涂布膜的测试气体一侧上操作。渗透的是水汽。流速是100sccm (每分钟标准立方厘米)氮气。实施例经历1小时调整期。每个循环的检测时间是60分钟。
[0096] 当透过率在检查之间的变化小于1%时达到平衡。将水汽引入扩散室(diffusion2 2
cell)的测试气侧后稳定状态持续约24小时。测量的报告单位是g/(m 每天)。50.00cm
2
样品大小的可实现的最小速率是0.005g/(m 每天)。该测试方法的偏差测定在15%并且源自与已知值参照膜的比较。精度好于10%相对误差。
[0097] 表9-MVTR测试的结果
[0098]
[0099] OTR
[0100] 使用约2英寸乘2英寸的实施例构造的片。测试的实施例的表面积被遮盖至2
5.00cm。仪器在38℃下操作。分析在90%的RH下进行。渗透的是氧气。流速是20sccm的氧气。实施例经历1小时的调整期。每个循环的检测时间是60分钟。
[0101] 当透过率在检查之间的变化小于1%时达到平衡。测量的报告单位是cc/(m2每2 2
天)。50.00cm 膜的可实现的最小速率是0.005cc/(m 每天)。该测试方法的偏差测定在
15%并且源自与已知值参照膜的比较。精度好于10%相对误差。
[0102] 表10-OTR测试的结果
[0103]
[0104] 第二试验
[0105] 在第二试验中,制备了8个实施例涂层并涂布在5密耳透明PET基底上。对实施例进行耐候性和耐化学性测试。在测试之前和之后,所有8个显示100%的粘附。实施例涂层的配方提供在下面的表中。
[0106] 与来自该试验的其他实施例相比较,具有30%丙烯酸类的实施例通常进行得较好,即,响应进行的耐候性测试具有更少的泛黄和更少的斑点。但是,这些实施例就进行的耐化学性测试而言一般进行得较差。具有7份交联剂的实施例就来自耐候性测试的泛黄和斑点而言进行得较差,但是响应耐化学性测试进行得稍好。使用颜料分散体的实施例似乎就泛黄和斑点数量而言进行得较好,而仅仅使用颜料的那些就耐化学性测试而言似乎进行得较好。没有PTSA对于泛黄和斑点较好,但是对于耐化学性较不利。类似地,没有Irganox1076对于泛黄和斑点较好,但对于耐化学性较不利。Irgafos 126对于任何进行的测试不是重要因素。使用均聚物PVDF对于泛黄和耐化学性二者都较好。
[0107] 根据来自第二试验的发现,当涂布在5密耳PET膜上时,具有下列值的理论涂层配方似乎非常适合于用作光伏背板:30g丙烯酸类,70g均聚物PVDF,7g交联剂,130g包含60%颜料以提供78g颜料的白色颜料(TiO2)分散体,30g环己酮溶剂,30g乙酸乙酯溶剂,40g丁内酯溶剂,0.29g solsperse分散剂,0.92g PTSA催化剂,2.15g UV吸收剂,和1gcyanox1790抗氧化剂。
[0108] 表11-涂层的组成
[0109]
[0110] 表12A-涂层的组成
[0111]
[0112]
[0113] 表12B-涂层的组成(cont.)
[0114]
[0115] 表13-涂层中组分的名称和来源
[0116]产品名称 成分 来源
Elvacite 4402 丙烯酸类树脂 Lucite International
N/A 共聚物PVDF树脂 Arkema
N/A 均聚物PVDF树脂 Arkema
Cymel 303 三聚氰胺交联剂 Cytec
N/A 白色颜料(TiO2)分散体 Gibraltar Chemical Works
Tiona 696 白色颜料(TiO2) Millennium Chemicals
Exxate 700 乙酸乙酯溶剂 Univar
N/A 丁内酯溶剂 Univar
N/A 环己酮溶剂 Univar
Solsperse 17000 分散剂 Lubrizol
Solsperse 32000 分散剂 Lubrizol
Cycat 4040 PTSA催化剂 Cytec
Tinuvin 928 UV吸收剂 Ciba Specialty Chemicals
Irganox 1076 抗氧化剂 Ciba Specialty Chemicals
Irgafos 126 加工稳定剂 Ciba Specialty Chemicals
Irganox 1010 抗氧化剂 Ciba Specialty Chemicals
[0117]Irganox B225 加工和热稳定剂 Ciba Specialty Chemicals
Irganox 245 抗氧化剂 Ciba Specialty Chemicals
Cyanox 1790 抗氧化剂 Cytec
5密耳透明PET 基底 SKC
[0118] 耐候性–泛黄
[0119] 在一个测试中,实施例暴露至85℃的温度同时浸入在水中2700小时。使用色度计测定响应暴露的泛黄程度,其中泛黄程度为CIELAB色空间中的b*坐标值。结果记录如下:
[0120] 表14-泛黄测试的结果
[0121]实施例 b*值
10 3.01
11 2.11
13 1.45
14 2.44
15 6.56
16 3.61
17 7.49
18 0.01
[0122] 耐候性–斑点
[0123] 在另一种测试,实施例在85%相对湿度下暴露于85℃的温度2000小时。计算响应暴露的每个展示的斑点或变色的数量。结果提供如下:
[0124] 表15-斑点测试结果
[0125]实施例 斑点的数量
10 5
11 5
12 3
13 3
14 20
15 5
16 9
17 2
[0126] 另外,按照下列表中的每个配方,制备另外5个实施例并涂布在5密耳PET膜上。这些另外的实施例(18-22)被进行相同的耐候性斑点测试。结果提供在下面:
[0127] 表16–斑点测试结果
[0128]实施例 斑点的数量
18 4
19 3
20 7
21 5
22 5
[0129] 表17涂层的组成
[0130]
[0131] 耐化学性
[0132] 在仍另一种测试中,将甲基乙基酮(MEK)施加至抹布上。对每个实施例,双摩擦该抹布,即,一次向前和一次向后。计算将涂层从下面PET膜去除之前的双摩擦数,最大为50个双摩擦。结果记录如下:
[0133] 表18–耐MEK的结果
[0134]实施例 MEK双摩擦数
10 8
11 25
12 50
13 7
14 50
15 25
16 12
17 50
[0135] 第三试验
[0136] 在第三试验中,制备8个实施例涂层并涂布在5密耳透明PET基底上。通过将它们在85%的相对湿度下暴露至85℃的温度2000小时,对实施例进行耐候性测试。在测试之前和之后,所有8个展示100%的粘附。实施例涂层的配方提供在下面的表中。
[0137] 表19-涂层的组成
[0138]
[0139] 表20-涂层中二氧化钛分散体的组成
[0140]
[0141] 表21-涂层中组分的名称和来源
[0142]
[0143] 测试之后,观察到下列:
[0144] 实施例23.显著的颜色变化。没有光泽变化。没有其他有害作用。
[0145] 实施例24.显著的颜色变化。没有光泽变化。表面斑点的证据(1个小斑点)。没有其他有害作用。
[0146] 实施例25.显著的颜色变化。没有光泽变化。没有其他有害作用。
[0147] 实施例26.显著的颜色变化。没有光泽变化。没有其他有害作用。
[0148] 实施例27.显著的颜色变化。没有光泽变化。表面斑点的证据(2个小斑点)。没有其他有害作用。
[0149] 实施例28.非常显著的颜色变化。没有光泽变化。表面斑点的证据(1个小斑点)。没有其他有害作用。
[0150] 实施例29.显著的颜色变化。没有光泽变化。没有其他有害作用。
[0151] 实施例30.非常显著的颜色变化。没有光泽变化。没有其他有害作用。
[0152] 总之,从第三试验中可见,使用Desmodur N-100比DesmodurN-3390产生稍好的结果。尽管Desmodur N-3390也表现满意。再次,尽管LF600X和GK570对于树脂系统似乎也稍好,但它们都表现满意。
[0153] 无论如何,应当认识到本说明书已经参考优选的实施方式进行了阐明。阅读和理解本说明书后,其他人容易想到修改和改变。本发明旨在解释为包括所有这类修改和改变,因为它们在所附权利要求或其等同物的范围内。
[0154] 从本技术未来的应用和开发中,许多其他益处将毫无疑问变得显而易见。
[0155] 本文所述的所有专利、公开的申请和文章通过引用以它们的整体并入本文。
[0156] 应当理解,本文描述的一种实施方式的任何一个或多个特征或要素可与另一种实施方式的一个或多个特征或要素结合。因此,本发明包括本文描述的实施方式的要素或特征的任何和所有组合。
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