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Abstract

本发明提供了一种用于太阳能电池组件的背板材料，所述背板材料为多层膜材料经黏合剂粘结叠层得到的复合膜，所述复合膜主要包括两层耐候性膜和位于两层耐候性膜之间的中间层阻湿膜；所述中间层阻湿膜由基膜和无机氧化物薄层组成，所述基膜包括薄基膜和厚基膜两层基膜，所述中间层阻湿膜依次由厚基膜、薄基膜和无机氧化物薄层组成。本发明背板材料具有优异的阻湿性能和耐久性，并且具有很好的绝缘性，能防止漏电，是一种优秀的绝缘体。

Description

一种用于太阳能电池组件的背板材料
(一)技术领域
本发明涉及一种作为太阳能电池组件背面保护层的背板材料。
(二)背景技术
作为一种把太阳能直接转换为电能的设备，太阳能电池组件在自然资源的使用效率和生态保护方面倍受关注，并且已经发展了多种太阳能电池组件。
在一块太阳能电池组件中，用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜把太阳能电池片(由硅材料制成的光伏元件)封装在透明的前保护层(透光面，由玻璃或类似的材料制成)和背面保护层(背板材料)之间。
这里用到的背板材料应该具有轻巧的特点，并且由于太阳能电池组件通常安装在室外，所以，作为封装材料的背板被要求具有很好的耐候性。其次，背板材料需要具有很好的阻湿性能，能够阻止水汽渗透进入组件而腐蚀内部的电池片、焊带和电极。
传统的背板材料是一种包含有金属箔的复合膜，金属箔可以是铝箔或镀锌铁箔，它作为阻湿层被夹在树脂膜中间。使用金属箔的传统背板材料存在几个缺陷：首先使用传统背板的太阳能电池组件可能存在漏电的现象。第二，其内的电池片和焊带的凸出部分会穿透树脂膜而与金属箔引起短路。第三，不具有金属箔的树脂膜没有足够的阻湿性能。
现今市场上的TPT背板如图1所示。膜1为PVF膜(聚氟乙烯，商品名Tedlar，由杜邦公司所产)外层保护层，具有良好的抗环境侵蚀能力；中间层薄膜2为聚脂(PET)，具有良好的绝缘性能；内层膜3也是PVF膜，但需经表面处理，使和太阳电池组件中的EVA密封剂具有良好的粘接性能。这种TPT背板虽然改进了传统背板的缺点，但其阻湿性能还有所欠缺。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种更轻更薄、具有优异的阻湿性能和耐久性，并且具有很好绝缘性，能防止漏电的用于太阳能电池组件的背板材料。
本发明采用的技术方案是：
一种用于太阳能电池组件的背板材料，所述背板材料为多层膜材料经黏合剂粘结叠层得到的复合膜，所述复合膜主要包括两层耐候性膜和位于两层耐候性膜之间的中间层阻湿膜；所述粘合剂为本领域常规粘合剂，可以是双组分的聚氨酯粘合剂、单组分的压敏胶和单组分湿气固化的聚氨酯，优选双组分的聚氨酯粘合剂，可按照常规方法通过复合工艺叠层在一起，优选为干法复合工艺，得到复合膜。背板材料的最外层耐候性膜(即裸露在外的一面)具有很好的耐热性和耐候性，最内层耐候性膜(即与EVA粘接的一面)通常需要经表面处理，使其在太阳电池组件封装时和EVA具有良好的粘接性能。
所述两层耐候性膜的材料各自独立为下列之一或其中两种以上的混合物：聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；为多种材料混合时，可以是多种材料的薄膜叠层在一起的复合膜，也可以是多种材料混合均匀，熔融挤出、拉伸成膜。如有需要，还可以在其中加入各种本领域常见添加剂，如颜料、紫外光吸收剂、偶联剂等。
所述中间层阻湿膜由基膜和无机氧化物薄层组成，所述基膜的材料为下列之一或其中两种以上的混合物：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯，所述无机氧化物薄层由氧化铝或氧化硅经物理或化学气相沉淀法涂布得到；阻湿膜具有较高机械强度、电绝缘性和阻湿性，该无机氧化物薄层能大大提高背板的阻湿性能。
所述中间层阻湿膜基膜包括薄基膜和厚基膜两层基膜，薄基膜厚度为3～20μm、表面涂布无机氧化物薄层，起阻湿作用，厚基膜厚度为5～200μm，提供机械强度和电绝缘性，所述中间层阻湿膜依次由厚基膜、薄基膜和无机氧化物薄层组成。本发明中无机氧化物薄层之所以不直接涂布在厚基膜上，是因为在薄基膜上涂布无机氧化物较为容易，更重要的是在单位时间内能涂布更大的面积，能大大提高生产效率。
薄基膜和厚基膜的材料可以相同，也可以不同。基膜材料为多种时，可以是多种材料的薄膜叠层在一起的复合膜，也可以是多种材料混合均匀，熔融挤出、拉伸成膜。如有需要，还可以在其中加入各种本领域常见添加剂，如颜料、紫外光吸收剂、偶联剂等。
所述耐候性膜厚度为5～200μm，所述中间层阻湿膜的基膜厚度为30～300μm(优选50～200μm)、无机氧化物薄层厚度为10～50nm(优选20～40nm)。
所述耐候性膜的材料优选为聚偏氟乙酸(PVDF)或四氟乙酸-乙烯共聚物(ETFE)。
所述间层阻湿膜的基膜的材料优选为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
所述无机氧化物优选为氧化硅SiOx，1.3≤x≤1.9。该SiOx薄层是通过等离子体化学沉淀技术涂布在薄基膜(如PET)上的，具体为：真空环境中，通入含硅有机物(如六甲基二氧化硅、四甲基二氧化硅)和氧气或氧化二氮，在等离子体的激发下，反应产生SiOx，沉淀在薄基膜上。这里的SiOx从宏观上可以看成是二氧化硅和一氧化硅的混合物，但在微观上，由于二氧化硅是由n个硅原子和2n个氧原子组成的正四方体空间结构，一氧化硅同样如此，因此，SiOx是这两种空间结构的混合，所以x在1～2之间。
所述中间层阻湿膜的基膜和无机氧化物薄层之间还设置有厚度为0.01～1.0μm的结合层，可以先在基膜上涂布结合层，然后再涂布无机氧化物薄层，所述结合层的材料为下列之一：丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂，优选为丙烯酸树脂尤其是丙烯酸聚氨酯树脂。当丙烯酸树脂尤其是丙烯酸聚氨酯树脂被作为结合层涂布在无机氧化物薄层和基膜之间时，背板的阻湿性能可得到很大程度上的改进。
本发明的有益效果主要体现在：本发明背板材料具有优异的阻湿性能和耐久性，并且具有很好的绝缘性，能防止漏电，是一种优秀的绝缘体。
(四)附图说明
图1为传统TPT背板材料的横截截面图；
图2为实施例1背板材料的横截面图；
图3为各实施例和比较例阻湿性能结果比较。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
背板中内外两层耐候性膜厚度均为30微米，材料均为ETFE(科沃泰膜结构(上海)有限公司)。中间层基膜有两层PET薄膜(立大电子绝缘材料厂)，较厚一层有50微米厚，另一层为10微米厚的基膜、其上涂有20纳米厚的氧化硅薄层(参见图2，4、7为ETFE膜，5为厚的PET膜，6为薄的PET膜，氧化硅薄层位于7和6之间，SiOx中x＝1.6)。黏合剂选择的是丙烯酸聚氨酯组合物(武汉市辉煌新技术有限公司)，黏合剂层厚度约为10微米。采用干法复合工艺把各层薄膜复合在一起，复合温度为80～90℃。
采用以上方法制得背板材料，在85℃，90％RH条件下，测试材料的耐久性。之后，在40℃，90％RH条件下测试材料的阻湿性能。
实施例2：
背板制作方法和使用材料与实施例1相同，除了中间层薄基膜和氧化硅(SiO1.6)薄层之间有一层100纳米厚的丙烯酸聚氨酯材料(常进化工(苏州)有限公司)的结合层。
实施例3：
背板中内外两层薄膜厚度为30微米，材料均为PVDF(上海鑫沅复膜科技有限公司)。中间层基膜有两层PET薄膜(立大电子绝缘材料厂)，较厚一层有50微米厚，另一层为10微米厚的基膜，其上涂有20纳米厚的氧化硅(SiO1.5)薄层。使用的黏合剂、复合工艺和测试方法同实施例1。
实施例4：
背板制作方法和使用材料与实施例3相同，除了中间层基膜和氧化硅(SiO1.8)薄层之间有一层200纳米厚的聚酰胺树脂材料(南通源昌服装材料有限公司)的结合层。
实施例5：
背板中内外两层薄膜厚度为30微米，材料均为PVF(美国杜邦公司)。中间层基膜有两层PET薄膜(立大电子绝缘材料厂)，较厚一层有50微米厚，另一层为10微米厚的基膜，其上涂有20纳米厚的氧化硅(SiO1.6)薄层。使用的黏合剂、复合工艺和测试方法同实施例1。
实施例6：
背板制作方法和使用材料与实施例5相同，除了中间层基膜和氧化硅(SiO1.6)薄层之间有一层150纳米厚的醇酸树脂材料(深圳市爱商实业有限公司)的结合层。
实施例7：
背板中内外两层薄膜厚度为150微米，材料均为聚四氟乙烯(申嘉科技有限公司)、聚全氟乙丙烯(先进技术工业有限公司)混合均匀，熔融挤出、拉伸成膜。中间层基膜有两层PET薄膜(立大电子绝缘材料厂)，较厚一层有50微米厚，另一层为10微米厚的基膜，其上涂有20纳米厚的氧化硅(SiO1.6)薄层。使用的黏合剂、复合工艺和测试方法同实施例1。
实施例8：
背板制作方法和使用材料与实施例7相同，除了中间层基膜和氧化硅(SiO1.6)薄层之间有一层120纳米厚的丙烯酸聚氨酯材料(常进化工(苏州)有限公司)的结合层。
比较例1：
市售TPT背板材料。由内外两层为38微米厚的PVF薄膜和中间一层75微米厚的PET膜组成。测试方法同实施例1。
对以上各个实施例和比较例所得的背板材料进行测试可知，老化实验前后，背板材料各层膜的剥离强度未见明显下降，剥离力均大于12N/15mm。湿汽渗透测试结果如图3所示，本发明中这种结构的背板具有比市售TPT背板好很多的阻湿性能，特别是实施例2、4、6和8的背板湿汽渗透均不超过1g/d.m2，具有优异的阻湿性能。
从比较结果可知，本发明的背板材料具有优秀的阻湿性能和耐久性。

Claims (7)

1.一种用于太阳能电池组件的背板材料，所述背板材料为多层膜材料经黏合剂粘结叠层得到的复合膜，所述复合膜主要包括两层耐候性膜和位于两层耐候性膜之间的中间层阻湿膜；
所述两层耐候性膜的材料各自独立为下列之一或其中两种以上的混合物：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯；
所述中间层阻湿膜由基膜和无机氧化物薄层组成，所述基膜的材料为下列之一或其中两种以上的混合物：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯，所述无机氧化物薄层由氧化铝或氧化硅经气相沉淀法涂布得到；
所述基膜包括薄基膜和厚基膜两层基膜，薄基膜厚度为3～20μm，厚基膜厚度为5～200μm，所述中间层阻湿膜依次由厚基膜、薄基膜和无机氧化物薄层组成。
2.如权利要求1所述的背板材料，所述耐候性膜厚度为5～200μm，所述中间层阻湿膜的基膜厚度为30～300μm、无机氧化物薄层厚度为10～50nm。
3.如权利要求1或2所述的背板材料，其特征在于所述耐候性膜的材料为聚偏氟乙烯或四氟乙烯-乙烯共聚物。
4.如权利要求1或2所述的背板材料，其特征在于所述中间层阻湿膜的基膜的材料为聚对苯二甲酸乙二酯。
5.如权利要求1或2所述的背板材料，其特征在于所述无机氧化物为SiOx，1.3≤x≤1.9。
6.如权利要求1或2所述的背板材料，其特征在于所述中间层阻湿膜的基膜和无机氧化物薄层之间还设置有厚度为0.01～1.0μm的结合层，所述结合层的材料为下列之一：丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂。
7.如权利要求6所述的背板材料，其特征在于所述结合层的材料为丙烯酸聚氨酯树脂。
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