CN101515603A - 一种太阳能电池背板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池背板，包含：不透水性片材的基层、形成在所述基层的至少一面上的膜状保护层，该保护层包含由含氟聚合物涂料形成的含氟涂层。所述的保护层还包含涂覆在所述含氟涂层的与所述基层相面对的表面上的粘结层，该粘结层由双组分高温固化胶系固化而成，包含含有固化性官能团的树脂基体和固化剂。在基层与含氟涂层之间增设粘结层用以增强基层与保护层之间的粘结牢固程度，这样在封装和使用时保护层不易剥离，粘结十分可靠。同时，在含氟涂层中就无需共聚大量含固化性官能团的其他单体，从而保证保护层的使用效果。

Description

一种太阳能电池背板
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池背板。
背景技术
太阳能电池背板(Back sheet)，简称BS，是由具有25年以上使用寿命的含氟元素薄膜或涂料作保护层，与作为基层的耐高压绝缘性能优异的不透水性片材(如聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET)复合而成。由于需要对能够产生光电转化的芯片进行封装、保护和绝缘，使其能够长时间地保持光电转化，因此要求背板具有较高的电绝缘性能，耐水、隔湿，耐紫外、酸碱和盐雾，耐冷热冲击性。它是太阳能电池组件不可缺少的高可靠性关键材料，它的好坏直接决定了电池的寿命和转化率。
在上述太阳能电池背板的结构中，保护层可以是含氟薄膜，如：聚氟乙烯(PVF)薄膜(商品名Tedelar，杜邦公司生产)或聚二氟乙烯(PVDF)薄膜(商品名Kynar，阿科码公司生产)，也可以是含氟涂层。
若选用含氟薄膜作为保护层，则其与基层之间通常采用胶粘方式相复合，二者之间的粘结性较好，且含氟薄膜的耐候性很优异，所获的产品的性能相当稳定。
但由于市场垄断，含氟薄膜的价格较高，因此可选用含氟涂层替代含氟薄膜作为保护层。但涂层与基层之间的粘结力相对较低，在长时间湿热处理后易与基层剥离。且水汽透过性大，产品在封装时容易发生涂层的剥离现象。
公开号为CN101272903的发明专利申请公开了一种采用含氟涂层作为保护层的太阳能电池背板，该含氟涂层为导入了固化性官能团的含氟聚合物，用以提高与基层或密封剂(EVA)层之间的粘结性。并且在该保护层与基层之间，还可以存在介质层，用以降低水汽的透过性，从而进一步提高粘结性或隐蔽性。此介质层选用的是公知的常见底漆用涂料，如环氧树脂、氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、聚酯树脂等。从增强粘结性的角度来看，起主要作用的依然是含氟涂层本身。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保护层与基层或与密封层之间的粘结性很好的太阳能电池背板。
为实现上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：
一种太阳能电池背板，包含：不透水性片材的基层、形成在所述基层的至少一面上的膜状保护层，该保护层包含由含氟聚合物涂料形成的含氟涂层。所述的保护层还包含涂覆在所述含氟涂层的与所述基层相面对的表面上的粘结层，该粘结层由双组分高温固化胶系固化而成，包含含有固化性官能团的树脂基体和固化剂。
所述的树脂基体为聚丙烯酸酯系或聚酯系，所述的固化性官能团为氨基、羧基或羟基。所述的树脂基体为带有羧基或羟基的聚酯系。
所述的固化剂选自环氧树脂固化剂或异氰酸酯固化剂或碳化二亚胺固化剂。
所述的粘结层还包含固化促进剂、抗水解稳定剂和硅烷偶联剂。
所述的保护层还包含涂覆在所述含氟涂层的与所述基层相背离的表面上的表涂层，该表涂层由双组分高温固化胶系固化而成，包含含有固化性官能团的树脂基体和固化剂。在所述表涂层中使用的所述树脂基体为聚丙烯酸酯系或聚酯系，所述的固化性官能团为氨基、羧基或羟基。在所述表涂层中使用的所述树脂基体为聚丙烯酸酯系。
所述粘结层的厚度为3～10μm。
根据本发明实施的太阳能电池背板具有如下优点：
1、作为保护层的主要部件的含氟涂层可以采用领域内公知的任一种含氟涂层来制作，对其粘结性没有特别要求，只需考虑其使用效果即可。这样，在含氟涂层中就无需共聚大量含固化性官能团的其他单体，能够保证保护层的使用效果。虽然含氟涂层也必须具备一定的可反应性才能与粘结层相结合，但从增强保护层与基层之间粘结性的角度来看，其主要作用的是粘结层。
2、增设一粘结层用以增强基层与保护层之间的粘结牢固程度，这样在封装和使用时保护层不易剥离，粘结十分可靠。
附图说明
附图1为实施例1的结构示意图；
附图2为实施例2的结构示意图；
附图3为实施例4的结构示意图。
其中：1、基层；2、保护层；3、含氟涂层；4、粘结层；5、表涂层；6、含氟薄膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行说明：
根据本发明实施的太阳能电池背板，其结构与普通太阳能电池背板基本相同，是由基层1和覆盖在其上的膜状保护层2构成的。其中，基层1为不透水性片材，通常采用对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造。保护层2的主体为由含氟聚合物涂料形成的含氟涂层3，而本发明的创新点在于：在涂覆该含氟涂层3之前，首先在基层1上涂覆了一层粘结层4。
粘结层4为双组分高温固化胶系，其树脂基体可选择带有固化性官能团的聚丙烯酸酯系或聚酯系，如聚羟基丙烯酸酯、聚氨基丙烯酸酯、聚羧基丙烯酸酯、带有羟基的聚酯、带有羧基的聚酯等。其中，优选带有羧基或羟基的聚酯，其粘结性和耐水解性较好。
固化剂可以选用环氧树脂系、异氰酸酯系、碳化二亚胺系等。
环氧树脂固化剂一般包含：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物。此外，还有混合型环氧树脂，即分子结构中同时具有两种不同类型环氧基的化合物。
异氰酸酯固化剂一般包含：六亚甲基二异氰酸酯(HDI)及其二聚体，三聚体、二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)等。从耐UV性和耐高温高湿的黄变性考虑，优选非黄变系的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)及其二聚体，三聚体和3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)，特别优选六亚甲基二异氰酸酯(HDI)二聚体和三聚体。
另外，在粘结层4的涂料配方中通常还添加有固化促进剂、抗水解的稳定剂和硅烷偶联剂。稳定剂可以选自有机硅改性的高吸水性树脂、环氧化合物、碳化二亚胺等。其中优选碳化二亚胺系列，从反应性和耐高温的稳定性考虑，选择聚合碳化二亚胺最为优异。
通常选择乙酸丁酯作为粘结层4在涂覆时的溶剂。
粘结层4的涂覆配方中各组分通常可选的质量分数范围如下：100份树脂基体；5～15份固化剂；0.5～2份固化促进剂；0.5～2份抗水解稳定剂；0.5～2份硅烷偶联剂；10～30份溶剂。
实施例1：
本实施例中的太阳能电池背板，其结构是在基层1的两侧均涂覆有保护层2，但位于底层的保护层2仅为一层直接覆盖在基层1上的含氟薄膜6，其材质为PVF。而位于表层的保护层2则由粘结层4和含氟涂层3构成。
本实施例中，粘结层4的涂覆配方如下(质量份数)：
含羟基的聚酯系粘结剂(XK-908，大连轻化工研究所制造)    100；
固化剂N3390(德国拜尔制造)                             5；
固化促进剂二月桂酸二丁基锡                            0.5；
抗水解稳定剂(P200，德国莱茵公司的Stabaxol系列)        0.5；
溶剂乙酸丁酯                                          15；
硅烷偶联剂NCO-C3H6-Si(OCH3)3                          0.5。
含氟涂层3的涂覆配方如下(质量份数)：
含氟树脂(GK570，大金涂料制造)                         100；
固化剂(DESMODUR XP 2565，德国拜尔制造)                7；
固化剂(D201，多耐得制造)                              3；
固化促进剂二月桂酸二丁基锡                            0.5；
溶剂乙酸丁酯                                          20；
钛白粉(HC-100，德固赛制造)                            30；
UV吸收剂(BASF社制造的Uvinul 3035)                     0.5；
制造时，采用250μm厚的高等级绝缘PET薄膜，以电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在PET的表层按粘结层4的涂覆配方进行涂覆，在120℃下烘5～10min，制成约5μm厚的粘结层4。然后将消泡过的含氟涂层3刮涂于其上，在120℃下烘20～30min，制得干厚约为20～25μm的保护层2，并将保护层2的表面点晕50～60dyne/cm。再在基层1的底层镀上含氟薄膜6，制得如本实施例所述的太阳能电池背板。其结构如附图1所示。
实施例2：
本实施例中，位于表层和位于底层的保护层2，均由粘结层4和含氟涂层3构成。其中，粘结层4的涂覆配方如下(质量份数)：
含羟基的丙烯酸系粘结剂(8723，日本合成化学制造)    100；
固化剂D201(多耐得制造)                            5；
固化促进剂二月桂酸二丁基锡                        0.5；
抗水解稳定剂(P200，德国莱茵公司的Stabaxol系列)    0.5；
溶剂乙酸丁酯                                      15；
硅烷偶联剂NCO-C3H6-Si(OCH3)3                      0.5。
本实施例的制造方法与实施例1基本相同。在制备完位于表层的保护层2后，再以相同方法制备位于底层的保护层2。其结构如附图2所示。
实施例3：
本实施例与实施例2的区别在于粘结层4的涂覆配方如下(质量份数)：
含羟基的聚酯系粘结剂(TYA，上海理日科技制造)       100；
固化剂V-05(日清纺制造)                            5；
固化促进剂二月桂酸二丁基锡                        0.5；
抗水解稳定剂(P200，德国莱茵公司的Stabaxol系列)    0.5；
溶剂乙酸丁酯                                      15；
硅烷偶联剂NCO-C3H6-Si(OCH3)3                      0.5。
实施例4：
本实施例与实施例2的区别在于，位于表层的保护层2由表涂层5、含氟涂层3、粘结层4构成。其中粘结层4的涂覆配方与实施例2并无区别。在太阳能电池封装时，表涂层5与EVA层相粘合，使得保护层2与EVA层之间的粘结牢固性提高。
表涂层5的配方的选择原理与粘结层4基本相同。但其对于耐候性的要求更高，因此，树脂基体优选带有固化性官能团的聚丙烯酸酯系，如聚羟基丙烯酸酯、聚氨基丙烯酸酯、聚羧基丙烯酸酯等。表涂层5中各组分通常可选的质量分数范围如下：100份树脂基体；5～8份固化剂；0.5～2份固化促进剂；0.5～2份抗水解稳定剂；0.5～2份硅烷偶联剂；5～20份钛白粉；0.5～2份UV吸收剂；10～30份溶剂。
本实施例中，表涂层5的配方如下(质量分数)：
含羟基的丙烯酸酯系粘结剂AC1016(佛山市高明同德化工有限公司制)100；
固化剂TPA90SB(多耐得制造)                                   5；
固化促进剂二月桂酸二丁基锡                                  5；
稳定剂P200(德国莱茵公司的Stabaxol系列)                      0.5；
溶剂乙酸丁酯                                                15；
硅烷偶联剂NCO-C3H6-Si(OCH3)3                                0.5；
钛白粉                                                      20；
UV吸收剂                                                    0.5。
对比例：
在实施例2中取消粘结层4，而将含氟涂层3直接涂覆在基层1上。
下表(见下页)为实施例2、实施例3、实施例4、对比例的性能测试结果：
Figure A20091004789000091
试验方法和测试方法如下：
(a)涂料附着力
参照ASTM D3359-87中规定的划格法附着力试验(划成1mm×1mm网格)，检测涂料是否脱离于PET。
评价基准：
0级：无脱离
1级：5％面积内脱离
2级：5％～15％面积内脱离
(b)耐水煮性测试
沸水水煮24小时，处理后观察涂料外观及测试涂料附着力。
评价基准：
有无气泡、发黄、开裂、分层、对折有无折痕或脱离、附着力等级等。
(c)耐UV测试
参照IEC61215-10.10，测试条件UV A：320～385nm UV；B：280～320nm＞5kWh.m-2；T：60±5℃  UV A+B 15kWh.m-2。
处理后观察涂料外观及测试涂料附着力。
评价基准：
有无气泡、发黄、开裂、分层、对折有无折痕或脱离、附着力等级等。
(d)耐湿热测试
参照IEC61215-10.13，测试条件85℃/85％RH，1000h
处理后观察涂料外观及测试涂料附着力。
评价基准：
有无气泡、发黄、开裂、分层、对折有无折痕或脱离、附着力等级等。
(e)耐湿冻测试
参照IEC61215-10.12，测试条件-40℃～85℃，24h/C，10C。
处理后观察涂料外观及测试涂料附着力。
评价基准：
有无气泡、发黄、开裂、分层、对折有无折痕或脱离、附着力等级等。
(f)耐冷热循环测试
参照IEC61215-10.11，测试条件-40℃～85℃，6h/Cycle，200Cycles。
处理后观察涂料外观及测试涂料附着力。
评价基准：
有无气泡、发黄、开裂、分层、对折有无折痕或脱离、附着力等级等。
(g)与硅胶粘结性
将天山1527硅胶涂于背板，再以接线盒压合，固化5～7天后悬挂30kg重物5min。
评价基准：
接线盒不脱离背板为合格。
(h)与EVA粘结性
以普林斯通EVA压合背板于玻璃板，再剥离背板，测试其剥离强度及破坏位置。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (9)

1、一种太阳能电池背板，包含：不透水性片材的基层(1)、形成在所述基层(1)的至少一面上的膜状保护层(2)，该保护层(2)包含由含氟聚合物涂料形成的含氟涂层(3)，其特征在于：所述的保护层(2)还包含涂覆在所述含氟涂层(3)的与所述基层(1)相面对的表面上的粘结层(4)，该粘结层(4)由双组分高温固化胶系固化而成，包含含有固化性官能团的树脂基体和固化剂。
2、根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的树脂基体为聚丙烯酸酯系或聚酯系，所述的固化性官能团为氨基、羧基或羟基。
3、根据权利要求2所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的树脂基体为带有羧基或羟基的聚酯系。
4、根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的固化剂选自环氧树脂固化剂或异氰酸酯固化剂或碳化二亚胺固化剂。
5、根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的粘结层(4)还包含固化促进剂、抗水解稳定剂和硅烷偶联剂。
6、根据权利要求1～5中任一项所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的保护层(2)还包含涂覆在所述含氟涂层(3)的与所述基层(1)相背离的表面上的表涂层(5)，该表涂层(5)由双组分高温固化胶系固化而成，包含含有固化性官能团的树脂基体和固化剂。
7、根据权利要求6所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：在所述表涂层(5)中使用的所述树脂基体为聚丙烯酸酯系或聚酯系，所述的固化性官能团为氨基、羧基或羟基。
8、根据权利要求7所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：在所述表涂层(5)中使用的所述树脂基体为聚丙烯酸酯系。
9、根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述粘结层(4)的厚度为3～10μm。
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