CN101540344A - 太阳能电池背板用电气绝缘片及其制作方法 - Google Patents

太阳能电池背板用电气绝缘片及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池背板用电气绝缘片及其制作方法，该电气绝缘片包括由三层PET膜经热固化黏合剂制成的多层结构，其各层分别承担阻挡水蒸汽、防老化等不同的功能，应用于太阳能电池模组生产时，可以防止现有产品使用过程中经常发生的、经由聚氟乙烯层进入的光、热、水蒸汽等引起的劣化反应，其具有在保持有效的电气、机械特性的同时还能防止基材层之间发生剥离、破裂的现象。

Description

太阳能电池背板用电气绝缘片及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于电子设备绝缘系统的电气绝缘片，特别是应用于太阳能电池背板的电气绝缘片，并提供一种制作方法。
背景技术
目前煤炭、石油等不可再生资源频频告急，能源问题已经日益成为制约社会发展的重要因素，因而对可再生资源的开发和利用成为突破发展瓶颈的关键一环。而可再生能源中，太阳能又成为瞩目的焦点，其具有如下优点：1.来源丰富，在地球上，无论何处都有太阳能，可就地开发利用，不存在运输问题，2.可利用时间长，今后足以供给人类使用几十亿年，取之不尽，用之不竭，3.太阳能是一种清洁能源，在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气，不会造成污染。因而太阳能光伏发电在不远的将来会替代部分常规能源，在能源供应中占重要地位，而太阳能电池就是通过光电效应直接将光能转换为电能的装置。
目前太阳能电池模组采用如下封装办法：首先在太阳能电池模组内放置封装树脂，如混合了硬化剂的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)等，并且在上面放置保护薄膜，然后对模组内的封装树脂片和保护薄膜进行加热压合，实现模组封装。由于太阳能电池需要长期在户外使用，因而受外部环境影响很大，为保持其使用时稳定，并保持绝缘性能、机械性能和耐候性能，制造太阳能电池所用材料必须抗老化、耐高温，并且在水分侵蚀下不会发生变质、剥离等现象。
对于保护薄膜，一般采用在铝膜两面粘接聚氟乙烯薄膜或采用铝膜两面粘接聚酯薄膜的层积片。虽然聚氟乙烯树脂本身具有优良的耐气候性、耐热性、耐湿性，但制作层积片时需加入聚氨酯系树脂黏合剂或环氧树脂黏合剂，而这些原材料性能不稳，容易受到环境影响，从而降低了产品的性能。长时间使用很容易因为高温、湿气等因素引起变质，导致层积片的电气性能、机械性能下降，甚至发生薄膜剥离、破裂等情况。此外，从环保的角度看，聚氟乙烯等含氟聚合物正在为越来越多的国家和地区逐步禁用。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池背板用电气绝缘片，可以耐受空气、水、杂质等自然环境的破坏对其影响，以改善其耐热性、耐湿性、机械性能，并提高使用寿命和稳定性，而且可以大量低成本的制造。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种电气绝缘片的制作方法。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，由经过电晕处理的PET薄膜和一面镀膜的PET薄膜和内侧面电晕处理、外侧面作易粘接处理的PET薄膜经热固化黏合剂粘合而成。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，表面镀层的PET薄膜的电镀材料为二氧化硅、氧化铝或铝箔片。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，所述的热固化黏合剂为聚氨基甲酸酯系或丙烯系热固化型黏合剂。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，进行易粘接处理的试剂为乙烯系处理剂，并添加二苯甲酮类紫外线吸收剂。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其经过电晕处理的PET薄膜含有微量着色剂量。
根据本发明，作为太阳能电池背板用电气绝缘片，是以经过表面处理的PET薄膜作为主体。对PET薄膜进行电晕放电处理，可起到耐热、抗老化、耐腐蚀等耐候性作用；对PET薄膜表面进行真空电镀二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或铝箔版能起到承担阻隔水蒸汽的功能；涂布添加紫外线吸收剂的易粘接处理层的PET薄膜，在进行太阳能电池模组封装时既能够起到防紫外线功能又能够与EVA树脂胶片结合性能良好。
黏合剂所用的主剂为聚氨基甲酸酯、硬化剂为异氰酸，属于热硬化聚氨基甲酸酯·异氰酸系列，具有良好耐湿热性能。
制备本发明所述太阳能电池背板用电气绝缘片的制作方法由以下步骤组成：
(a)对PET薄膜作电晕放电处理，并将黏合剂涂布到PET薄膜的一面，并在70℃-100℃下干燥3-5分钟；
(b)将另一PET薄膜镀一层保护层，干燥后与前述PET薄膜在70℃-100℃下压合成型，制成PET薄膜复合片；
(c)另一PET薄膜的作一面电晕放电处理，然后在温度为90℃-110℃的条件下干燥1-3分钟；
(d)将干燥后的PET薄膜的一面涂覆一层黏合剂，另一面作易粘接处理，并将其同前述的复合片在70℃-90℃下热压复合，制作出电气绝缘片。
在上述电气绝缘片的制作方法中，步骤(a)的最佳干燥温度范围为80℃-90℃；步骤(b)的最佳热压温度为80℃-90℃；步骤(c)的最佳干燥温度范围为95℃-105℃；步骤(d)的最佳干燥温度范围为75℃-85℃。
本发明所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，采用多层膜的设计，具有以下优点：
1.由于采用多层作电晕放电处理和表面镀层的PET薄膜，根据测定结果显示其耐气候性、耐水解性、电绝缘性等性质有较大提高；
2.采用具有耐湿性、耐紫外线、电气绝缘性的热固化黏合剂，因而材料具备抗老化、耐高温，并且在水份侵蚀下不会发生变质、剥离等现象；
3.采用含有紫外线吸收剂的树脂对PET薄膜作易粘接处理，不仅能够延长薄膜的使用寿命还能优化与封装树脂EVA的粘接性；
4.该电气绝缘片尺寸稳定，在制造太阳能电池模块时不会发生配线弯曲、电池元件错移的现象，因而能够适应大型模块化，另外由于其加热收缩率低，并具有良好的机械性能，因而在对太阳能模组封装时不会受到成膜设备的影响，能够廉价地制造尺寸稳定的保护薄膜，从而显著缩短生产作业时间并降低生产成本；
5.产品中未添加含氟有机物，燃烧过程中不会产生有机卤化物之类的有毒气体，因而在处理本发明的电气绝缘片模组的废品过程中不会产生有毒气体，有利于环保。
附图说明
图1是太阳能电池背板用电气绝缘片的剖面示意图；
图2是实施太阳能电池背板用电气绝缘片的太阳能电池模块的剖面示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是太阳能电池用电气绝缘片的剖面示意图；图2是实施太阳能电池背板用电气绝缘片的太阳能电池模块的剖面示意图。
用于太阳能电池背板的电气绝缘片，由多层经过表面处理的PET薄膜粘合而成，在以下实施例和对比例中，用厚度(um)、牵引强度(MPa)和延伸率表示其机械强度，其牵引强度数值越大其机械强度越高；用加热收缩率表示耐热性能，水蒸气透过率(g/m2·d)表示耐湿和耐气候性；用最小绝缘破坏电压(kV)表示电气绝缘片的绝缘性能，这个数值越大表示电气绝缘片的绝缘性能越好；其他如表面电阻率、堆积电阻率、电容率、部分放电电压均表示其电学性能。
实施例1
用于太阳能电池背板的电气绝缘片，由多层PET薄膜经黏合剂粘合而成，其结构如图1所示。
制作电气绝缘片的方法如下：(a)PET薄膜101两面作电晕放电处理，并涂布一层黏合剂102，黏合剂的配合比例按重量份为主剂∶硬化剂＝100∶20，并在70℃下干燥5分钟；(b)将PET薄膜103镀合一层氧化铝保护层，干燥后与PET薄膜101涂布黏合剂的一面粘接后在100℃下压合成型，制成PET薄膜101和PET薄膜103的复合片；(c)对PET薄膜104的一面作电晕放电处理，另一面作易粘接处理105，然后在温度为90℃下干燥3分钟；(d)将PET薄膜104作电晕放电处理的一面，涂覆一层黏合剂102，然后将PET薄膜104的黏合剂层同前述的复合片在90℃下热压复合，制作出电气绝缘片。
实施例2
用于太阳能电池背板的电气绝缘片，由多层PET薄膜粘合而成，其结构如图1所示。
制作电气绝缘片的方法如下：(a)对PET薄膜101两面作电晕放电处理，并将黏合剂102涂布到PET薄膜101的一面，黏合剂的配合比例按重量份为主剂∶硬化剂＝100∶30，并在100℃下干燥3分钟；(b)将PET薄膜103镀合一层氧化铝保护层，干燥后与PET薄膜101涂布黏合剂的一面粘接后在80℃下压合成型，制成PET薄膜101和PET薄膜103的复合片；(c)对PET薄膜104的一面作电晕放电处理，另一面作易粘接处理105，然后在温度为110℃下干燥1分钟；(d)将PET薄膜104作电晕放电处理的一面，涂覆一层黏合剂102，然后将PET薄膜104的黏合剂层同前述的复合片在80℃下热压复合，制作出电气绝缘片。
实施例3
用于太阳能电池背板的电气绝缘片，由多层PET薄膜粘合而成，其结构如图1所示。
制作电气绝缘片的方法如下：(a)对PET薄膜101一面作电晕放电处理，并将黏合剂102涂布到PET薄膜101的一面，黏合剂的配合比例按重量份为主剂∶硬化剂＝100∶30，并在100℃下干燥3分钟；(b)将PET薄膜103镀合一层二氧化硅保护层，干燥后与PET薄膜101涂布黏合剂的一面粘接，并在80℃下压合成型，制成PET薄膜101和PET薄膜103的复合片；(c)对PET薄膜104的一面作电晕放电处理，另一面作易粘接处理105，然后在温度为100℃的条件下干燥2分钟；(d)将PET薄膜104作电晕放电处理的一面，涂覆一层黏合剂102。然后将PET薄膜104的黏合剂层同前述的复合片在90℃下热压复合，制作出电气绝缘片。
实施例4
一种太阳能电池模块，其结构在于，安装有本发明所述太阳能电池用电气绝缘片，其剖面示意图如图2所示，太阳能电池模块依次由电气绝缘片202、EVA封装树脂203、内电极层204、光电转换组205、全透明电极层206、太阳能电池207构成，并用树脂201封装。首先在由内电极层204、光电转换组205、全透明电极层206、太阳能电池207构成的太阳能电池模组内放置混合了硬化剂的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)作为封装树脂，并且在上面放置本发明所述的电气绝缘片作为保护薄膜，然后对模组内的封装树脂片和保护薄膜进行加热压合，实现模组封装。
对比例1
采用现有方法和材料制备的电气绝缘片，即采用铝膜两面粘接聚氟乙烯薄膜的层积片。
对本发明所述用于太阳能电池背板的电气绝缘片以及原有的聚氟乙烯层积片做性能测定，数据表面相对于1MHz单位，比电容率(ε)为6.0以下，电容正切(tanδ)为0.03以后绝缘破坏电压保持率为80-100％，而采用聚氟乙烯的层积片则在55％-70％，说明本发明的电气绝缘片电气性能优于聚氟乙烯层积片；在温度40℃、湿度90％环境下，换算成厚度100um的水蒸汽透过率为0.3g/m2·24d以下，而相同条件下采用聚氟乙烯的层积片则在0.6g/m2·24d以上，说明本发明的电气绝缘片耐水蒸汽腐蚀性能优于聚氟乙烯层积片。
下表1中为测定各实施例和对比例中涂层力学性能、电学性能和水蒸汽透过率等数据，牵引强度提高了50％以上，电阻率提高了一个或数个数量级，使之破坏的最小电压也大大提高。这些数据表明，实施例中的力学、电学数据均高于对比例，因而无论在单一性能上，还是在综合性能上，本发明的电气绝缘片都明显优于对比例，因而采用多层方式制作的绝缘片，能够增强其耐热性、耐湿性、机械性能，并提高其使用寿命和稳定性。
表1
Figure A20091003907100101

Claims (9)

1.一种太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：该电气绝缘片由经过电晕处理的PET薄膜和一面镀膜的PET薄膜和内侧面电晕处理、外侧面作易粘接处理的PET薄膜经热固化黏合剂粘合而成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：经过电晕处理的PET薄膜为一面电晕处理或两面电晕处理。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：对PET薄膜表面镀层的电镀材料为二氧化硅或氧化铝或铝箔片。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：所述的热固化黏合剂为聚氨基甲酸酯系或丙烯系热固化型黏合剂。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：进行易粘接处理的试剂为乙烯系处理剂，并添加紫外线吸收剂。
6.根据权利要求1或4所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：紫外线吸收剂为二苯甲酮类试剂。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用电气绝缘片，其特征在于：上述经过电晕处理的PET薄膜含有微量着色剂。
8.制备本发明所述太阳能电池背板用电气绝缘片的方法由以下步骤：
(a)对PET薄膜两面作电晕放电处理，并将黏合剂涂布到PET薄膜的一面，并在70℃-100℃下干燥3-5分钟；
(b)将另一PET薄膜镀一层保护层，干燥后与前述PET薄膜在70℃-100℃下压合成型，制成PET复合片；
(c)另一PET薄膜的作一面电晕放电处理，然后在温度为90℃-110℃的条件下干燥1-3分钟；
(d)将干燥后的PET薄膜的一面涂覆一层黏合剂，另一面作易粘接处理，并将其同前述的复合片在70℃-90℃下热压复合，制作出电气绝缘片。
9.根据权利要求8所述的电气绝缘片的制作方法，其特征在于：步骤(a)的最佳干燥温度范围为80℃-90℃；步骤(b)的最佳热压温度为80℃-90℃；步骤(c)的最佳干燥温度范围为95℃-105℃；步骤(d)的最佳复合温度范围为75℃-85℃。
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