CN101685837B - 一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜及制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，包括由含氟透明材料制成的氟基层和位于在所述氟基层表面的氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。本发明对氟基层进行氟硅氧烷化或硅钛化处理，形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层，使得面膜的外表面增加耐刮性，内表面增加与EVA的粘结性，也提高了面膜的透明度。

Description

一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜及制备工艺

技术领域：

本发明涉及一种适用于太阳能电池的组件，尤其涉及一种适用于柔性太阳能电池的面板。同时还涉及一种加工该太阳能电池面膜的制备工艺。

背景技术：

太阳能电池板通常是一个叠层结构，主要包括玻璃表层、EVA密封层、太阳能电池片、EVA密封层和太阳能电池背膜，其中太阳能电池片被两层EVA密封层密封包裹。太阳能电池面板的主要作用是有高的太阳光透过率良好整体机械强度，另外可以防止水汽渗透到密封层中，影响电池片的使用寿命。因此，现有技术中的太阳能电池的面膜通常采用玻璃面板，这种玻璃面板的透光性比较好，强度也高，防水性能也好。但这种玻璃面板不具有柔性，不能弯曲，易碎。为了提高面膜的整体性能，现有技术中出现了一些针对面膜的改进方案。主要是通过含氟透明材料来代替玻璃，由于含氟材料具有高耐候性、优良的透光率、耐化学性、高的电气绝缘性能，高的防水性的优点，并且，其具有柔性，可以弯折，重量轻，适合作不规则形状的太阳能电池。例如，中国专利申请号为CN200710164692.3的发明专利申请，公开日为2008年9月3日，公开了制造具有增强光捕获的太阳能电池板的方法和装置，其中提供包括正面和背面的衬底；在正面上层叠包括至少一层或多层交联含氟聚合物的膜，其中含氟聚合物层或多层具有75至150nm之间的厚度，含氟聚合物层或多层位于包括乙烯共聚物的载体上以使载体与衬底接触。上述方案主要是在玻璃的表面进行涂膜，使玻璃表面具有含氟材料层。但这种方案同样具有玻璃面板所具有的缺点。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题克服上述现有技术之不足，提供一种具有中等表面能、高粘结性、高耐刮性的含氟太阳能电池面膜。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种能够加工上述太阳能电池面膜的制备工艺，本制备工艺方法简单、制备方便。

按照本发明提供的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，包括由含氟透明材料制成的氟基层和位于所述氟基层表面的氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。

按照本发明提供的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜还具有如下附属技术特征：

所述氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层的厚度为0.01微米至5微米。

所述氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层的厚度为0.1微米至2微米。

所述氟基层的厚度为10微米—500微米。

所述氟基层为FEP、PVDF、ETFE和THV基层。

所述氟基层表面经等离子氟硅氧烷化处理形成所述氟硅氧烷化成膜层。

所述氟基层表面经等离子硅钛化处理形成所述硅钛化成膜层。

按照本发明提供的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，主要包括以下步骤：

(1)、对氟基层表面进行等离子化处理，活化氟基层表面；

(2)、对活化后氟基层喷涂或滚涂或浸渍氟硅氧烷化合物或硅钛化合物，经20—200摄氏度加热1—600秒，使氟基层表面形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。

按照本发明提供的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜具有如下优点：首先，本发明对氟基层进行氟硅氧烷化或硅钛化处理，形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层，使得面膜的外表面增加耐刮性，内表面增加与EVA的粘结性，也提高了面膜的透明度；其次，由于形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层，使得本发明的膜层密实，提高了阻隔性能，尤其对水蒸气的具有更好阻隔，防潮性能好，电气性能和耐候性能更好。

按照本发明提供的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺具有如下优点：通过本发明的制备工艺制造出来的电池面膜的粘接性更好，提高了阻隔性能，且这种工艺可以实现连续化生产，提高了生产效率，降低了成本。

附图说明：

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是本发明的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式：

参见图1，在本发明给出的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的实施例，包括由含氟透明材料制成的氟基层1和位于在所述氟基层1表面的氟硅氧烷化成膜层2。本发明的氟基层是由含氟透明材料制成，含氟材料具有较高的防潮、防渗透性，电气性能和耐候性能也很高，其重量轻，容易加工成其他形状，且透光性也好，可以充分满足太阳能电池面膜的需求。但含氟材料的最大缺点是表面能高、憎水，不易粘结。本发明由于在面膜上设置了一层氟硅氧烷化成膜层2，从而使面膜的表面能提升，亲水化，使其容易粘结。即在保证含氟材料所具有的优点的前提下，克服其本身特性所具有的缺点。因此，本发明的面膜的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。并且，位于氟基层1外表面的氟硅氧烷化成膜层2使得本发明的耐刮性更好，对面膜起到保护作用。而内表面的氟硅氧烷化成膜层使得面膜具有较高的粘结性，更加容易与EVA进行粘结。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟硅氧烷化成膜层2的厚度为0.01微米至5微米，优选的方案是在0.1微米至2微米之间，具体数值可以选为0.01微米、0.05微米、0.1微米、0.2微米、0.5微米、0.8微米、1微米、1.5微米、2微米。将氟硅氧烷化成膜层2的厚度限定在上述尺寸范围内可以更好的满足粘结性的需求，而选择上述具体厚度值，可以更好的满足工艺要求，利于氟硅氧烷化成膜层的加工。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟基层1的厚度为10微米—500微米，优选的方案为100微米—300微米，具体数值可以选为10微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、450微米、500微米。选择上述厚度的氟基层1可以使面膜具有较高的强度，并且具有较高的透光性，利于太阳能电池的采光。而上述具体厚度值的选择，更好的平衡透光性和强度之间的关系。使得在满足强度要求下，具有更高的透光性。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟基层1为FEP、PVDF、ETFE和THV基层。其中，FEP为聚全氟乙丙烯共聚物，是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。它是一种软性塑料，化学惰性，在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数。该材料不引燃，可阻止火焰的扩散。它具有优良的耐候性，摩擦系数较低。并且，具有优良的透光性。

PVDF为聚偏氟乙烯，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，其兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能。

ETFE为乙烯—四氟乙烯共聚物，其透光率可高达95％，且这种材料重量轻，阻燃性好。

THV为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯单体三元共聚物。是氟塑料中最柔软而强韧的材料，突出的耐候性，长期使用温度150℃。

选用上述材料，可以充分满足面膜的需求，可以制作成具有柔性的太阳能电池面膜，满足特殊形状的太阳能电池的需求。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟基层1表面经等离子氟硅氧烷化处理形成所述氟硅氧烷化成膜层2。

本发明给出的制备上述实施例的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，主要包括以下步骤：

(1)、对氟基层1表面进行等离子化处理，活化氟基层1表面；所采用的等离子处理工艺可以为现有技术中比较成熟的等离子处理工艺。

(2)、对活化后氟基层1喷涂氟硅氧烷化合物，经100摄氏度加热30秒，使氟基层1表面形成氟硅氧烷化成膜层2。在此，氟硅氧烷化合物也可以通过滚涂或浸渍的方式涂覆在基层的表面，从而使基层的表面形成氟硅氧烷化成膜层。本发明的上述工艺比较简单，可以实现连续化生产，提高了生产效率，降低了这种面膜的制造成本，利于市场推广。

在步骤(2)中，加热温度可以为20—200摄氏度，优选为80—150摄氏度，具体数值可选自20摄氏度、40摄氏度、60摄氏度、80摄氏度、100摄氏度、120摄氏度、150摄氏度、180摄氏度、200摄氏度；加热时间为1—600秒，优选为10—60秒，具体数值可选自5秒、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、80秒、100秒、120秒、150秒、200秒、250秒、300秒、350秒、400秒、450秒、500秒。上述温度和时间的限定利于氟硅氧烷化的进行，满足氟硅氧烷化成膜层的形成。

在本发明的制备工艺中氟硅氧烷化合物中的氟硅氧烷固含量1—90％。本发明中所采用的氟硅氧烷化合物的分子式：Rf-Si(OR)₃，这种化合物可以从市场上购买到成品。这种氟硅氧烷化合物为有机化合物，与其他液体进行配比。它的特性使其具有一端亲有机物，另一端可以亲无机物，从而有效的提高了粘结力。

参见图2，在本发明给出的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的实施例，包括由含氟材料制成的氟基层1和位于在所述氟基层1表面的硅钛化成膜层3。本发明的氟基层1是由含氟材料制成，含氟材料具有较高的防潮、防渗透性，电气性能和耐候性能也很高，其重量轻，容易加工成其他形状，且透光性也好，可以充分满足太阳能电池面膜的需求。但含氟材料的最大缺点是表面能低、憎水，不易粘结。本发明由于在面膜上设置了一层硅钛化成膜层3，从而使面膜的表面能提升，亲水化，使其容易粘结。即在保证含氟材料所具有的优点的前提下，克服其本身特性所具有的缺点。因此，本发明的面膜的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。并且，位于氟基层1外表面的硅钛化成膜层3使得本发明的耐刮性更好，对面膜起到保护作用。而内表面的硅钛化成膜层使得面膜具有较高的粘结性，更加容易与EVA进行粘结。

在本发明给出的上述实施例中，所述硅钛化成膜层3的厚度为0.01微米至5微米，优选的方案是在0.1微米至2微米之间，具体数值可以选为0.01微米、0.05微米、0.1微米、0.2微米、0.5微米、0.8微米、1微米、1.5微米、2微米。将硅钛化成膜层3的厚度限定在上述尺寸范围内可以更好的满足粘结性的需求，而选择上述具体厚度值，可以更好的满足工艺要求，利于硅钛化成膜层的加工。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟基层1的厚度为10微米—500微米，优选的方案为100微米—300微米，具体数值可以选为10微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、450微米、500微米。选择上述厚度的氟基层1可以使面膜具有较高的强度，并且具有较高的透光性，利于太阳能电池的采光。而上述具体厚度值的选择，更好的平衡透光性和强度之间的关系。使得在满足强度要求下，具有更高的透光性。所述氟基层1所选用的材料与第一种实施例相同。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟基层1表面经等离子硅钛化处理形成所述硅钛化成膜层3。

本发明给出的制备上述实施例的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，主要包括以下步骤：

(1)、对氟基层1表面进行等离子化处理，活化氟基层1表面；所采用的等离子处理工艺可以为现有技术中比较成熟的等离子处理工艺。

(2)、对活化后氟基层1喷涂硅钛化合物，经100摄氏度加热30秒，使氟基层1表面形成硅钛化成膜层3。在此，硅钛化合物也可以通过滚涂或浸渍的方式涂覆在基层的表面，从而使基层的表面形成硅钛化成膜层。本发明的上述工艺比较简单，可以实现连续化生产，提高了生产效率，降低了这种面膜的制造成本，利于市场推广。

在步骤(2)中，加热温度可以为20—200摄氏度，优选为80—150摄氏度，具体数值可选自20摄氏度、40摄氏度、60摄氏度、80摄氏度、100摄氏度、120摄氏度、150摄氏度、180摄氏度、200摄氏度；加热时间为1—600秒，优选为10—60秒，具体数值可选自5秒、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、80秒、100秒、120秒、150秒、200秒、250秒、300秒、350秒、400秒、450秒、500秒。上述温度和时间的限定利于硅钛化的进行，满足硅钛化成膜层的形成。

在本发明的制备工艺中硅钛化合物中的硅钛固含量1—90％。本发明中所采用的硅钛化合物的分子式：SiOx、TiO₂，这种化合物可以从市场上购买到成品。这种硅钛化合物为杂化体，从而有效的提高了粘结力。

Claims (10)

1.一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：包括由含氟透明材料制成的氟基层和位于在所述氟基层表面的氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。

2.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层的厚度为0.01微米至5微米。

3.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层的厚度为0.1微米至2微米。

4.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟基层的厚度为10微米—500微米。

5.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟基层为FEP、PVDF、ETFE和THV基层。

6.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟基层表面经等离子氟硅氧烷化处理形成所述氟硅氧烷化成膜层。

7.如权利要求1所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜，其特征在于：所述氟基层表面经等离子硅钛化处理形成所述硅钛化成膜层。

8.一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：

(1)、对氟基层表面进行等离子化处理，活化氟基层表面；

(2)、对活化后氟基层喷涂或滚涂或浸渍氟硅氧烷化合物或硅钛化合物，经20—200摄氏度加热1—600秒，使氟基层表面形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。

9.如权利要求8所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，其特征在于：在步骤(2)中，加热温度为80—150摄氏度，加热时间为10—60秒。

10.如权利要求8所述的一种中等表面能含氟的太阳能电池面膜的制备工艺，其特征在于：氟硅氧烷化合物中的氟硅氧烷固含量1—90％。

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