CN101740643B

CN101740643B - 一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜及其制备方法

Info

Publication number: CN101740643B
Application number: CN2009102140513A
Authority: CN
Inventors: 李连春; 唐舫成; 汪加胜
Original assignee: Guangzhou Lushan New Materials Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Lushan New Material Co.,Ltd.; Guangzhou Lushan New Materials Co Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: CN101740643A

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜，采用挤出流延制备得到两层PET膜；然后将两面涂覆有粘胶的铝膜夹于两层PET膜中间，加热、加压使两层片PET与镀铝膜紧密的结合在一起；再在其中一片PET膜的表面涂覆氟树脂，烘干；最后在另一PET膜的表面涂覆一层用于与EVA粘接的粘胶，即可制得层状结构的背膜。本发明中，PET膜尺寸稳定性、收缩率小、阻隔性能高，铝膜则可提高背膜对水汽及氧等各种气体的阻隔性能，PVF膜有着较好的耐候性、阻隔性，能较好地保护好PET膜，粘接层提供较好的与EVA的粘接性能，因此本发明产品能够很好地保护太阳能组件。本发明所制成的背膜除用于太阳能电池封装外，还可用于其它对耐候性和阻隔性要求较高的场合。

Description

一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜及其制备方法。

背景技术

环境污染和能源短缺是人类在21世纪面临的最大挑战。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于人类每年燃烧所有燃料获得能量的3000倍，人类只要利用好太阳能就可满足自身的能源需求，而且可避免燃烧燃料获得能量带来的环境问题。利用太阳能组件将太阳能转变为电能是很有效的利用途径。太阳能组件中的核心部分硅电池本身寿命已具有30年以上的使用寿命，然而对电池组件起保护作用的背膜常因阻隔性差导致水、氧、腐蚀性气液体(如酸雨)通过背膜对EVA胶产生破坏，甚至导致EVA胶与电池片脱胶，急剧减短了组件的寿命，提高了光伏产业的成本，不利于光伏产业的迅速普及。且背膜收缩率普遍偏大，导致层压过程中背膜变形，影响光电转换及外观。

欧洲、美国、日本在太阳能背膜方面的研发处于领先地位。美国的3M研发的背膜产品-BBF膜，该膜力学性能好、阻隔性较好、与EVA粘接较好。

德国的普拉斯特、奥地利的ISOVOLTA都采用的TPT结构：即由上下两层PVF膜(杜邦Tedlar是其生产的PVF膜的商标名称)+PET合成。内外两层PVF膜有着较好的耐候性、阻隔性，能较好地保护好PET膜，从而才能较好地保护太阳能组件。

日本东洋铝业生产的背膜产品因耐老化性能好、与EVA粘接效果较好、阻隔性能较好等特点被较多大的组件厂使用。

目前市场上使用最多的产品是日本DNP生产的背膜，其中的PET膜提供良好的机械性能及阻隔性能；两层聚烯烃提供较好的与EVA的粘接性能及耐老化性能。

国内的背膜行业发展较晚，故目前技术水平较低，处于研发阶段。

上述所有的背膜产品都存在以下危险：因阻隔性差导致水、氧、腐蚀性气液体(如酸雨)通过背膜对EVA胶产生破坏，甚至导致EVA胶与电池片脱胶；背膜收缩率偏大，导致层压过程中背膜变形，影响光电转换及外观。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜，其具有优异的老化性能、极低收缩率及优异的阻隔性能。

本发明的另一个目的是提供上述背膜的制备方法，其相对于现有技术而言更为简单、经济、实用。

本发明的目的是这样实现的：一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜，其特征在于：背膜为层状结构，按顺序包括氟树脂层、PET膜层、铝膜层、PET膜层以及粘胶层，其中的PET膜层按重量百分比计算添加有0.1-1.0％的成核剂。

上述背膜的制备方法包括以下步骤：(1)采用挤出流延制备得到两层PET膜；(2)将两面涂覆有粘胶的铝膜夹于两层PET膜中间，加热、加压使两层片PET与镀铝膜紧密的结合在一起；(3)在其中一片PET膜的表面涂覆氟树脂，烘干；(4)在另一PET膜的表面涂覆一层用于与EVA粘接的粘胶。

本发明中，PET膜尺寸稳定性、收缩率小、阻隔性能高，铝膜则可提高背膜对水汽及氧等各种气体的阻隔性能，PVF膜有着较好的耐候性、阻隔性，能较好地保护好PET膜，粘接层提供较好的与EVA的粘接性能，因此本发明产品能够很好地保护太阳能组件。本发明所制成的背膜除用于太阳能电池封装外，还可用于其它对耐候性和阻隔性要求较高的场合。

具体实施方式

本发明是一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜，其为层状结构，按顺序包括氟树脂层、PET膜层、铝膜层、PET膜层以及粘胶层。PET膜层和铝膜层之间也通过粘胶层结合。

为提高PET膜层的耐老化，在PET基体中加入复配的抗氧剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂等耐老化体系。所述的PET膜层中添加有抗氧剂，紫外线吸收剂，紫外线稳定剂，成核剂中的一种或以上。

抗氧剂可以选自：叔丁基羟基甲苯(BHT)，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯(1076)。所加抗氧剂量为0.1-1.0％，优选0.1-0.5％。

紫外线吸收剂选自：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV325)，2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮(UV-416)，2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV327)，2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑(UVP)等。所加紫外线吸收剂量为0.1-1.0％，优选0.1-0.5％。

紫外线稳定剂选自双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(UV770)，丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的缩聚物(UV622)，双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(UV765)，双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(UV123)等。所加紫外线稳定剂量为0.1-0.5％，优选0.1-0.3％。

在PET中加入合适的成核体系，能提高PET的结晶度来保证低收缩率及较高阻隔性。成核剂作用原理是：聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响，有些杂质要阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结晶，这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用，成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在PET中加入成核剂，能够加快结晶速度，形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，球晶可以比较规整地成长，数目很多，尺寸很小，使分子具有微晶结构，这不但有利用于提高PET的的抗冲击强度、屈服强度，更重要的是能提高PET膜的尺寸稳定性、减小收缩率、提高阻隔性能。

所加成核剂可以选自：大和石矿化工有限公司的滑石粉，；山西化工研究院生产的TM-1、TM-3；美利肯生产的Miliad 3905、Miliad 3940、Miliad 3988；日本旭电化产的NA-10、NA-11、NA-21，等等。所加成核剂量为0.1-1.0％，优选0.1-0.5％。

在两层PET膜中间加入一层铝膜来提高背膜的水汽及氧等各种气体的阻隔性能。铝膜由于其出色的隔气隔水性能，被广泛应用于铝塑复合、纸铝塑复合等包装。将铝膜夹于两层PET膜中间，能显著提高复合膜的隔气隔水性能，对背膜的阻隔性能有极大提高。厚度可选15-50μm。

实施例1

1.耐老化PET膜的制备

以一种熔点为259℃，特性粘度为0.635的PET(牌号：K-36)，抗氧剂(1010，汽巴)0.3份，二亚苄基山梨糖醇(TM-3，山西化工研究院)0.3份一起配合，将所获得的组合物经过270℃双螺杆挤出机塑炼后从狭缝式模具中流延成片，得到PET膜(75μm)。

2.背膜的制备

将两面涂覆好胶的铝膜(厚度38μm)夹于2层PET膜中间，加热(170℃)、加压使2片PET与铝膜紧密的结合在一起，在PET膜的一面涂覆氟树脂(PVF)，烘干。最后在PET膜的另一面涂覆一层胶(与铝膜涂覆胶相同)，用于与EVA的粘接。

实施例2

除了将实施例1中的TM-3改为Miliad 3988以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

实施例3

除了将实施例1中的TM-3改为NA-21以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

实施例4

除了将实施例1中的TM-3的含TM-3的量改为0.5％以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

实施例5

除了将实施例1中的TM-3的含TM-3的量改为0.1％以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

实施例6

除了将实施例1中的铝膜厚度改为50μm以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

实施例7

除了将实施例1中的铝膜厚度改为15μm以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

比较例1

除了将实施例1中的TM-3去除以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。

比较例2

除了将实施例1中的铝膜去除以外，其他皆按实施例1同样的方法制备PET膜和背膜。背膜性能检测

把实施例1-7及比较例1-2中获得的背膜进行下述实验，其结果表示于表1。

1)收缩率检测

按ASTM D-1204进行检测。

2)阻隔性能的检测

按ASTM F-1249进行检测。

表1(背膜的性能)

Claims

1.一种太阳能电池封装用低收缩高阻隔背膜，其特征在于：背膜为层状结构，按顺序包括氟树脂层、PET膜层、铝膜层、PET膜层以及粘胶层，其中的PET膜层按重量百分比计算添加有：

0.1-1.0％的成核剂，选自：滑石粉、TM-1、TM-3、Miliad 3905、Miliad 3940、Miliad3988、NA-10、NA-11、NA-21；

0.1-1.0％的抗氧剂：选自：叔丁基羟基甲苯，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯；

0.1-1.0％的紫外线吸收剂，选自：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮，2-(2-羟基-3叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑；

0.1-0.5％的紫外线稳定剂；选自：双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的缩聚物，双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。