CN101811384A - 一种中等表面能聚四氟乙烯背板及加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：包括经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板基层。本发明采用经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板作为基层，使得背板具有高阻隔性能，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。

Description

一种中等表面能聚四氟乙烯背板及加工工艺

技术领域：

本发明涉及一种用于太阳能电池中的组件，尤其涉及一种中等表面能聚四氟乙烯背板，同时涉及一种加工该背膜的工艺。

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。太阳能电池背膜的主要作用是提高太阳能电池板的整体机械强度，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。为了提高背膜的整体性能，现有技术中出现了大量针对背膜进行改进的方案。例如，中国专利申请号为CN200710185202.8号、公开日为2008年5月14日、公开号为CN101177514的发明专利申请，公开了一种太阳能电池背板及其制备方法，该背板包括基材和含氟聚合物层，含氟聚合物层各组分按重量份数计为：含氟树脂25～45份；改性树脂1.5～3份；聚合物填料0.5～3份；无机填料0.1～1份；溶剂50～70份。上述方案的生产成本低，性能优良，其剥离强度高，阻水性能好，耐候性好。再例如，EP1938967号欧洲专利申请，公开日为2008年7月2日，国际申请号PCT/JP2006/312501，国际公布号为WO2007/010706，公布日为2007年1月25日，公开了一种具有良好不透水板的太阳能电池背板，该太阳能电池背板组件至少在防水板的一个表面上具有固化涂料膜，该固化涂料膜包括具有可固化功能团的含氟聚合体的涂料。上述方案通过制造一种含氟涂料，并将含氟涂料涂覆在基材上，从而提高背板的整体性能。但上述方案只是针对PET背板的性能提高，这种针对PET背板的改进往往具有局限性，难以真正提高PET背板的整体性能。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有高粘结性、且具有高耐候性、耐化学性、高的电气绝缘性能，高的防水性的太阳能电池背板。

本发明所要解决的另一技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够加工具有高粘结性、整体性能好的太阳能电池背板的加工工艺。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，包括经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板基层。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板还具有如下附属技术特征：

所述PFA氟树脂的含量为1％-15％。

所述基层的厚度为0.05mm-0.25mm。

所述基层的厚度为0.15mm-0.2mm。

在所述基层中加入选自二氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化锆的无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-10份。

所述基层表面具有经辐照或等离子接枝改性的接枝层。

所述接枝层为基层经辐照或等离子激活添加改性剂制成。

所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。

所述基层的一面或两面复合PET层或涂覆氟基膜层。

所述PET的外表面涂覆有氟基膜层。

所述氟基膜层为聚四氟乙烯基膜层或三氟氯乙烯基膜层。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，主要包括以下步骤：

(1)、将经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯制成坯料；

(2)、将坯料经宽幅旋切设备进行切片，制成聚四氟乙烯薄板基层。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺还可以包括以下步骤：

(3)、对基层表面进行高能辐照处理，激活基层表面；

(4)、对激活的基层喷涂或滚涂或淋涂或浸渍改性剂，经20-70摄氏度加热，使基层表面形成接枝层。

(5)、对含有接枝层的基层加热至20-70摄氏度后双面或单面涂覆氟基膜层或复合PET层。

(6)、对复合有PET层的基层表面再涂覆氟基膜层。

所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明采用经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板作为基层，使得背板具有高阻隔性能，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；其次，经过对基层的表面进行接枝改性，形成接枝层，使其具有较高的粘结性，可以适用不同类型胶粘剂的粘结需求；再次，本发明提供的基层还可以进一步与PET层复合，进一步提高整体性能；最后，对于基层还可以进行涂覆氟基膜层，再进一步提高整体性能。

按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺具有如下优点：通过本发明的加工工艺制造出来的电池背板具有较高的整体性能，粘接性更好，膜层密实，提高了阻隔性能，且这种加工工艺可以实现连续化生产，提高了生产效率。

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。

图3是本发明的再一种实施例的结构示意图。

具体实施方式：

参见图1，按照本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，包括经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板基层1。本发明将经PFA氟树脂改性后的聚四氟乙烯制成的薄板作为基层。其中，PFA为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，又称为过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯。本发明的所述PFA氟树脂的含量以重量计为1％-15％，具体选值为1％，3％，4％，6％，8％，10％，12％，15％。通过PFA对聚四氟乙烯进行改性，使得本发明的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。

在本发明给出的上述实施例中，所述基层1的厚度为0.05mm-0.25mm，其中，优选为0.15mm-0.2mm。具体数值为0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm。选择上述厚度的基层1可以使背板具有较高的强度，同时，也利于加工和整体性能的提高。

本发明中的可以在所述基层1中加入无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-10份，优选为3-5份。具体数值可以为1份、3份、4份、5份、7份和10份。其中，所述无机氧化物可以为二氧化硅、氧化钛、氧化铝和氧化锆。添加无机氧化物可以提高基层1的整体性能，满足太阳能电池的性能需求。

在本发明给出的上述实施例中，所述基层1表面具有经辐照或等离子接枝改性的接枝层2。所述接枝层2为基层1经辐照或等离子激活添加改性剂制成。所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。改性剂具体可以选为乙烯基三乙氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯。所述接枝层2经高能辐照改性，提高薄膜活性官能团的数量，形成树枝状结构，强化了粘结强度，使背板具有良好的粘结性能，方便与其他层之间的粘结，确保电池组件的密封性，耐候性、整体的可靠性，使电池的使用寿命大于25年。

在本发明给出的上述实施例中，所述接枝层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。将接枝层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，利于接枝层加工。

参见图1，在本发明给出的实施例1中，经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板单独作为基层使用，所述基层1的表面形成经辐照或等离子接枝改性的接枝层2。

参见图2，本发明给出的在实施例2中为了进一步提高整体性能，在基层1的表面形成经辐照或等离子接枝改性的接枝层2后，再涂覆一层氟基膜层3。形成完整的背板产品。当然，为了提高背板与其他层之间的粘结性，在氟基膜层3的外表面再次形成经辐照或等离子接枝改性的接枝层。所述氟基膜层3为聚四氟乙烯基膜层，这种膜层可以选用JOLYWOODFFC膜，也可以为聚四氟乙烯(TFE)均聚物膜层。本发明的氟基膜层也可以为聚四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯的三元共聚物所形成的膜层，即THV膜层。本发明的氟基膜层3还可以为三氟氯乙烯基膜层。

参见图3，在本发明提供的实施例3中，为了更进一步提高背板的整体性能，在基层1的表面形成经辐照或等离子接枝改性的接枝层2后，再复合一层PET层4，构成完整的背板产品。所述PET层4为聚苯二甲酸乙二醇酯。当然，在这种结构中，还可以对复合的PET层4的外表面涂覆氟基膜层3，并对氟基膜层3的外表面再次形成经辐照或等离子接枝改性的接枝层。从而提高各层之间的粘结性，使得各层之间更加致密。

作为本发明的一些变形实施例，在基层1的两面均可以复合PET层，两个PET层的外表面涂覆氟基膜层，氟基膜层的外表面形成接枝层。当然，还可以有其他的未列层状结构。

本发明提供的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，主要包括以下步骤：

(1)、将经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯制成坯料；其中，PFA氟树脂和聚四氟乙烯材料均可以从市场中购买，属于成熟产品。

(2)、将坯料经宽幅旋切设备进行切片，制成聚四氟乙烯薄板基层。制成的大块坯料进行切片，从而形成薄板基层结构，替代现有技术中的PET基层。旋切设备可以采用市场中比较成熟的相关设备。

为了提供背板的整体性能，还包括如下步骤：

(3)、对基层1表面进行高能辐照处理，激活基层表面；这里的高能辐照处理技术可以采用现有技术中比较成熟的辐照设备进行处理。在此步骤中，也可以通过等离子活化处理，采用的等离子活化处理也可以采用成熟的现有设备进行。

(4)、对激活的基层1喷涂或滚涂或淋涂或浸渍改性剂，经20-70摄氏度加热，使基层表面形成接枝层2。在此添加改性剂，使基层1表面形成所需要的接枝层2，生产出符合上述要求的薄膜。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(4)中，加热温度为20-70摄氏度，优选为40-50摄氏度，具体数值可选自20摄氏度、30摄氏度、40摄氏度、45摄氏度、50摄氏度、60摄氏度、70摄氏度。上述温度处理，可以充分满足接枝层2的成形需要。

所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。改性剂具体可以选为乙烯基三乙氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯。

为了复合其他层，可以在步骤(4)之后进行如下步骤：

(5)、对含有接枝层2的基层1加热至20-70摄氏度后双面或单面涂覆氟基膜层或复合PET层。这里根据不同的层状结构，选择不同的涂覆或复合材料。

另外，对于复合PET层的背板，还可以进行如下步骤，

(6)、对复合有PET层的基层表面再涂覆氟基膜层。

本发明的产品通过了测试，各项数据如下：

特性	单位	指标
			表面张力	mN/cm	45以上
对EVA的粘结度	N/10mm	50-100
			击穿电压强度	KV/mm	≥88
QUVB测试2000h		轻微变色(四级)
			水蒸气透过率	g/m2.d	≤2.1

通过以上各项指标可以看出，本发明的背板可以满足太阳能电池的需要，能够实现太阳能电池使用寿命25年的要求。

Claims (16)

1.一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：包括经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯薄板基层。

2.如权利要求1所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述PFA氟树脂的含量为1％-15％。

3.如权利要求1所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述基层的厚度为0.05mm-0.25mm。

4.如权利要求3所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述基层的厚度为0.15mm-0.2mm。

5.如权利要求1所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：在所述基层中加入选自二氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化锆的无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-10份。

6.如权利要求1所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述基层表面具有经辐照或等离子接枝改性的接枝层。

7.如权利要求6所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述接枝层为基层经辐照或等离子激活添加改性剂制成。

8.如权利要求7所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述基层的一面或两面复合PET层或涂覆氟基膜层。

10.如权利要求9所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述PET的外表面涂覆有氟基膜层。

11.如权利要求9或10所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板，其特征在于：所述氟基膜层为聚四氟乙烯基膜层或三氟氯乙烯基膜层。

12.一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：

(1)、将经PFA氟树脂改性的聚四氟乙烯制成坯料；

(2)、将坯料经宽幅旋切设备进行切片，制成聚四氟乙烯薄板基层。

13.如权利要求12所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，其特征在于：还包括如下步骤：

(3)、对基层表面进行高能辐照处理，激活基层表面；

(4)、对激活的基层喷涂或滚涂或淋涂或浸渍改性剂，经20-70摄氏度加热，使基层表面形成接枝层。

14.如权利要求12所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，其特征在于：还包括如下步骤：

(5)、对含有接枝层的基层加热至20一70摄氏度后双面或单面涂覆氟基膜层或复合PET层。

15.如权利要求14所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，其特征在于，还包括如下步骤：

(6)、对复合有PET层的基层表面再涂覆氟基膜层。

16.如权利要求13所述的一种中等表面能聚四氟乙烯背板的加工工艺，其特征在于：所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯或丙烯酸酯中的一种或多种。

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