CN101814533B - 一种具有高活性氟树脂薄膜及制备工艺和太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层和位于在所述基层表面的氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。本发明采用双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成基层，并对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，从而具有较高的耐腐蚀性、高的耐候性、高阻燃性，同时使得薄膜外表面具有高耐刮性，内表面增加与玻璃面板或背板的粘结性，具有较高的透明度。

Description

一种具有高活性氟树脂薄膜及制备工艺和太阳能电池
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池，还涉及一种适用于太阳能电池的面板或背板上的保护材料。同时还涉及一种加工该薄膜制备工艺。
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。另外，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，可以防止水汽渗透到密封层中，影响电池片的使用寿命。但玻璃面板和常规的背膜长期暴露在外，尤其是在周围环境恶劣的情况下，例如海边，会对玻璃面板和背膜造成严重的腐蚀，玻璃面板遭受腐蚀后，其透光率会大大的降低，影响了使用寿命。其次，玻璃面板和背膜遭受腐蚀后，其防水性和耐电性能也会大大降低。
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，提供一种具有高活性、耐腐蚀、耐高温的用于太阳能电池中的氟树脂薄膜以及使用该薄膜的太阳能电池。
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用薄膜的制备工艺，本制备工艺方法简单、制备方便。
按照本发明提供的一种具有高活性氟树脂薄膜，包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层和位于在所述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具有高活性氟树脂薄膜还具有如下附属技术特征：
所述聚全氟乙丙烯树脂由高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂和低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂混合形成的。
所述高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为30％-50％，所述低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为70％-50％。
所述基层的厚度为0.01mm-0.3mm。
所述基层的厚度为0.07mm-0.15mm。
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太阳能电池，包括电池主体和安装在所述电池主体上的透光板，所述透光板的表面复合具有高活性氟树脂薄膜，所述氟树脂薄膜包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层和位于在所述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具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)、将高分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂与低分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂混合制成具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂颗粒；
(2)、将上述颗粒送入高镍合金螺旋型挤出机头制备出宽幅基层，所述基层具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂；
(3)、对基层表面进行等离子化处理，活化基层表面；
(4)、对活化后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，使基层表面形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。
在步骤(4)中，加热温度为80-150摄氏度，加热时间为10-60秒。
氟硅氧烷化合物中的氟硅氧烷固含量1-90％。
按照本发明提供的一种具有高活性氟树脂薄膜具有如下优点：首先，本发明采用双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成基层，并对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，从而具有较高的耐腐蚀性、高的耐候性、高阻燃性，同时使得薄膜外表面具有高耐刮性，内表面增加与玻璃面板或背板的粘结性，具有较高的透明度；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，尤其进一步提高对水蒸气的阻隔，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太阳能电池具有如下优点：将本发明的薄膜覆盖在玻璃面板或背板上，提高玻璃面板和背板的耐腐蚀性、耐候性，同时，不会影响玻璃面板的透光率，延长了太阳能电池的使用寿命。
按照本发明提供的一种具有高活性氟树脂薄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薄膜的粘接性更好，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具有高活性氟树脂薄膜的实施例，包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层1和位于在所述基层1表面的氟硅氧烷化成膜层2。本发明的基层1是具有双模分子量的聚全氟乙丙烯树脂制成，其中聚全氟乙丙烯树脂也称为F46，制成的薄膜称为FEP膜。这种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。且透光率达到97％，透光性也好，可以充分提高太阳能电池面膜或背板的性能。为了提高这种材料的总体性能，使其容易与玻璃面板的粘结，本发明在基层1上设置了一面或两面成形氟硅氧烷化成膜层2，从而使薄膜的表面能提升，亲水化，使其容易粘结。即在保证基层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，本发明的薄膜的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。并且，位于基层1外表面的氟硅氧烷化成膜层2使得耐刮性更好，起到保护作用。而内表面的氟硅氧烷化成膜层使得薄膜具有较高的粘结性，更加容易与玻璃面板或背板进行粘结。
在本发明给出的上述实施例中，所述聚全氟乙丙烯树脂由高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂和低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂混合形成的。所述高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为30％-50％，具体可以选为30％，35％，40％，45％和50％。所述低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为70％-50％，具体对应选为70％，65％，60％，55％和50％。采用双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂可以提高整体性能，更好满足本发明的需求。
在本发明给出的上述实施例中，所述基层的厚度为0.01mm-0.3mm。优选所述基层的厚度为0.07mm-0.15mm。具体可以选择为0.01mm，0.04mm，0.07mm，0.09mm，0.11mm，0.12mm，0.15mm。选用上述尺寸的基层1覆盖在玻璃面板上，不会影响透光率。同时，又能很好的满足耐腐蚀和耐候性。
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具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)、将高分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂与低分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂混合制成具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂颗粒；
(2)、将上述颗粒送入高镍合金螺旋型挤出机头制备出宽幅基层，所述基层1具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂；这里的挤出机头具有耐高温、耐腐蚀特点，能够满足本发明的加工需要。
(3)、对基层表面进行等离子化处理，活化基层表面；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。
(4)、对活化后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，使基层表面形成氟硅氧烷化成膜层。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1的表面，从而使基层1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，降低了制造成本，利于市场推广。
在步骤(4)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具有高活性氟树脂薄膜的另一种实施例，包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层1和位于在所述基层1表面的硅钛化成膜层3。本发明的基层1是具有双模分子量的聚全氟乙丙烯树脂制成，其中聚全氟乙丙烯树脂也称为F46，制成的薄膜称为FEP膜。这种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。且透光率达到97％，透光性也好，可以充分提高太阳能电池面膜或背板的性能。为了提高这种材料的总体性能，使其容易与玻璃面板的粘结，本发明在基层1上设置了一面或两面成形硅钛化成膜层3，从而使薄膜的表面能提升，亲水化，使其容易粘结。即在保证基层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，本发明的薄膜的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。并且，位于基层1外表面的硅钛化成膜层3使得耐刮性更好，起到保护作用。而内表面的硅钛化成膜层使得薄膜具有较高的粘结性，更加容易与玻璃面板或背板进行粘结。
在本发明给出的上述实施例中，所述基层1的结构和组成与上述实施例相同，此处不再赘述。
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具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)、将高分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂与低分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂混合制成具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂颗粒；
(2)、将上述颗粒送入高镍合金螺旋型挤出机头制备出宽幅基层，所述基层1具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂；这里的挤出机头具有耐高温、耐腐蚀特点，能够满足本发明的加工需要。
(3)、对基层表面进行等离子化处理，活化基层表面；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。
(4)、对活化后基层喷涂或滚涂或浸渍硅钛化合物或硅钛化合物，经20-200摄氏度加热1-600秒，使基层表面形成硅钛化成膜层。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1的表面，从而使基层1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，降低了制造成本，利于市场推广。
在步骤(4)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。
在本发明给出的一种太阳能电池，包括电池主体和安装在所述电池主体上的透光板，所述透光板的表面复合具有高活性氟树脂薄膜，所述氟树脂薄膜为上述两实施例中所述的氟树脂薄膜。由于本发明的透光板复合上述薄膜，使得太阳能电池的耐腐蚀性，耐候性大大提高，延长了使用寿命。

Claims (13)

1.一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：包括具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂制成的基层和位于在所述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所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：所述聚全氟乙丙烯树脂由高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂和低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂混合形成的。
3.如权利要求2所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：所述高分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为30％-50％，所述低分子量组分聚全氟乙丙烯树脂的含量为70％-50％。
4.如权利要求1所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.01mm-0.3mm。
5.如权利要求4所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.07mm-0.15mm。
6.如权利要求1所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，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。
7.如权利要求1所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，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。
8.如权利要求1所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，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。
9.如权利要求1所述的一种具有高活性氟树脂薄膜，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。 
10.一种太阳能电池，包括电池主体和安装在所述电池主体上的透光板，其特征在于，所述透光板的表面复合具有高活性氟树脂薄膜，所述氟树脂薄膜为上述任一权利要求所述的氟树脂薄膜。
11.一种具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：
(1)、将高分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂与低分子量组分的聚全氟乙丙烯树脂混合制成具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂颗粒；
(2)、将上述颗粒送入高镍合金螺旋型挤出机头制备出宽幅基层，所述基层具有双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂；
(3)、对基层表面进行等离子化处理，活化基层表面；
(4)、对活化后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，使基层表面形成氟硅氧烷化成膜层或硅钛化成膜层。
12.如权利要求11所述的一种具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，其特征在于：在步骤(4)中，加热温度为80-150摄氏度，加热时间为10-60秒。
13.如权利要求11所述的一种具有高活性氟树脂薄膜的制备工艺，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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