CN101814534B - 一种辐照改性的氟树脂薄膜及制备工艺和太阳能柔性电池 - Google Patents
一种辐照改性的氟树脂薄膜及制备工艺和太阳能柔性电池 Download PDFInfo
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Abstract
一种辐照改性的氟树脂薄膜，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形成在所述基层表面的经辐照接枝改性的接枝层。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，并对基层进行辐照接枝改性处理，形成接枝层，使其与EVA层具有较高的粘结性，并且采用上述薄膜作为面板，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EVA层的粘结性，具有较高的透明度。
Description
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薄膜。同时还涉及一种加工该太阳能电池薄膜的制备工艺。
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。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、高耐刮性的辐照改性的氟树脂薄膜。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用氟树脂薄膜作为面板的太阳能柔性电池，使得太阳能电池具有高耐候性，高耐刮性和电气性能好，使用寿命长。
本发明所要解决的再一技术问题是提供一种能够加工上述太阳能电池薄膜的制备工艺，本制备工艺方法简单、制备方便。
按照本发明提供的一种辐照改性的氟树脂薄膜，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形成在所述基层表面的经辐照接枝改性的接枝层。
按照本发明提供的一种辐照改性的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0.02mm-0.35mm。
所述基层的厚度为0.15mm-0.3mm。
所述接枝层的厚度为0.01微米至5微米。
所述接枝层的厚度为0.1微米至2微米。
所述接枝层为基层经辐照激活添加改性剂制成。
所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟丙烯酸酯中的一种或多种。
按照本发明提供的一种太阳能柔性电池，包括柔性电池主体和EVA胶层，所述EVA胶层的表面粘接辐照改性的氟树脂薄膜，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形成在所述基层表面的经辐照接枝改性的接枝层。
按照本发明提供的一种辐照改性的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)、将上述颗粒经过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。
所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟丙烯酸酯中的一种或多种。
在步骤(4)中，加热温度为40-50摄氏度。
按照本发明提供的一种辐照改性的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，并对基层进行辐照接枝改性处理，形成接枝层，使其与EVA层具有较高的粘结性，并且采用上述薄膜作为面板，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EVA层的粘结性，具有较高的透明度；其次，由于形成接枝层，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柔性电池具有如下优点：将本发明的薄膜作为太阳能电池的面板，具有高耐腐蚀性、耐候性，高透光率，可以充分的满足太阳能柔性电池的需要，延长太阳能柔性电池的使用寿命。
按照本发明提供的一种辐照改性的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电池薄膜的粘接性更好，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。
具体实施方式：
参见图1，在本发明给出的一种辐照改性的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和形成在所述基层1表面的经辐照接枝改性的接枝层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。采用上述薄膜作为柔性电池的面板，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。本发明在薄膜上设置了经辐照接枝改性制成的接枝层2，从而使薄膜的表面能提升，亲水化，使其容易粘结。即在保证这种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。使得薄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双模分子量分布的聚全氟乙丙烯树脂。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1的厚度为0.02mm-0.35mm微米，优选的方案为0.15mm-0.3mm，具体数值可以选为0.02mm，0.02mm，0.05mm，0.10mm，0.15mm，0.20mm，0.25mm，0.30mm，0.35mm，选择上述厚度的基层1可以使面板具有较高的强度，并且具有较高的透光率，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。
在本发明给出的上述实施例中，所述接枝层2为基层1经辐照激活添加改性剂制成。所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟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，强化了与EVA的粘结强度，确保柔性电池组件的密封性，耐候性、整体的可靠性，使柔性电池的使用寿命大于25年。
本发明给出的制备上述实施例的一种辐照改性的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)、将上述颗粒经过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；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。
(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。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。
在本发明的制备工艺中采用的改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟丙烯酸酯中的一种或多种。这些改性剂均可在市场中购买到成品。
按照本发明提供的一种太阳能柔性电池，包括柔性电池主体和EVA胶层，所述EVA胶层的表面粘接辐照改性的氟树脂薄膜，所述氟树脂薄膜为上述实施例所述的氟树脂薄膜。采用上述薄膜作为太阳能柔性电池的面板，能够充分满足柔性电池对于形状上的要求，并且，具有高腐蚀性、高耐候性和较好的电气性能，满足柔性电池要求使用25年的要求。
Claims (11)
1.一种辐照改性的氟树脂薄膜，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形成在所述基层表面的经辐照接枝改性的接枝层；其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；其中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％。
2.如权利要求1所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.02mm-0.35mm。
3.如权利要求2所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.15mm-0.3mm。
4.如权利要求1所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述接枝层的厚度为0.01微米至5微米。
5.如权利要求4所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述接枝层的厚度为0.1微米至2微米。
6.如权利要求1所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述接枝层为基层经辐照激活添加改性剂制成。
7.如权利要求6所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜，其特征在于：所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟丙烯酸酯中的一种或多种。
8.一种太阳能柔性电池，包括柔性电池主体和EVA胶层，其特征在于：所述EVA胶层的表面粘接辐照改性的氟树脂薄膜，所述氟树脂薄膜为上述任一权利要求所述的氟树脂薄膜。
9.一种辐照改性的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)、将上述颗粒经过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。
10.如权利要求9所述的一种辐照改性的氟树脂薄膜的制备工艺，其特征在于：所述改性剂选自硅氧烷、氟硅氧烷或含氟丙烯酸酯中的一种或多种。
11.如权利要求9所述的一种辐照改性的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40-50摄氏度。
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