CN101814542A - 高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法 - Google Patents

高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高水汽阻隔性、与EVA具有优异的粘结性能及其制备方法简单、易于实施的高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法。该背膜由耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层复合而成，所述阻水层为液晶聚合物(LCP)。该方法是在耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层采用胶黏剂涂布复合并固化后，再对耐候层进行等离子气体表面接枝处理。

Description

高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法
技术领域：本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法。
背景技术：太阳能电池背膜(BS)是太阳能电池组件的关键材料，用于对能够产生光电转化的芯片进行封装保护，因此要求背膜具有较高的电绝缘性能，隔湿、氧，和耐水、紫外线、冷热冲击性。它的好坏直接决定了电池的寿命和转化率。
现有的太阳能电池背膜的水汽透过率均在1.5-3g/m2.d范围内，离薄膜太阳能电池要求相距较大。如公开号为CN101350370A的发明专利申请公开了一种采用氧化硅或氧化铝经物理或化学气相沉淀法涂布于基材上得到的高阻水材料，其中氧化物层与基材之间还有一层胶黏剂，否则易脱层。
液晶聚合物(LCP)材料具有极高的阻隔性，用于太阳能背膜生产是具有更高的优异性。不过其价格十分昂贵，但只要让LCP与其他热塑性聚合物共挤并定向，就可以使阻隔性能与成本费用有控制地达到合理的协调。
发明内容：本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种太阳能背膜及其制作方法，该背膜具有高水汽阻隔性，与EVA具有优异的粘结性能。其制备方法简单、易于实施。
本发明背膜的技术方案包括耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层，所述阻水层由高致密性聚合物材料构成或至少一层高致密性聚合物材料层和基材构成。
所述阻水层由高致密性聚合物材料层构成，该高致密性聚合物材料层构成的阻水层的厚度为10-50μm。
所述阻水层由高致密性聚合物材料层和基材复合构成，该阻水层的厚度为10-100μm，其中高致密性聚合物材料层的厚度为阻水层厚度的20％-50％。
所述基材为聚酯薄膜、聚酰胺薄膜、或/和聚酰亚胺薄膜。
所述高致密性聚合物材料为液晶聚合物。
所述耐候层、阻水层、绝缘层和耐候层通过具备高度耐水分解性的热固性胶黏剂涂布复合；所述热固性胶黏剂包括(但不限于)丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、和/或三聚氰胺系胶黏剂。
位于外侧的所述耐候层包括(但不限于)PVF、PVDF、ETFE、三氟涂层材料、耐候性PET、和/或四氟涂层；位于内侧的耐候层包括PVF、PVDF、ETFE、三氟涂层材料、四氟涂层材料，耐候性PET、PE、EVA、PVB、和/或PE/EVA复合膜。
本发明制作方法的技术方案包括对耐候层、阻水层、绝缘层、和耐候层进行涂布复合，对经所述涂布复合后的耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理。
所述耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理是对耐候层氟材料采用等离子气体进行表面接枝处理，使其表面带有一定的包括羰基、氢氧基、酯基、和/或氨基的极性基团；所述等离子气体包括：氮气、氧气、氢气、甲烷或氩气、亦或为其中的一种或几种气体的组合。
所述耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理是对耐候层、阻水层、绝缘层、和耐候层经胶黏剂涂布复合固化后，再将耐候层表面以氩气与氮气为一体积比的等离子气体进行表面接枝处理，制得背膜。
本发明的背膜采用具有长期使用寿命的耐候性含氟元素薄膜作保护层，与绝缘性能优异的绝缘层薄膜和液晶聚合物(LCP)材料的高水汽阻隔层等，并采用特殊等离子表面处理制作，具有较高的电绝缘性能，耐紫外、耐水、隔氧、隔湿，在相对湿度RH＝85％条件下氧气渗透率小于2cc/m2·24小时·大气压，是相等厚度的定向PET薄膜的1/40。与EVA具有非常优异的粘结力并能持久保持。适合于对水汽透过率要求较高的太阳能电池。
附图说明图1为本发明背膜的一实施例结构示意图。图2为本发明背膜的另一实施例结构示意图。
具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本发明进行进一步描述，本发明的保护范围包括但不限于此。
本发明下述各实施例的胶层(胶水)的配方如下(质量份数)：
含羟基的丙烯酸酯系粘结剂100，固化剂HI-190 15，固化促进剂二月桂酸二丁基锡0.3，抗氧剂264 0.2，耐水分解稳定剂0.5，溶剂丙酮10，溶剂甲苯5，附着力促进剂CH2O-C3H6-Si(OCH3)3 0.1。
本发明背膜的实施例1：TPT-1背膜：如图1所示，位于外、内两侧的两耐候层1、7之间依次设有阻水层3、和绝缘层5。外、内耐候层1、7分别对应与阻水层3和绝缘层5之间、绝缘层5与阻水层3之间分别通过胶层2相互复合。绝缘层5为厚度250μm的高等级绝缘PET薄膜，阻水层3为厚度25μm的LCP膜材料，外、内耐候层1、7材料为PVDF膜。绝缘层5与阻水层3之间的胶层2厚度为5～15μm。外、内耐候层1、7分别对应与阻水层3、绝缘层5之间的胶层2厚度均为10～25μm。
实施例2：TPT-2背膜：如图2所示，本实施例是在上述实施例1基础上改变阻水层结构，本实施例中阻水层3a由厚度分别为10、7、8μm的PET、粘合层、和LCP三层共挤薄膜构成，其中LCP位于耐候层或者阻水层一侧。用该三层共挤薄膜构成的阻水层3a取代上述实施例1中的纯LCP阻水层。绝缘层5、胶层2和外、内耐候层1、7及其构成与上述实施例1相同。
背膜的制作方法1：将胶水涂敷于PET一面，以60-120℃烘1～5min，制成胶层，之后将耐候层材料PVDF膜复合于该胶层上面；再以同样方法于PET的另一面涂覆胶层，将阻水层LCP膜材料复合于PET的该另一面胶层上；最后再以同样方法于阻水层LCP膜材料的另一面涂覆胶层，将耐候层材料PVDF膜复合于该LCP的另一面胶层上，经40-100℃固化2-5天后将耐候层材料PVDF表面以氩气与氮气体积比为3∶7的等离子气体进行表面接枝处理，制得TPT-1背膜。
背膜的制作方法2：将PET、粘合层、和LCP采用三层共挤(或三层共挤定向)成型制成为阻水层，再用该阻水层替代上述方法1中使用的纯LCP阻水层，再使用该三层共挤制成的阻水层与耐候层、阻水层、和绝缘层采用上述制作方法1涂布复合制得TPT-2背膜。
下面给出对比例并列表来说明本发明的技术效果
对比例1：采用250um厚的高等级绝缘PET薄膜，胶水涂敷于PET一面，以60-120℃烘1～5min，制成10～25um厚的胶层，后将耐候层材料PVDF膜复合于其上面；再以同样方法于PET的另一面涂覆5～15um厚的胶层，将厚度为12um的镀二氧化硅膜材料复合于胶层上；最后再以同样方法于镀二氧化硅膜材料的另一面涂覆10～25um厚的胶层，将PVDF膜材料复合于胶层上，经40-100℃固化2-5天后将PVDF表面以氩气/氮气3∶7体积比的等离子气体进行表面接枝处理，制得TPT-3背膜。
对比例2：采用250um厚的高等级绝缘PET薄膜，胶水涂敷于PET一面，以60-120℃烘1～5min，制成10～25um厚的胶层，后将耐候层材料PVDF膜复合于其上面；再以同样方法于PET的另一面涂覆10～25um厚的胶层，将PVDF膜材料复合于胶层上，经40-100℃固化2-5天后将PVDF表面以氩气/氮气3∶7体积比的等离子气体进行表面接枝处理，制得TPT-4背膜。
对比例3：采用250um厚的高等级绝缘PET薄膜，胶水涂敷于PET一面，以60-120℃烘1～5min，制成10～25um厚的胶层，后将耐候层材料PVDF膜复合于其上面；再以同样方法于PET的另一面涂覆10～25um厚的胶层，将PVDF膜材料复合于胶层上，经40-100℃固化2-5天后将PVDF表面以普通点云集进行表面电晕处理，制得TPT-5背膜。
下表1为实施例、对比例的性能测试结果：
表1：各实施例与对比例性能比较
Figure GSA00000044240200031

Claims (10)

1.一种高水汽阻隔率太阳能背膜，包括耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层，其特征是所述阻水层由高致密性聚合物材料构成或至少一层高致密性聚合物材料层和基材构成。
2.根据权利要求1所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是所述阻水层由高致密性聚合物材料层构成，该高致密性聚合物材料层构成的阻水层的厚度为10-50μm。
3.根据权利要求1所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是所述阻水层由高致密性聚合物材料层和基材复合构成，该阻水层的厚度为10-100μm，其中高致密性聚合物材料层的厚度为阻水层厚度的20％-50％。
4.根据权利要求3所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是所述基材为聚酯薄膜、聚酰胺薄膜、或/和聚酰亚胺薄膜。
5.根据权利要求1、2或3所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是所述高致密性聚合物材料为液晶聚合物。
6.根据权利要求1所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是所述耐候层、阻水层、绝缘层和耐候层通过热固性胶黏剂涂布复合；所述热固性胶黏剂包括丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、或三聚氰胺系胶黏剂。
7.根据权利要求1或6所述高水汽阻隔率太阳能背膜，其特征是位于外侧的所述耐候层包括PVF、PVDF、ETFE、三氟涂层材料、耐候性PET、和/或四氟涂层；位于内侧的耐候层包括PVF、PVDF、ETFE、三氟涂层材料、四氟涂层材料，耐候性PET、PE、EVA、PVB、和/或PE/EVA复合膜。
8.一种用于制作权利要求1所述高水汽阻隔率太阳能背膜的方法，包括对耐候层、阻水层、绝缘层、和耐候层进行涂布复合，其特征是对经所述涂布复合后的耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理。
9.根据权利要求8所述高水汽阻隔率太阳能背膜的制作方法，其特征是所述耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理是对耐候层氟材料采用等离子气体进行表面接枝处理，使其表面带有包括羰基、氢氧基、酯基、和/或氨基的极性基团；所述等离子气体包括：氮气、氧气、氢气、甲烷或氩气、亦或为其中的一种或几种气体的组合。
10.根据权利要求8或9所述高水汽阻隔率太阳能背膜的制作方法，其特征是所述耐候层氟材料采用等离子技术表面接枝处理是对耐候层、阻水层、绝缘层、和耐候层经胶黏剂涂布复合固化后。
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