CN101997038A - 一种太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池背板膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型太阳能电池背板膜及其生产方法。太阳能电池背板膜，包括一PET薄膜基体层，以及至少一聚偏氟乙烯膜层，其中，所述聚偏氟乙烯膜层与所述PET薄膜基体层通过一粘合剂层复合。还可包括一EVA膜层，所述EVA膜层与所述PET薄膜基体层采用淋膜复合工艺复合。太阳能电池背板膜的制备方法，包括：将PET薄膜基体层和聚偏氟乙烯膜层进行表面电晕处理；在PET薄膜基体层上涂布粘合剂；将PET薄膜基体层的涂胶面与聚偏氟乙烯膜层热压复合，并进行固化。本发明的太阳能背板膜制备方法简单，产品具有优秀耐候性能、较高的层压剥离强度和优秀阻隔性能和抗电击穿性能。

Description

一种太阳能电池背板膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池背板膜及其制备方法。
背景技术
传统能源如石油、煤炭等不可再生资源正在一天天减少，能源问题日益成为制约世界各国社会经济发展的瓶颈，全球还有20亿人得不到正常的能源供应，因此寻找新能源成为当务之急。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点，丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、且无污染。
太阳能电池为低铁钢化玻璃、硅片、EVA胶和背膜经层压制备。由于太阳能电池直接暴露在空气中，易受到水蒸气、酸性气体、高低温和紫外线等的侵蚀，造成其光电转化性能衰减，因此太阳能电池背板膜的保护作用很重要，研究也很有意义。目前国际上太阳能电池背板膜的主要供应商及产品有杜邦的TPT、3M公司的BBF、日本Solar PET和韩国的SFC等。如图1所示，常用的TPT型背膜结构为PVF/PET/PVF，其以流延的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜为基材，PVF(聚氟乙烯)膜采用溶剂法制备，其主要的缺点是阻隔性能较差，复合膜硬度较高，不易修板。
发明内容
为了解决现有技术中太阳能电池背板膜阻隔性能较差，复合膜硬度较高，不易修板等问题，本发明的目的在于提供一种柔软的、耐老化性能好且阻隔性能好的太阳能电池背板膜，以及提供一种所述太阳能电池背板膜的制备方法。
为达上述目的，本发明提供一种太阳能电池背板膜，包括一PET薄膜基体层，以及至少一聚偏氟乙烯(PVDF)膜层，其中，所述聚偏氟乙烯膜层与所述PET薄膜基体层通过一粘合剂层复合(粘合在一起)。
所述PVDF层可以为一层，此时，所述太阳能电池背板膜还可包括一EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)膜层，所述EVA膜层与所述PET薄膜基体层采用淋膜复合工艺复合。
所述PVDF层也可以为两层，此时，所述太阳能电池背板膜还可包括一EVA膜层，所述PVDF层与所述EVA膜层采用淋膜复合工艺复合。
所述PVDF层，厚度优选为25-50μm；所述PET薄膜基体层，厚度优选为50-300μm；所述粘合剂层，厚度优选为1-10μm；所述EVA膜层，厚度优选为10-250μm。
本发明还提供一种太阳能电池背板膜的制备方法，包括：
1)将PET薄膜基体层和PVDF层进行表面电晕处理，复合后层间剥离强度高，阻隔性能好；
2)在PET薄膜基体层上涂布粘合剂，优选地，可将其在40-80℃烘干；
3)将PET薄膜基体层的涂胶面与PVDF层热压复合，优选在50-80℃下进行，再进行固化，优选在40-60℃下进行，通常持续进行72h左右，复合后层间剥离强度高，阻隔性能好；优选地，还可对热压复合后的复合膜(即背板膜)进行表面交联处理，以提高复合强度。
表面电晕处理和表面交联处理是膜加工的一种常规处理工艺，其方法及设备均为现有技术。
其中，所述步骤2)可以具体为：将PET薄膜基体层的一面涂布粘合剂；此时所述步骤3)具体为：将PET薄膜基体层的一个涂胶面与PVDF层热压复合，再进行固化；此时还可以包括步骤4)将PET薄膜基体层的未涂胶面与一EVA膜层通过淋膜复合工艺复合，优选地，经进一步表面交联处理提高层间剥离强度高。
此处的淋膜复合工艺是膜加工的一种常规处理工艺，其方法及设备均为现有技术。
此外，所述步骤2)还可以具体为：将PET薄膜基体层的两面涂布粘合剂；此时所述步骤3)具体为：将PET薄膜基体层的两个涂胶面分别与两个PVDF膜层热压复合，再进行固化。
另外，所述步骤3)后，还可以包括：4)将热压复合后的所述复合膜，通过表面电晕处理，与一EVA膜层通过淋膜复合工艺进行复合，优选地，此后还可以对复合膜进一步进行表面交联处理，以提高复合强度。
所述PVDF层由聚偏氟乙烯树脂，颜料和助剂按照100∶0.2-5∶0-10的重量份数比混合造粒，经熔融挤出、流延和在至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制得。其中，混合造粒、熔融挤出、流延、拉伸、切边收卷等操作的方法和设备均为现有技术，为本领域普通技术人员熟知工艺。
所述的聚偏氟乙烯树脂熔融指数为6-15g/10min，优选为8-12g/10min。所述熔融挤出操作温度优选为180-260℃。所述的颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑等。所述助剂包括增白剂，分散剂，溶剂和增塑剂等，其中增白剂可以选择PEB、DZB-002、OB-1等，分散剂可以选择硬脂酸、硬脂酸盐等，溶剂可选择磷酸三甲脂、N-甲基吡咯烷酮等，增塑剂可以选择邻苯二甲酸酯类和磷酸酯类。
所述聚偏氟乙烯树脂，颜料，助剂的原料均为市售可得，也可以利用现有技术中已知的方法制备得到。
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优越的热塑性含氟聚合物，其膜材料具有良好的韧性、高强度、耐磨性和耐蠕变性，耐候性能好、耐辐射、耐臭氧、耐紫外线、介电性能优秀，是理想的保护材料。
所述PET薄膜基体层可以采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(磁白膜、白膜或黑膜)，作用为有效提高膜的机械性能、阻隔性能和抗电压性能。
所述粘合剂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、EVA胶或其改性物。
所述的EVA膜层熔融指数为8-20g/10min，VA含量10-20％。
所述PET薄膜基体层，EVA膜层，粘合剂的原料均为并且市售可得，也可以用现有技术中已知的方法制备而得。
本发明的太阳能电池背板膜制备方法简单，且产品具有优秀耐候性能、较高的层压剥离强度和优秀阻隔性能和抗电击穿性能，当其产品用于太阳能电池中时，弹性和韧性相结合的复合膜使电池片具有较强的抗震性能，综合防护作用明显。
附图说明
图1为现有技术的太阳能电池背板膜的横截面图；
图2为实施例1的太阳能电池背板膜的横截面图；
图3为实施例2的太阳能电池背板膜的横截面图；
图4为实施例3的太阳能电池背板膜的横截面图；
图5为实施例4的太阳能电池背板膜的横截面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
参见图2，一种太阳能电池背板膜，其为三层结构，依次包括PVDF层1、粘合剂层2和PET薄膜基体层3。
其中，PET薄膜基体层3厚度为75μm；PVDF层1厚度为37μm；粘合剂层2厚度为3μm。
所述PET薄膜基体层3采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯的磁白膜。
所述的PVDF层1由聚偏氟乙烯树脂，颜料和各种助剂以100g，2g，5g的重量份数混合造粒，在240℃下熔融挤出、流延和在至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制备。
所述聚偏氟乙烯树脂熔融指数为10g/10min；所述颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑；所述助剂包括增白剂(PEB)，分散剂(硬脂酸)，溶剂(磷酸三甲脂)和增塑剂(邻苯二甲酸酯二辛酯)。
所述粘合剂层2采用聚氨酯。
所述的太阳能电池用背板膜制备方法包括下述步骤：
1)对PET薄膜基体层3和PVDF层1进行表面电晕处理；
2)在PET薄膜基体层3的一面涂粘合剂；
3)将PET薄膜基体层3涂胶面与PVDF层1热压复合，再进行固化操作。
实施例2
参见图3，一种太阳能电池背板膜，其为四层结构，依次包括PVDF层1、粘合剂层2、PET薄膜基体层3和EVA膜层4。
其中，PET薄膜基体层3厚度为75μm；PVDF层1厚度为37μm；EVA膜层4厚度为250μm；粘合剂层2厚度为3μm。
所述PET薄膜基体层3采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯的磁白膜。
所述的PVDF层1由聚偏氟乙烯树脂，颜料和各种助剂以100g，2g，5g的重量份数混合造粒，在240℃下熔融挤出、流延和在至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制备。
所述聚偏氟乙烯树脂熔融指数为10g/10min；所述颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑；所述助剂包括增白剂(DZB-002)，分散剂(硬脂酸)，溶剂(磷酸三甲脂)和增塑剂(邻苯二甲酸酯二辛酯)。
所述EVA膜层4熔融指数为8g/10min，VA含量10％。
所述粘合剂层2采用环氧树脂。
所述的太阳能电池用背板膜制备方法包括下述步骤：
1)对PET薄膜基体层3和PVDF层1进行表面电晕处理；
2)在PET薄膜基体层3的一面涂粘合剂，在60℃下烘干；
3)将PET薄膜基体层3涂胶面与PVDF层1在60℃下进行热压复合后，将复合膜在50℃下固化，提高复合强度。
4)将PET薄膜基体层3未涂胶面通过电晕处理后，通过淋膜复合工艺与EVA膜层4进行复合，优选地，在复合后进一步对复合膜进行表面交联处理，以提高复合强度。
实施例3
参见图4，一种太阳能电池背板膜，其为五层结构，依次包括PVDF层1、粘合剂层2、PET薄膜基体层3、粘合剂层2和PVDF层1。
其中，PET薄膜基体层3厚度为250μm；粘合剂层2厚度为3μm；PVDF层1厚度为25μm。
所述PET薄膜基体层3采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯的白膜。
所述的PVDF层1由聚偏氟乙烯树脂，颜料和各种助剂以100g，5g，10g的重量份数混合造粒，在180℃下熔融挤出、流延和在至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制备。
所述聚偏氟乙烯树脂熔融指数为8g/10min；所述颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑；所述助剂包括增白剂(OB-1)，分散剂(硬脂酸钠)，溶剂(N-甲基吡咯烷酮)和增塑剂(三氯乙基磷酸酯)。
所述粘合剂层2采用丙烯酸酯。
所述的太阳能电池用背板膜制备方法包括下述步骤：
1)对PET薄膜基体层和PVDF层进行表面电晕处理；
2)在PET薄膜基体层的双面涂粘合剂，在40℃下烘干；
3)将PET薄膜基体层置于两PVDF层中间在50℃下热压复合，再于40℃下进行固化，提高复合强度；
4)优选地，对复合膜表面进行表面交联处理，以提高复合强度。
实施例4
参见图5，一种太阳能电池背板膜，其为六层结构，依次包括PVDF层1、粘合剂层2、PET薄膜基体层3、粘合剂层2、PVDF层1以及EVA层4。
其中，PET薄膜基体层3厚度为250μm；粘合剂层2厚度为3μm；PVDF层1厚度为25μm；EVA膜层4厚度为20μm。
所述PET薄膜基体层3采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯的黑膜。
所述的PVDF层1由聚偏氟乙烯树脂、颜料以100g，0.2g的质量份数混合造粒，在260℃下熔融挤出、流延和在至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制备。
所述聚偏氟乙烯树脂熔融指数为12g/10min；所述颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑。
EVA膜层4熔融指数为20g/10min，VA含量20％。
所述粘合剂层2采用EVA胶。
所述的太阳能电池用背板膜制备方法包括下述步骤：
1)对PET薄膜基体层3和PVDF层1进行表面电晕处理；
2)在PET薄膜基体层3的双面涂粘合剂，在80℃下烘干；
3)将PET薄膜基体层3置于两PVDF层中间，在80℃下热压复合，再于60℃下进行固化，以提高复合强度。
4)对复合膜面进行表面电晕处理后，与EVA膜层4通过淋膜复合工艺复合，优选地，在复合后进一步对复合膜进行表面交联处理，提高复合强度。
实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的背板膜的实测性能如下：
Figure B2009101672113D0000071

Claims (28)

1.一种太阳能电池背板膜，包括一PET薄膜基体层，以及至少一聚偏氟乙烯膜层，其中，所述聚偏氟乙烯膜层与所述PET薄膜基体层通过一粘合剂层复合。
2.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯膜层为一层，以及还包括一EVA膜层，所述EVA膜层与所述PET薄膜基体层采用淋膜复合工艺复合。
3.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯膜层为两层。
4.如权利要求3所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，还包括一EVA膜层，以及所述EVA膜层与所述聚偏氟乙烯膜层采用淋膜复合工艺复合。
5.如权利要求1-4任一项所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯膜层，厚度为25-50μm。
6.如权利要求1-4任一项所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述PET薄膜基体层，厚度为50-300μm。
7.如权利要求1-4任一项所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述粘合剂层，厚度为1-10μm。
8.如权利要求2或4所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，所述EVA膜层，厚度为10-250μm。
9.如权利要求2所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，
所述PET薄膜基体层，厚度为75μm；
所述粘合剂层，厚度为3μm；
所述聚偏氟乙烯膜层，厚度为37μm；
所述EVA膜层，厚度为250μm厚。
10.如权利要求3所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，
所述PET薄膜基体层，厚度为250μm；
所述粘合剂层，厚度为3μm；
所述聚偏氟乙烯膜层，厚度为25μm。
11.如权利要求4所述的太阳能电池背板膜，其特征在于，
所述PET薄膜基体层，厚度为250μm；
所述粘合剂层，厚度为3μm；
所述聚偏氟乙烯膜层，厚度为25μm；
所述EVA膜层，厚度为20μm。
12.一种太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，包括：
1)将PET薄膜基体层和聚偏氟乙烯膜层进行表面电晕处理；
2)在PET薄膜基体层上涂布粘合剂；
3)将PET薄膜基体层的涂胶面与聚偏氟乙烯膜层热压复合，再进行固化。
13.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯膜层为：将聚偏氟乙烯树脂，颜料和助剂按照100∶0.2-5∶0-10的重量份数比混合造粒，经熔融挤出，流延和至少一个方向拉伸10-1000％，再经切边和收卷制得。
14.如权利要求13所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述的聚偏氟乙烯树脂熔融指数为8-12g/10min。
15.如权利要求13所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述的颜料包括钛白粉、氧化锌和炭黑。
16.如权利要求13所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述助剂包括增白剂，分散剂，溶剂和增塑剂。
17.如权利要求13所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出操作的温度为180-260℃。
18.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将PET薄膜基体层的一面涂布粘合剂，以及所述步骤3)具体为：将PET薄膜基体层的一个涂胶面与一聚偏氟乙烯膜层热压复合，再进行固化，以及还包括：4)将PET薄膜基体层的未涂胶面与一EVA膜层通过淋膜工艺复合。
19.如权利要求12或13所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将PET薄膜基体层的两面涂布粘合剂，以及所述步骤3)具体为：将PET薄膜基体层的两个涂胶面分别与两个聚偏氟乙烯膜层热压复合，再进行固化。
20.如权利要求19所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，还包括：对热压复合后的复合膜进行表面交联处理。
21.如权利要求19所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)后，还包括：4)将热压复合后的所述复合膜，通过表面电晕处理后，与一EVA层通过淋膜复合工艺复合。
22.如权利要求18或21所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)还包括：对与EVA层复合后的复合膜表面进一步进行表面交联处理。
23.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述PET薄膜基体层为采用双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯的磁白膜、白膜或黑膜。
24.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的粘结剂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、EVA胶或其改性物。
25.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)还包括：将所述涂有粘结剂的PET薄膜基体层在40-80℃烘干。
26.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述固化操作在40-60℃下进行。
27.如权利要求12所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)的热压复合操作在50-80℃下进行。
28.如权利要求18或21所述的太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述的EVA膜层熔融指数为8-20g/10min，VA含量10-20％。
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