CN102054879B - 一种烧结型太阳电池背膜及其加工工艺 - Google Patents

一种烧结型太阳电池背膜及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

一种烧结型太阳电池背膜，包括适于烧结的织物类基材，所述基材两侧包覆有耐候层，再经过高温烧结工艺处理而成。本发明采用织物类结构的基材作为背膜支撑的基材结构结，耐候层将基材完全包覆填充，具有很高的绝缘性能和耐老化性能；其次，对背膜的表面进行氟硅氧烷化处理，使背膜与EVA的粘接性能提高，本发明的膜层密实，提高了阻隔性能，尤其对水蒸气的具有更好阻隔。

Description

一种烧结型太阳电池背膜及其加工工艺
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能电池中的组件，尤其涉及一种烧结型太阳电池背膜，同时涉及一种加工该太阳电池背膜的工艺。
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。以上发明的内层材料为非含氟材料，其绝缘和耐老化性能不是非常理想。
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，提供一种具有较高绝缘性能和耐老化性能的烧结型太阳电池背膜。
本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种能够生产加工上述太阳电池背膜的加工工艺，该中加工工艺使得背膜的绝缘性能和耐老化性能更好。
按照本发明提供的一种烧结型太阳电池背膜，包括适于烧结的织物类基材，所述基材两侧包覆有耐候层，再经过高温烧结工艺处理而成。
按照本发明提供的一种烧结型太阳电池背膜还具有如下附属技术特征：
两侧所述耐候层通过所述织物类基材的网孔连接成一体，并将所述网孔填充。
所述耐候层的厚度为0.003mm～0.03mm。
所述耐候层的厚度为0.01mm～0.02mm。
所述基材的厚度为0.05mm～0.35mm。
所述基材的表面通过辐照或等离子体激活添加改性剂制成氟硅氧烷化成膜层。
所述耐候层的表面通过辐照或等离子体激活添加改性剂制成氟硅氧烷化成膜层。
所述基材采用玻璃纤维布或无纺布。
按照本发明提供一种烧结型太阳电池背膜的加工工艺，包括以下加工步骤：
(1)通过高温预处理将基材表面的石蜡去除；
(2)通过辐照或者等离子体处理激活基材的表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，在基材表面形成氟硅氧烷化成膜层；
(3)将基材浸润在添加有改性剂的四氟树脂乳液中，并对充分浸润的基材进行低温干燥；
(4)将浸润有四氟树脂的基材进行高温烧结，温度为300℃～400℃，时间为2分钟～20分钟；
(5)对烧结后的背膜通过辐照或等离子体处理激活表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，形成氟硅氧烷化成膜层。
所述步骤(3)中的基材浸润和低温干燥步骤可以多次重复。
所述步骤(3)中的改性剂为为FEP(聚全氟乙丙稀)或FPA(氧化烷氧基乙稀树脂)的一种或者混合物。
按照本发明提供的一种烧结型太阳电池背膜及加工工艺具有如下优点：首先，本发明采用织物类结构的基材作为背膜支撑的基材结构，耐候层将基材完全包覆填充，因此，具有很高的绝缘性能和耐老化性能；其次，对背膜的表面进行氟硅氧烷化处理，使背膜与EVA的粘接性能提高，本发明的膜层密实，提高了阻隔性能，尤其对水蒸气的具有更好阻隔，防潮性能好；再次，按照本发明加工工艺生产的背膜绝缘性能和耐老化性能更好，能够充分满足太阳电池对于背膜的要求，且该加工工艺更加简单，生产效率更高。
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：
如图1所示，一种烧结型太阳电池背膜的实施例，包括适于烧结的织物类基材1，所述基材1为玻璃纤维布，所述基材1的两侧设有耐候层2，由于所述织物类基材1上具有网孔，两侧所述耐候层2通过所述网孔连接成一体，并将所述网孔填充。从而使两侧耐候层2将所述基材1的网孔填充而构成一体，本发明再经过高温烧结工艺处理而成。本发明所选用的织物类材料首先要满足高温烧结的要求，其次要满足具有高绝缘性能。由于织物类的绝缘性能好，尤其是玻璃纤维布具有更高的绝缘性能，被广泛的使用于高压电设备中。将此类具有高绝缘性能的织物类材料作为基材，使得背膜的绝缘性能显著提高。为了进一步的提高耐候性，在基材1的两侧设置了耐候层2，耐候层2与基材1形成一体结构，然后经过高温烧结而成，使得背膜的整体性能大大提高，具有较高的绝缘性能，阻隔性能和耐候性。
所述耐候层2为经过改性剂改性的四氟树脂，所述改性剂为FEP，即聚全氟乙丙稀或FPA，即氧化烷氧基乙稀树脂的一种或者混合物，经过改性的四氟树脂耐候层，耐候性能显著提高。
本发明在所述基材1的表面通过辐照或等离子体激活添加改性剂制成氟硅氧烷化成膜层，然后再与耐候层2进行包覆，可以提高耐候层2的包覆效果。
本发明还在耐候层2采用辐照或等离子体激活其表面，并加入硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，在其内表面形成有氟硅氧烷化成膜层3，使得背膜具有较高的粘结性，更加容易与EVA进行粘结。
本发明的耐候层2的厚度为0.003mm～0.03mm，优选为0.01mm～0.02mm。具体数值可以选为0.003mm、0.008mm、0.010mm、0.015mm、0.020mm、0.025mm、0.030mm。将所述耐候层2的厚度限定在上述范围内，可以更好的使耐候层2发挥作用，进一步的提高背膜的耐候性。该优选方案及具体数值的选择能够更好的满足对于耐候层2的性能要求。
所述基材1的厚度为0.05mm～0.35mm，优选的方案为0.10mm～0.20mm，具体数值可以选为0.05mm、0.08mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm。选用该上述厚度的基材1不仅能够满足背膜对于性能的要求，而且使得背膜的厚度和所用材料达到最优化。基材1为玻璃纤维布，其具有非常高的绝缘性能，且成本低，强度高，易加工。当然，本发明的基材1也可以采用无纺布。同样，具有绝缘性能高，成本低，强度高，易加工的优点。
本发明给出的制备上述实施例的一种烧结型太阳电池背膜加工工艺包括以下步骤：
(1)通过高温预处理将玻璃纤维布表面的石蜡去除；
(2)通过辐照或者等离子体处理在玻璃纤维布激活玻璃纤维布的表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，在玻璃纤维布表面形成氟硅氧烷化成膜层；由于氟硅氧烷化成膜层具有很好的粘结性能，此步骤能够更好的使耐候层2与基材1进行结合，从而形成符合要求的耐候层2。
(3)将玻璃纤维布浸润在添加有改性剂的四氟树脂乳液中，对充分浸润玻璃纤维布进行低温干燥，可以进行重复的浸润和干燥从而增加涂层的厚度；
(4)将浸润有四氟树脂的玻璃纤维布进行高温烧结，温度为300℃～400℃，优选340℃～380℃，烘烤时间为2分钟～20分钟，优选5～15分钟；具体的烧结温度可以选用300℃、340℃、360℃、380℃、400℃。烘烤时间为2分钟、5分钟、8分钟、10分钟、12分钟、15分钟、18分钟、20分钟。依据上述不同的烧结温度，选用不同的烧结时间。经过烧结使得基层1与耐候层2紧密的结合成一体结构，从而具有较高的绝缘性和耐候性。
(5)对烧结后的背膜通过辐照或等离子体处理激活表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，形成氟硅氧烷化成膜层。使得背膜具有较高的粘结性，更加容易与EVA进行粘结。
所述四氟树脂乳液中的四氟树脂的固含量为10～15％(重量百分比)，所述改性剂的含量为1～3％(重量百分比)。通过FEP或FPA改性的四氟树脂烧结成的薄膜具有很好的致密性和流平性，可以提高背膜的耐化学、绝缘和阻隔等性能。
本发明的实施例中的氟硅氧烷化成膜层厚度为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。
本发明所选用的上述所有材料均是市售产品，本发明通过这些材料加工出来的背膜，发生了质的变化，加工出一种新的太阳电池背膜。本发明是一种具有高强度的、高耐候、高绝缘和柔性的太阳能电池背膜，并且成本经济。
本发明的产品与国外的同类产品相比，各项数据如下：
  特性   单位   日本产品   美国产品   本发明
  表面张力   mN/cm   30-40   40   45以上
  对EVA的粘结度   N/10mm   20-40   20-40   50-100
  耐候性能(85℃×85％RH) h 1000 1300 2500
  绝缘性能   kV/mm   30-40   60-70   80-100
  水蒸气透过率   g/m2.d   1.6   4.3   1.0以下
通过以上对比可以看出，本发明在各项指标上，明显优于国外同类产品。

Claims (11)

1.一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：包括适于烧结的织物类基材，所述基材两侧包覆有耐候层，再经过300℃～400℃的高温烧结工艺处理而成。
2.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：两侧所述耐候层通过所述织物类基材的网孔连接成一体，并将所述网孔填充。
3.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述耐候层的厚度为0.003mm～0.03mm。
4.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述耐候层的厚度为0.01mm～0.02mm。
5.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述基材的厚度为0.05mm～0.35mm。
6.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述基材的表面通过辐照或等离子体激活添加改性剂制成氟硅氧烷化成膜层。
7.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述耐候层的表面通过辐照或等离子体激活添加改性剂制成氟硅氧烷化成膜层。
8.如权利要求1所述的一种烧结型太阳电池背膜，其特征在于：所述基材采用玻璃纤维布或无纺布。
9.一种烧结型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：包括以下加工步骤：
(1)通过高温预处理将基材表面的石蜡去除；
(2)通过辐照或者等离子体处理激活基材的表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，在基材表面形成氟硅氧烷化成膜层；
(3)将基材浸润在添加有改性剂的四氟树脂乳液中，并对充分浸润的基材进行低温干燥；
(4)将浸润有四氟树脂的基材进行高温烧结，温度为300℃～400℃，时间为2～20分钟；
(5)对烧结后的背膜通过辐照或等离子体处理激活表面，同时添加硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷的一种或多种的混合物作为改性剂，形成氟硅氧烷化成膜层。
10.根据权利要求9所述的一种烧结型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的基材浸润和低温干燥步骤可以多次重复。
11.根据权利要求9所述的一种烧结型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的改性剂为FEP或FPA的一种或者混合物。
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