CN102134359A - 一种太阳能电池背膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背膜及其制备方法，组分包括：含氟聚合物、抗紫外剂、通用高聚物和添加剂，其重量百分比为70-100％∶0-20％∶0-30％∶0-5％。制备方法包括将上述原料混合，利用熔融共混法，经吹塑成膜或压延成膜一次成型。本发明材料耐候性优，稳定性好，具有优良的抗紫外、耐老化性能、加工性能和力学性能；制备方法工艺简单，一次成型，成本低廉，无污染，安全环保，在能源、航空、建筑等领域具有广泛的应用前景。

Description

一种太阳能电池背膜及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池封装材料领域，特别涉及一种太阳能电池背膜及其制备方法。
背景技术
现阶段的太阳能电池产业中，以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而太阳能电池组件或封装，是太阳能电池生产中的关键步骤，其目的是为了保护电池片，使其能够长期稳定的工作。太阳能电池背膜是太阳能电池封装中最为重要的材料之一，背膜的性能直接影响太阳能电池的工作寿命。
太阳能电池的工作环境中，太阳光谱成分和辐照强度变化大，在太阳光谱成分中，紫外线是一种比可见光波长短的电磁波，其波长在200-400nm之间，波长越短，对人体及其他物体的危害越大。因为太阳能电池工作环境的特殊要求，需要太阳能电池背膜具有良好的力学强度、电学特性，良好的抗紫外性能和耐候性能。申请号为200810023253.5的专利公开了一种白色聚酯太阳能电池背膜及其制备方法，但聚酯的耐候性问题尚待解决。
含氟聚合物能够阻止对大分子化学键起破坏作用的可见光-紫外光波段。含氟聚合物的高化学稳定性和热稳定性、良好的电绝缘、光学特性、不燃性和耐久性，保证了它们在一系列的重要技术中有广阔的应用前景。申请号为200710072042.6和WO2010122936的专利公开了在聚偏氟乙烯膜中加入添加剂来改善材料的性能。
然而含氟聚合物的表面具有不粘性，对电池封装的可靠性产生了负面影响，国家专利200920118598.9和WO2010107282公开的太阳能电池背膜为多层结构，其中一层为通用聚合物，在封装过程中有利于提高背膜与太阳能电池组件的粘合性，但多层复合结构的背膜制作工艺相对复杂，且需专门的复合加工设备，制造成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳能电池背膜及其制备方法，该太阳能电池背膜耐候性优，稳定性好，具有优良的抗紫外、耐老化性能、加工性能和力学性能；制备方法工艺简单，一次成型，成本低廉，无污染，安全环保，在能源、航空、建筑等领域具有广泛的应用前景。
本发明的一种太阳能电池背膜，组分包括：含氟聚合物、抗紫外剂、通用高聚物和添加剂，其重量百分比为70-100％∶0-20％∶0-30％∶0-5％。
所述的含氟聚合物为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物或乙烯-四氟乙烯共聚物。
所述的通用高聚物为聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物，其熔融指数与含氟聚合物相差50％以上。
所述的抗紫外剂为无机抗紫外剂、有机抗紫外剂其中的一种或两种；无机抗紫外剂为粒径范围为纳米级的炭黑、氧化锌或二氧化钛，有机抗紫外剂为三嗪类、二苯甲酮类、水杨酸酯类或苯并三唑类。
所述的添加剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
本发明的一种太阳能电池背膜的制备方法，包括：
(1)按重量百分比，将70-100％的含氟聚合物、0-20％的抗紫外剂、0-30％的通用高聚物和0-5％的添加剂预先初混，配成混合物A；或者将0-20％的抗紫外剂、0-30％的通用高聚物和0-5％的添加剂配成混合物B，真空干燥；
(2)将混合物A熔融共混并挤出制成混料；或者将混合物B通过熔融共混并挤出制成母粒，再将母粒与重量百分比70-100％的含氟聚合物熔融共混并挤出制成混料，熔融温度比混合物中熔点最高的聚合物的熔点高10-70℃，时间为10-20分钟；
(3)将上述混料经吹塑成膜或压延成膜，制成太阳能电池背膜。
所述步骤(1)中的真空干燥具体为于100℃真空干燥12h。
所述步骤(3)中的太阳能电池背膜厚度为20-200μm。
本发明是利用简单的熔融共混法，将抗紫外剂分散在聚合物基体中，并利用聚合物流变学原理，经吹塑成膜或压延成膜一次成型的方法，制备太阳能电池背膜。与传统的单一聚合物与抗紫外剂熔融共混相比，本发明不要求抗紫外剂完全均匀的分散在聚合物基体中，而是大部分抗紫外剂优先分布在其中一种聚合物中或者在两种聚合物的界面处，从而增加抗紫外剂含量，达到增强材料抗紫外性能的目的；并且与传统的太阳能电池背膜相比，不要求经过多次加工成型的多层薄膜结构，而是经吹塑成膜或压延成膜一次成型制备太阳能电池背膜，大大简化了加工工艺。
有益效果
(1)本发明耐候性优，稳定性好，具有优良的抗紫外、耐老化性能、加工性能和力学性能；
(2)本发明的制备方法工艺简单，一次成型，成本低廉，无污染，安全环保，在能源、航空、建筑等领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将0.03kg钛酸酯偶联剂、3kg粒径为30nm的二氧化钛和97kg聚偏氟乙烯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混20分钟，熔融温度为180-250℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为150μm的太阳能电池背膜。
实施例2
将3kg粒径为100nm的二氧化钛、3.4kg聚甲基丙烯酸甲酯和13.6kg聚偏氟乙烯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混10分钟，熔融温度为180-230℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为100μm的太阳能电池背膜。
实施例3
将1.5kg粒径为100nm的二氧化钛和1.7kg聚甲基丙烯酸甲酯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混20分钟并制成母粒，熔融温度为170-210℃，再将母粒和5.95kg聚偏氟乙烯按比例预先初混，在双螺杆挤出机中熔融共混20分钟，熔融温度为180-230℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为100μm的太阳能电池背膜。
实施例4
将3kg有机抗紫外剂UV-327和97kg聚偏氟乙烯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混15分钟，熔融温度为180-220℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为30μm的太阳能电池背膜。
实施例5
将3kg粒径为260nm的二氧化钛和97kg聚偏氟乙烯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混20分钟，熔融温度为180-250℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为200μm的太阳能电池背膜。
实施例6
将100kg聚偏氟乙烯经高速组织捣碎机预先初混后，在100℃温度下真空干燥12h，再在双螺杆挤出机中熔融共混15分钟，熔融温度为180-250℃，经吹塑成膜或压延成膜，制成厚度为20μm的太阳能电池背膜。

Claims (8)

1.一种太阳能电池背膜，组分包括：含氟聚合物、抗紫外剂、通用高聚物和添加剂，其重量百分比为70-100％∶0-20％∶0-30％∶0-5％。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背膜，其特征在于：所述的含氟聚合物为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物或乙烯-四氟乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背膜，其特征在于：所述的通用高聚物为聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物，其熔融指数与含氟聚合物相差50％以上。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背膜，其特征在于：所述的抗紫外剂为无机抗紫外剂、有机抗紫外剂其中的一种或两种；无机抗紫外剂为粒径范围为纳米级的炭黑、氧化锌或二氧化钛，有机抗紫外剂为三嗪类、二苯甲酮类、水杨酸酯类或苯并三唑类。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背膜，其特征在于：所述的添加剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.一种太阳能电池背膜的制备方法，包括：
(1)按重量百分比，将70-100％的含氟聚合物、0-20％的抗紫外剂、0-30％的通用高聚物和0-5％的添加剂预先初混，配成混合物A；或者将0-20％的抗紫外剂、0-30％的通用高聚物和0-5％的添加剂配成混合物B，真空干燥；
(2)将混合物A熔融共混并挤出制成混料；或者将混合物B通过熔融共混并挤出制成母粒，再将母粒与重量百分比70-100％的含氟聚合物熔融共混并挤出制成混料，熔融温度比混合物中熔点最高的聚合物的熔点高10-70℃，时间为10-20分钟；
(3)将上述混料经吹塑成膜或压延成膜，制成太阳能电池背膜。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池背膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的真空干燥具体为于100℃真空干燥12h。
8.根据权利要求6所述的一种太阳能电池背膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的太阳能电池背膜厚度为20-200μm。
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