CN102324440B - 单层结构的太阳能电池背板及其制造方法 - Google Patents

单层结构的太阳能电池背板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳能电池组件制造技术领域，具体涉及一种单层结构的太阳能电池背板及其制造方法。本发明单层结构的太阳能电池背板由下列组分按重量比混合均匀、烘干制得：聚酰胺树脂37～63wt％；聚酯树脂35～55wt％；钛白粉0.5～2wt％；抗氧化剂0.5～2wt％；抗水解剂0.5～2wt％；抗老化剂0.5～2wt％。本发明单层结构的太阳能电池背板具有绝缘性能佳、水蒸汽透过率低、力学性能好、耐候性优良、不脱层、不起泡、不变色，可在太阳能电池上使用25年以上。

Description

单层结构的太阳能电池背板及其制造方法
技术领域
本发明属于太阳能电池组件制造技术领域，具体涉及一种单层结构的太阳能电池背板及其制造方法，该太阳能电池背板由单层材料构成，其结构简单、工艺简化、制造成本低、绝缘性能佳、水蒸汽透过率低、力学性能好、耐候性优良、不脱层、不起泡、不变色，可在太阳能电池上使用25年以上。
背景技术
背板是一类非常重要的太阳能电池组件材料，其主要起到了绝缘、抗水蒸汽透过、保护电池片及支撑等作用。
目前，太阳能电池组件背板多为双面含氟的复胶型背板和涂覆型背板。但现有的两大类背板存在以下缺陷：复胶型背板由于其内部PET基材两面存在易水解的胶粘剂，导致氟膜(PVF或PVDF等)与PET基材的层间剥离，降低了其使用寿命；而涂覆型背板由于存在涂层和PET之间的附着力问题，从而难以满足太阳能电池组件长期使用的可靠性要求。由于上述两种背板都需要由多种材料组合成多层结构，其结构及制造工艺都较为复杂，且制造成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种单层结构的太阳能电池背板及制备方法。本发明采用的成本较低、单层结构的背板将是今后的发展趋势，尤其是在现有背板大量使用对环境污染较大的氟化工材料的背景下，发展无氟、以单层结构为主、结构及制造工艺简单的背板具有深远意义。
为了达到上述技术目的，本发明采取以下技术方案：单层结构的太阳能电池背板，由下列组分按重量比混合均匀、烘干制得：
聚酰胺树脂37～63wt％；
聚酯树脂35～55wt％；
钛白粉0.5～2wt％；
抗氧化剂0.5～2wt％；
抗水解剂0.5～2wt％；
抗老化剂0.5～2wt％。
本发明单层结构的太阳能电池背板具有绝缘性能佳、水蒸汽透过率低、力学性能好、耐候性优良、不脱层、不起泡、不变色，可在太阳能电池上使用25年以上。
本发明还公开了一种单层结构的太阳能电池背板的制造方法，首先将聚酰胺树脂、聚酯树脂、钛白粉、抗氧化剂、抗水解剂、抗老化剂混合均匀和干燥，再采用螺杆挤出机将上述混合物进行挤出，进入铸片机铸片，后进行双向拉伸制成薄膜。本发明制备过程中避免使用了对环境污染较大的氟化工材料，具有环保的优点。本发明单层结构的太阳能电池背板的制造方法具体步骤如下所述：
一、按重量比例选取下列组分：
Figure BDA0000091378450000021
将上述各组分在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为3000～9000转/分钟，然后在60～90℃条件下烘干；
二、将上述混合物料在螺杆挤出机中反应挤出，冷却后，经切粒机切粒，得到粒料，烘干；
三、将粒料投入铸片机铸片，然后进行双向拉伸，经切边，冷却，表面处理，收卷后即获得太阳能电池背板。
优选的，聚酰胺树脂选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010的一种或一种以上的混合物。
优选的，聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的一种或一种以上的混合物。
优选的，钛白粉选自金红石型钛白粉、锐钛矿型钛白粉的一种或两者的混合物。粒径分布于0.1～10μm。
优选的，抗氧化剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类、硫醚类、金属离子钝化剂类、胺类等(主要品种有抗氧化剂BHT、1010、1076、168、DLTP、B-215、2246、3114、246、DSTDP等)的一种或一种以上的混合物。
优选的，抗水解剂选自单碳化二亚胺、聚碳化二亚胺(商品名有Stabaxol-1、Stabaxol-P、Stabaxol-P100、Stabaxol-P200等)的一种或一种以上的混合物。
优选的，抗老化剂选自受阻胺类、苯丙唑类、二苯甲酮类的一种或一种以上的混合物。
优选的，螺杆挤出机采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或多螺杆挤出机，螺杆挤出机各段温度为：250～350℃，转速为90～600转/分钟，物料在螺杆中的停留时间为0.5～10分钟。
优选的，双向拉伸纵向拉伸比为2～5倍，横向拉伸比为2～5倍，生产速度为120～180米/分钟。
优选的，表面处理采用电晕处理或等离子处理。
优选的，太阳能电池背板厚度为150～300μm。
本发明提供的太阳能电池背板结构简单，其制造工艺简单、成本较低、无需氟材料(环保)且性能优良、绝缘性能佳、水蒸汽透过率低、力学性能好、耐候性优良、不脱层、不起泡、不变色，可在太阳能电池上使用25年以上。在本发明背板的制造过程中，避免了使用对环境污染较大的氟化工材料，不会污染环境，具有环保的优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例作详细说明，但本领域普通技术人员应当认识到，本发明并不限制这些实施例。
实施例1：
原料组分的选取：PA6树脂37wt％，PET树脂55wt％，金红石型钛白粉2wt％，抗氧化剂1010为2wt％，抗水解剂Stabaxol-1为2wt％，受阻胺类抗老化剂为2wt％。
将上述各原料在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为9000转/分钟，后在62℃条件下烘干。然后将混合物料在单螺杆挤出机中反应挤出，螺杆熔融温度为：280℃，转速为150转/分钟，物料在螺杆中的停留时间为5分钟。挤出的物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料，烘干；将粒料投入铸片机铸片，铸片机铸片后进行双向拉伸，纵向拉伸比3倍，横向拉伸比3倍，生产速度140米/分钟，经切边，冷却，电晕处理，得到厚度为200μm的太阳能电池背板。
其性能为：拉伸强度122MPa(TD)，121MPa(MD)，与EVA粘结强度62N/cm，局部放电电压1015V，击穿电压51KV/mm，水蒸汽透过率1.2g/m2.d，双85老化试验≥1000h，UV老化试验≥2000h。
实施例2：
原料组分的选取：PA66树脂46wt％，PBT树脂50wt％，锐钛矿型钛白粉1wt％，抗氧化剂1076为1wt％，抗水解剂Stabaxol-P为1wt％，苯丙唑类抗老化剂1wt％。
将上述原料在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为7500转/分钟，后在80℃条件下烘干；然后将混合物料在三螺杆挤出机中反应挤出，螺杆熔融温度为：320℃，转速为90转/分钟，物料在螺杆中的停留时间为10分钟。挤出的物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料，烘干；将粒料投入铸片机铸片，铸片机铸片后进行双向拉伸，纵向拉伸比3.1倍，横向拉伸比3.2倍，生产速度145米/分钟，经切边，冷却，等离子处理，得到厚度为250μm的太阳能电池背板材料。
其性能为：拉伸强度125MPa(TD)，124MPa(MD)，与EVA粘结强度65N/cm，局部放电电压1020V，击穿电压52KV/mm，水蒸汽透过率1.3g/m2.d，双85老化试验≥1000h，UV老化试验≥2000h。
实施例3：
原料组分的选取：PA11树脂43wt％，PEN树脂55wt％，锐钛矿型钛白粉0.5wt％，抗氧化剂168为0.5wt％，抗水解剂Stabaxol-P100为0.5wt％，二苯甲酮类抗老化剂0.5wt％。
将上述原料在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为4500转/分钟，后在88℃条件下烘干；然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出，螺杆熔融温度为：300℃，转速为300转/分钟，物料在螺杆中的停留时间为2分钟。挤出的物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料，烘干；将粒料投入铸片机铸片，铸片机铸片后进行双向拉伸，纵向拉伸比4.2倍，横向拉伸比4.5倍，生产速度160米/分钟，经切边，冷却，电晕处理，得到厚度为150μm的太阳能电池背板材料。
其性能为：拉伸强度127MPa(TD)，126MPa(MD)，与EVA粘结强度63N/cm，局部放电电压1023V，击穿电压53KV/mm，水蒸汽透过率1.3g/m2.d，双85老化试验≥1000h，UV老化试验≥2000h。
从上述各实施例的结果可以得知，本发明的太阳能电池背板具有结构简单(只有单层)、工艺简单、综合性能优良等优点，且不使用对环境影响较大的氟化工材料，其具有环保的特性，而且其制造成本较低，可替代现有的结构及工艺都较为复杂、成本较高的背板材料，其有着广阔的应用及发展前景。

Claims (8)

1.单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是如下步骤：
一、按重量比例选取下列组分：
聚酰胺树脂37～63%
聚酯树脂35～55%
钛白粉0.5～2 %
抗氧化剂0.5～2%
抗水解剂0.5～2 %
抗老化剂0.5～2 %；
聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯的一种或一种以上的混合物；
将上述各组分在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为3000～9000转/分钟，然后在60～90℃条件下烘干；
二、将上述混合物料在螺杆挤出机中反应挤出，冷却后，经切粒机切粒，得到粒料，烘干；
三、将粒料投入铸片机铸片，然后进行双向拉伸，经切边，冷却，表面处理，收卷后即获得太阳能电池背板。
2.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：聚酰胺树脂选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010的一种或一种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：钛白粉选自金红石型钛白粉、锐钛矿型钛白粉的一种或两者的混合物；粒径分布于0.1～10μm。
4.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：抗氧化剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类、硫醚类、金属离子钝化剂类、胺类的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：抗水解剂选自单碳化二亚胺、聚碳化二亚胺的一种或一种以上的混合物；或者，抗老化剂选自受阻胺类、苯丙唑类、二苯甲酮类的一种或一种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：螺杆挤出机采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或多螺杆挤出机，螺杆挤出机各段温度为：250～350℃，转速为90～600转/分钟，物料在螺杆中的停留时间为0.5～10分钟。
7.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：第三步中，双向拉伸：纵向拉伸比为2～5倍，横向拉伸比为2～5倍，生产速度为120～180米/分钟。
8.如权利要求1所述的单层结构的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：表面处理采用电晕处理或等离子处理。
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