CN102368511B - 一种太阳能电池背膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池背膜的制备方法，它在200~320℃下，将熔融粘结性树脂熔融挤出到支持体上，形成厚度为3~50μm的粘结树脂熔体膜层；在熔体膜层冷却到180~250℃时，以2~6千克/平方厘米的压力将耐候层贴合到与粘结树脂熔体膜层表面。本发明方法工艺简单，不使用含溶剂粘合剂，并且不需要熟化过程，生产周期短，生产效率高，它能够保证太阳能电池组件在25年寿命期内不脱模。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别涉及一种太阳能电池背膜的制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。如今，太阳能电池已经被大量的使用在各个技术领域。
太阳能电池板通常由透明盖板、密封胶层、太阳能电池片，密封胶层和太阳能电池背板等几部分层压而成。其中太阳能电池背板的主要作用是提高太阳能电池板的整体的机械强度，增强耐候性，改善太阳能电池的使用寿命。
目前比较常用的太阳能电池背板的制备工艺有复合型和涂布型。在复合型中，太阳能电池背板结构主要有以下几种：TPT结构：聚氟乙烯（PVF）薄膜/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜/聚氟乙烯（PVF）薄膜；TPE：聚氟乙烯（PVF）薄膜/PET薄膜/醋酸乙烯树脂（EVA）薄膜。但是，无论是TPT结构还是TPE结构的以及其他氟膜材料的三层结构的背板，薄膜间需要采用丙烯酸胶、环氧胶或聚氨酯粘合剂进行粘合，这些粘合剂都含有大量的溶剂，在粘合时需要在薄膜表面均匀涂覆上述粘合剂，粘合剂中的溶剂经过高温干燥后被挥发掉以后形成胶层，再将两层薄膜复合形成复合膜，形成的复合膜需要一段时间的高温熟化后才可以使用。由于在生产过程中使用了溶剂，会对环境造成一定的影响，而且需要熟化的过程，从而导致生产周期长。
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的制备方法，该方法工艺简单，不使用含溶剂粘合剂，并且不需要熟化过程，生产周期短。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能电池背膜的制备方法，它在200~320℃下，将熔融粘结性树脂熔融挤出到支持体上，形成厚度为3~50μm的粘结树脂熔体膜层；在熔体膜层冷却到180~250℃时，以2~6千克/平方厘米的压力将耐候层贴合到与粘结树脂熔体膜层表面。
上述制备方法，所述粘结性树脂为丙烯酸酯含量在15-30%之间的乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物或乙烯甲基丙烯酸共聚物。
上述制备方法，所述粘结树脂熔体膜层的厚度为5~30μm。
上述制备方法，所述支持体为聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
上述制备方法，所述耐候层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明采用由熔融粘结性树脂形成的粘结树脂熔体膜层来粘结耐候层与支持体，替代现有技术采用含溶剂粘合剂的涂布、干燥、复合方法，可以有效减少化学溶剂的使用，降低对环境产生的污染；
2. 本发明采用由熔融粘结性树脂形成的粘结树脂熔体膜层来粘结耐候层与支持体，背膜制成品不需要经过后期的高温熟化过程，简化了生产工艺，缩短了生产时间，提高了生产效率；
3. 本发明采用由熔融粘结性树脂形成的粘结树脂熔体膜层来粘结耐候层与支持体，其粘结力高于采用胶黏剂的粘结效果，提高了背板的耐老化性能，能保证太阳能电池组件在在25年寿命期内不脱模，且减少了树脂用量，降低了成本。
具体实施方式
本发明中熔融粘结性树脂通过熔融挤压设备流延到支持体表面，熔融挤压设备为公知的熔融挤出设备，优选渐变型单螺杆挤出机，螺杆结构为三段式，在螺杆的压缩段与均化段间需要加装混炼装置，螺杆的长径比为25:1~40:1。
本发明所述熔融粘结性树脂的熔融挤出温度为200~320℃，若高于320℃挤出，则粘结性树脂将部分分解碳化，影响粘结效果；若低于200℃挤出，则粘结性树脂未能充分熔化，会影响粘结层的均匀性。
本发明所述熔融粘结性树脂为丙烯酸酯含量在15~30%之间的乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯丙烯酸丁酯共聚物（EBA）、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）或它们的混合物。如果丙烯酸酯的含量太低，会造成粘结力低，而丙烯酸酯的含量太高，则会影响粘结层的挤出加工性能。
本发明将将耐候层与支持体的贴合压力控制在在2~6千克/平方厘米，若高于这个压力贴合，有可能将膜层破坏，同时会提高对压合设备的技术要求，造成不必要的浪费；若低于这个压力，则会造成粘结力不能达到预期要求。
在一定范围内，粘结力随着粘结树脂熔体膜层的厚度增大而增大，若超过这个范围，粘结力反而会下降，本发明将粘结树脂熔体膜层的厚度范围为3~50μm，优选5~30μm。若粘结树脂层高于50μm，在进行粘结力测试时，会从粘结树脂层内破坏而造成粘结力低于预期值；若粘结树脂层厚低于3μm，那么，由于对被粘结面的不能形成足够多的润湿与接触点，就可能不能达到粘结力的要求。
为了保障太阳能电池背膜的耐侯性，绝缘性，一般选用氟膜或氟涂层作为耐候层，本发明使用氟膜做为耐候层，所述氟膜为聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）中的一种，厚度范围为20~25μm。如果氟膜厚度低于20μm，则耐候性尤其是耐紫外线老化性能将大大降低，而氟膜厚度大于25μm，则会因质量过剩造成浪费和成本的升高。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不限于此。
实施例1
将丙烯酸酯含量为15%的乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）加入挤出机的料斗中，在300℃温度下，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使乙烯丙烯酸乙酯共聚物由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯丙烯酸乙酯共聚物膜，并将熔融膜流延到厚度为250μm的PET薄膜上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为3μm粘结树脂熔体膜层；在熔体膜冷却到240℃时，在6千克/平方厘米的压力下将PVF薄膜与粘结树脂膜的一面贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能。
实施例2
将丙烯酸酯含量为20%的乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）加入挤出机的料斗中，在320℃温度下，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使乙烯丙烯酸乙酯共聚物由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯丙烯酸乙酯共聚物膜，并将熔融膜流延到厚度为250μm的聚酯薄膜上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为30μm粘结树脂熔体膜层；在熔体膜冷却到250℃时在4千克/平方厘米的压力下将PVDF膜与粘结树脂膜的另一面贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能。
实施例3
将丙烯酸酯含量为30%的乙烯甲基丙烯酸共聚物（EMA）加入挤出机的料斗中，在320℃温度下，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使乙烯甲基丙烯酸共聚物由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯甲基丙烯酸共聚物膜，并将熔融膜流延到厚度为250μm的PET薄膜上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为6μm粘结树脂熔体膜层；在熔体膜冷却到200℃时，在6千克/平方厘米的压力下将PVDF膜与粘结树脂膜的另一面贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能
实施例4
将丙烯酸酯含量为15%的乙烯甲基丙烯酸共聚物（EMA）加入挤出机的料斗中，在280℃温度下，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使乙烯甲基丙烯酸共聚物由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯甲基丙烯酸共聚物膜，并将熔融膜流延到厚度为188μm的PET薄膜上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为50μm粘结树脂熔体膜层；在熔体膜冷却到220℃时，在3千克/平方厘米的压力下将ETFE膜与粘结树脂膜的另一面贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能
实施例5
将丙烯酸酯含量为25%乙烯丙烯酸丁酯共聚物（EBA）加入挤出机的料斗中，在200℃温度下，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使乙烯丙烯酸丁酯共聚物由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯丙烯酸丁酯共聚物膜，并将熔融膜流延到厚度为188μm的支PET薄膜上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为10μm粘结树脂熔体膜层；在熔体膜冷却到180℃时，在2千克/平方厘米的压力下ETFE膜与粘结树脂膜的另一面贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能
对比例
在厚度为250μmPET薄膜上涂布聚氨酯型粘结剂液体，经100℃高温干燥3分钟后，得到干厚度为6μm得胶粘层，使用80℃的复合辊在6千克/平方厘米的压力下将ETFE膜与之贴合，得到太阳能电池背膜。测其性能。
表1：各实施例性能数据表
表中，粘结强度依据国家标准GB/T8808进行测试；复合后的背板的耐老化实验条件为：温度85℃，相对湿度85%，时间1000h 。
由表中的性能数据可以看出，采用本发明方法得到的太阳能电池背膜的耐候层与支持体之间的粘结强度，远远高于采用溶剂体系粘结树脂的耐候层与支持体之间的粘结强度；背膜的耐老化性能也远远高于传统工艺制备的太阳能电池背板。
Claims (2)
1.一种太阳能电池背膜的制备方法，其特征在于，它在200-320℃下，将熔融粘结性树脂熔融挤出到支持体上，形成厚度为3-50μm的粘结树脂熔体膜层；在熔体膜层冷却到180-250℃时，以2-6千克/平方厘米的压力将耐候层贴合到粘结树脂熔体膜层表面；
所述粘结性树脂为丙烯酸酯含量在15-30%之间的乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物或乙烯甲基丙烯酸共聚物；
所述耐候层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述粘结树脂熔体膜层的厚度为5-30μm。
3. 根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述支持体为聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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