CN102555377B - 一种eva胶一体化太阳电池背膜及加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种EVA胶一体化太阳电池背膜，包括氟膜或含氟涂层、基层、高透光热固型EVA层，所述氟膜或含氟涂层与所述基层之间具有高分子胶粘剂层，所述基层与所述高透光热固型EVA层之间具有高分子胶粘剂层，所述氟膜或含氟涂层的两面具有氟硅氧烷化成膜层。本发明将EVA层复合到背膜上，将两者作出一体式结构，解决了传统安装时需要单独将EVA与背膜进行复合的问题，使得太阳电池生产更加简单方便。

Description

一种EVA胶一体化太阳电池背膜及加工工艺

技术领域：

本发明涉及一种用于太阳电池中的组件，尤其涉及一种太阳电池背膜，同时涉及一种加工该背膜的工艺。

背景技术：

太阳电池板通常是一个叠层结构，主要包括玻璃表层、EVA密封层、太阳电池片、EVA密封层和太阳电池背膜，其中太阳电池片被两层EVA密封层密封包裹。太阳电池背膜的主要作用是提高太阳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、公开号为CN101177514的发明专利申请，公开了一种太阳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电池背板，该太阳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。上述方案通过制造一种含氟涂料，并将含氟涂料涂覆在基材上，从而提高背板的整体性能。虽然氟材料能够提高背板的整体性能，但由于氟材料本身特性，其存在表面能高，表面憎水，粘结性能差。这种背板与EVA的粘接性能降低了，使得背板与EVA的粘接加工工艺变得复杂。

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，提供一种具有高粘结性、且具有高耐候性、耐化学性、高的电气绝缘性能，高的防水性的太阳电池背膜，同时该背膜是一种可取代常规太阳电池组件层压时靠近背膜一面放置的EVA封装胶膜的以氟膜或含氟涂层为耐候层的太阳电池背膜，应用时可显著提高生产效率。

本发明所要解决的另一技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够加工具有高粘结性且操作简便的太阳电池背膜的加工工艺。

按照本发明提供的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，包括氟膜或含氟涂层、基层、高透光热固型EVA层，所述氟膜或含氟涂层与所述基层之间具有高分子胶粘剂层，所述基层与所述高透光热固型EVA层之间具有高分子胶粘剂层，所述氟膜或含氟涂层的两面具有氟硅氧烷化成膜层。

按照本发明提供的一种EVA胶一体化太阳电池背膜还具有如下附属技术特征：

所述基层的两面具有氮硅氧烷化成膜层。

所述氟硅氧烷化成膜层的厚度为0.01微米-5微米。

所述氮硅氧烷化成膜层的厚度为0.01微米-5微米

所述基层为PET基层；或所述基层是PET与PBT或PEN热融共混而成的高分子合金材料基层，其中PBT或PEN的含量以重量计为1-50份；或所述基层是在PET中加入选自二氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化锆的无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-35份。

所述基层的厚度为0.1毫米-10毫米。

所述氟膜或含氟涂层为二氟乙烯均聚物膜层或四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯的三元共聚物所形成的膜层。

所述氟膜或含氟涂层中氟树脂的含量以重量计为30-95份，所述的氟膜或含氟涂层的厚度为0.01毫米-0.1毫米。

所述的高分子胶粘剂层的厚度为0.005毫米-0.03毫米，所述的高透光热固型EVA层的厚度为0.01毫米-1.0毫米。

所述基层两面经等离子氮硅氧烷化处理形成所述氮硅氧烷化化成膜层。

所述氟膜或含氟涂层两面经等离子氟硅氧烷化处理形成所述氟硅氧烷化成膜层。

按照本发明提供的一种具有高粘结性的太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：

(1)、在氟膜或含氟涂层表面进行等离子氟硅氧烷化处理，活化基材表面；

(2)、对基层的两面喷涂或滚涂高分子胶粘剂层，经20-150摄氏度加热1-600秒；

(3)、将基层涂有高分子胶粘剂层的一面与经过等离子氟硅氧烷化处理后氟膜或含氟涂层进行胶粘复合，另一面与高透光热固型EVA层进行胶粘复合。

按照本发明提供的一种EVA胶一体化太阳电池背膜与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明将EVA胶层复合到背膜上，将两者作出一体式结构，在安装时将背膜与其他组件进行复合，使得太阳电池生产更加简单方便。其次，本发明对氟膜或含氟涂层氟硅氧烷化处理，形成氟硅氧烷化成膜层，对于基层进行氮硅氧烷化，形成氮硅氧烷化成膜层，使得本发明的粘结性能更好，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，电气性能和耐候性能更好；再次，经过上述处理后的背膜的氟膜或含氟涂层表面与其他封装材料(如硅胶等)具有相当的粘结性，而背膜的高透光热固型EVA层表面具有与其他封装材料绝佳的粘结强度。

按照本发明提供的一种EVA胶一体化太阳电池背膜的加工工艺具有如下优点：通过本发明的加工工艺制造出来的电池背膜的粘接性更好，膜层密实，提高了阻隔性能，且这种加工工艺可以实现连续化生产，提高了生产效率。

附图说明：

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是本发明的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式：

现有技术中的背膜通常在PET基层的二面是覆杜邦Tendlar薄膜，Tendlar膜是利用流延工艺成膜再经拉伸处理。该膜是属于非热熔融成的膜，溶胀的粒子间有气隙，膜的机械强度低，它靠溶剂型粘接剂与PET基层粘接，此类加工工艺复杂，溶剂不易彻底挥发。易形成复合膜的薄弱点。使膜的水蒸气透过率高达4.2g/m²d，造成太阳电池的光电转换效率很快衰减，缩短了太阳电池的使用寿命。

参见图1，按照本发明提供的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，包括氟膜或含氟涂层1、基层2、高透光热固型EVA层3，所述氟膜或含氟涂层1与所述基层2之间具有高分子胶粘剂层4，所述基层2与所述高透光热固型EVA层3之间具有高分子胶粘剂层4，所述氟膜或含氟涂层1的两面具有氟硅氧烷化成膜层11。本发明将高透光热固型EVA层3与基层2通过高分子胶粘剂层4复合在一起，形成一体式结构，后期太阳能电池加工时，直接与其他组件进行复合，使太阳电池的加工更加方便。同时，本发明在所述氟膜或含氟涂层1和所述基层2及氟膜或含氟涂层3外表面均设置有氟硅氧烷化成膜层11，不仅使得氟膜或含氟涂层1与基层2之间的粘结更加牢固，而且使得本发明的背膜易于与其他的太阳电池组件粘结。同时，使得本发明的阻隔性更好，整体的防潮性能、电气性能和耐候性能更好。

参见图1，在本发明给出的上述实施例中，所述基层2的两面具有氮硅氧烷化成膜层21。所述氮硅氧烷化成膜层21能够提高基层2与高分子胶粘剂层4的粘结，从而进一步的提高基层2与氟膜或含氟涂层1及基层2与高透光热固型EVA层的粘结强度。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟硅氧烷化成膜层11和氮硅氧烷化成膜层21的厚度为0.01微米至5微米，优选厚度为0.1微米至2微米。具体数值可以根据基层和氟膜或含氟涂层的厚度选择0.05微米、0.1微米、0.3微米、0.8微米、1.2微米、1.8微米、2微米、2.5微米、3微米等等。这里厚度的选择，要满足各层之间粘结的需求，同时要提高背膜的整体性能。

在本发明中的所述基层2可以为PET基层，其中PET为聚苯二甲酸乙二醇酯。

本发明的所述基层2也可以为PET与PBT热融共混而成的高分子合金材料基层，其中PBT为聚对苯二甲酸丁二酯，通过添加PBT对PET进行改性，从而提高所述基层的整体性能。其中PBT的含量以重量计为1-50份，优选为8-20份。具体数值可以为1份、4份、8份、12份、15份、18份、20份、25份、30份、40份和50份。

本发明的所述基层2还可以为PET与PEN热融共混而成的高分子合金材料基层，其中PEN为聚萘二甲酸乙二醇酯，通过添加PEN对PET进行改性，从而提高所述基层的整体性能。其中PEN的含量以重量计为1-50份，优选为8-20份。具体数值可以为1份、4份、8份、12份、15份、18份、20份、25份、30份、40份和50份。

本发明的基层2经PET与PBT或PEN合金化后，改进了结晶性、加工性及平整性，使基层表面等离子化均一性提高，活性基团分散均匀，为后续硅钛化及氟硅氧烷化大面积均匀牢固覆合有了可靠保证。

本发明中的所述基层2是在PET中加入无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-35份，优选为10-20份。具体数值可以为1份、5份、10份、12份、16份、20份、25份、30份和35份。其中，所述无机氧化物可以为二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆。

本发明中的基层2也可以采用PE，通过超细闭孔式发泡工艺形成超细闭孔式发泡层，这里的发泡层中的发泡孔为封闭式结构，且发泡孔为超细结构。这种结构的基层具有较好的支持力，且重量轻，易于弯折，可以应用于弯曲式太阳电池板中。

在本发明给出的上述基层2中，所述基层2的厚度为0.1毫米-10毫米，其中非发泡基层的优选厚度为0.2毫米-0.3毫米，具体数值为0.2毫米、0.22毫米、0.25毫米、0.28毫米、0.3毫米。发泡基层的厚度为1-3毫米，具体数值为1毫米、2毫米、3毫米。

在本发明给出的上述实施例中，所述氟膜或含氟涂层1为二氟乙烯均聚物膜层。

本发明的氟膜或含氟涂层1也可以为四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯的三元共聚物所形成的膜层，即THV膜层。

本发明的所述氟膜或含氟涂层1中氟树脂的含量以重量计为30-95份，优选为50-80份。具体数值为30份、40份、50份、60份、70份、80份、95份。所述的氟膜或含氟涂层的厚度为0.01毫米-0.1毫米。优选为0.05毫米-0.08毫米，具体可以选为0.01毫米、0.03毫米、0.05毫米、0.06毫米、0.07毫米、0.09毫米。该尺寸的氟膜或含氟涂层更能满足需要。

本发明中的所述的高分子胶粘剂层4的厚度为0.005毫米-0.03毫米，优选为0.01毫米-0.02毫米，具体可以选为0.005毫米、0.01毫米、0.015毫米、0.02毫米、0.025毫米、0.03毫米。所述的高透光热固型EVA层3的厚度为0.01毫米-1.0毫米。优选为0.1毫米-0.6毫米，具体可以选为0.01毫米、0.05毫米、0.10毫米、0.15毫米、0.20毫米、0.25毫米、0.30毫米、0.35毫米、0.40毫米、0.50毫米、0.55毫米、0.65毫米、0.75毫米、0.85毫米、0.90毫米。上述尺寸的选择更能满足背膜的耐候性需要，使得耐候性更好。所述高分子胶粘剂层4和高透过热固型EVA层3都属于比较成熟的现有产品，直接采用市售产品即可。本发明对其具体的成分不再赘述。

本发明给出的上述实施例中，所述氟硅氧烷化成膜11是通过在所述氟膜或含氟涂层1的表面经等离子氟硅氧烷化处理形成的一层成膜层，即本发明中所称的氟硅氧烷化成膜层11。所述氮硅氧烷化成膜层21所述基层2两面经等离子氮硅氧烷化处理形成所述氮硅氧烷化化成膜层21。

针对实施例1，本发明提供的一种具有高粘结性的太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：

(1)、在氟膜或含氟涂层表面1进行等离子氟硅氧烷化处理，活化基材表面，该处的基材是指氟膜或含氟涂层。在基层2表面进行等离子氮硅氧烷化处理，活化基层2表面，所采用的等离子处理工艺可以为现有技术中比较成熟的等离子处理工艺。在此，将氟硅氧烷化合物通过喷涂、滚涂或浸渍的方式涂覆在氟膜或含氟涂层的表面，从而使氟膜或含氟涂层的表面形成氟硅氧烷化成膜层。将氮硅氧烷化合物通过喷涂、滚涂或浸渍的方式涂覆在基层2的表面，从而使基层2的表面形成氮硅氧烷化成膜层。

(2)、对活化后基层2的两面喷涂或滚涂高分子胶粘剂层，经100摄氏度加热烘烤20秒；

(3)、将基层涂有高分子胶粘剂层的一面与经过等离子氟硅氧烷化处理后氟膜或含氟涂层进行胶粘复合，另一面与高透光热固型EVA层进行胶粘复合。

经过上述加工，本发明将EVA与基层制成一体式的太阳电池背膜结构。上述加工工艺可以实现连续化生产，提高了生产效率。这种背膜可以作为成品销售，并用于太阳电池板中，与太阳电池板中的其他组件相粘结。

本发明中所采用的氟硅氧烷化合物和氮硅氧烷化合物可以从市场上购买到成品。这些化合物为有机化合物，可以是固体或液体，与其他液体进行配比。它的特性使其具有一端亲有机物，另一端可以亲无机物，从而有效的提高了各层之间的粘结力。

本发明在步骤(2)中，所采用的加热温度可以在20-150摄氏度，加热烘烤的时间可以为1-600秒，优选范围加热温度为60-100摄氏度，加热时间为10-60秒。其中，数值选择可以根据各层的材料不同，选用不同的加热温度和时间。另外，加热温度越高，所采用的加热时间越短。

参见图2，在本发明给出的另外一种实施例中，与实施例1不同之处在于，本实施例中基层2的两面不具有氮硅氧烷化成膜层21，基层2是直接在与高分子胶粘剂层3进行复合。相应的加工工艺中，去掉了在对基层2的两面进行等离子氮硅氧烷化处理。其他结构与实施例1相同。

本发明采用上述加工工艺可以实现背膜加工的连续化生产，提高了生产效率。

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	60以上
对EVA的粘结度	N/10毫米	20-40	20-40	70-150
					水蒸气透过率	g/m2.d	1.6	4.3	1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 (9)

1.一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：包括氟膜或含氟涂层、基层、高透光热固型EVA层，所述氟膜或含氟涂层与所述基层之间具有高分子胶粘剂层，所述基层与所述高透光热固型EVA层之间具有高分子胶粘剂层，所述高透光热固型EVA层与所述基层通过所述高分子胶粘剂层复合在一起，形成一体式结构，所述氟膜或含氟涂层的两面具有氟硅氧烷化成膜层，所述基层两面经等离子氮硅氧烷化处理形成所述氮硅氧烷化成膜层，所述氮硅氧烷化成膜层的厚度为0.01微米-5微米。

2.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述氟硅氧烷化成膜层的厚度为0.01微米-5微米。

3.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述基层为PET基层；或所述基层是PET与PBT或PEN热融共混而成的高分子合金材料基层，其中PBT或PEN的含量以重量计为1-50份；或所述基层是在PET中加入选自二氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化锆的无机氧化物形成，其中无机氧化物的含量以重量计为1-35份。

4.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.1毫米-10毫米。

5.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述氟膜或含氟涂层为二氟乙烯均聚物膜层。

6.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述氟膜或含氟涂层中氟树脂的含量以重量计为30-95份，所述的氟膜或含氟涂层的厚度为0.06毫米-0.09毫米。

7.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述的高分子胶粘剂层的厚度为0.01毫米-0.03毫米，所述的高透光热固型EVA层的厚度为0.05毫米-0.9毫米。

8.如权利要求1所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜，其特征在于：所述氟膜或含氟涂层两面经等离子氟硅氧烷化处理形成所述氟硅氧烷化成膜层。

9.权利要求1-4任意一项所述的一种EVA胶一体化太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：

(1)、在氟膜或含氟涂层表面进行等离子氟硅氧烷化处理，活化基材表面；

(2)、对基层的两面喷涂或滚涂高分子胶粘剂层，经20-150摄氏度加热1-600秒；

(3)、将基层涂有高分子胶粘剂层的一面与经过等离子氟硅氧烷化处理后氟膜或含氟涂层进行胶粘复合，另一面与高透光热固型EVA层进行胶粘复合；

其中，在步骤(1)中，在基层表面进行等离子氮硅氧烷化处理，活化基层表面；在步骤(2)中，对活化后基层的两面喷涂或滚涂高分子胶粘剂层，经20-150摄氏度加热1-600秒。