CN102610680B

CN102610680B - 一种使用uv固化耐候涂层的太阳能电池背板及其制造方法

Info

Publication number: CN102610680B
Application number: CN201210077996.7A
Authority: CN
Inventors: 沈宗华; 董辉; 龚春林
Original assignee: New Materials Co Ltd Zhejiang China Is
Current assignee: New Materials Co Ltd Zhejiang China Is
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: CN102610680A

Abstract

本发明公开了一种使用UV固化耐候涂层的太阳能电池背板及其制造方法。该太阳能电池背板包括基材，基材至少一面涂覆UV固化耐候涂层，所述的UV固化耐候涂层由以下物料配制而成：耐候光敏树脂50～80wt％、活性稀释剂10～20wt％、引发剂2～15wt％、填料5～30wt％、分散剂0.5～2wt％、抗氧化剂0.5～2wt％、抗水解剂0.5～2wt％、抗老化剂0.5～2wt％。本发明采用UV固化耐候涂层直接涂覆于基材，涂层固化效率高，提高了太阳能电池背板的生产效率，同时避免使用对环境污染较大的有机溶剂，使整个生产过程无有机溶剂挥发，符合绿色环保标准。

Description

一种使用UV固化耐候涂层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背板制造技术领域，具体涉及一种至少一面涂覆UV固化耐候涂层的太阳能电池背板及其制造方法。

背景技术

背板是太阳能电池的重要组件之一，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，主流的太阳能电池组件背板材料多采用双面含氟的复胶型背板和涂覆型背板。复胶型背板由于其内部PET基材两面存在易水解的胶粘剂，从而导致氟膜(PVF或PVDF等)易与PET基材的层间剥离，造成产品缺陷。而目前的涂覆型背板存在涂层涂料固化效率低的问题(需5分钟以上)，需要较大的生产场地，较高的生产设备投入，同时还存在有机溶剂挥发而造成的环境污染等问题。

因此，有必要对现有的太阳能电池背板进行改进和创新，使其克服上述存在的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种采用UV固化耐候涂层的太阳能电池背板及其制造方法。

本发明采取以下技术方案：一种使用UV固化耐候涂层的太阳能电池背板，包括基材，所述的基材至少一面涂覆UV固化耐候涂层，所述的UV固化耐候涂层由以下物料配制而成：

耐候光敏树脂50～80wt％；

活性稀释剂10～20wt％；

引发剂2～15wt％；

填料5～30wt％；

分散剂0.5～2wt％；

抗氧化剂0.5～2wt％；

抗水解剂0.5～2wt％；

抗老化剂0.5～2wt％。

本发明的太阳能电池背板，其材料绝缘性佳、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，经估算，其可在太阳能电池上使用25年以上。

优选的，所述的基材选自以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)的一种或多种混合物为主体树脂制得的薄膜，厚度为100～300μm。进一步优选，以PET为主体树脂制得的薄膜，其厚度为250μm。

优选的，所述的耐候光敏树脂选自氟碳树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂的一种或多种的混合物。

优选的，所述的活性稀释剂选自单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体的一种或多种的混合物。进一步优选为甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。

优选的，所述的引发剂选自自由基引发剂、阳离子引发剂的一种或多种的混合物。进一步优选为Ciba的Irgacure 184、Irgacure 1173、江苏华钛的201引发剂、202引发剂或250引发剂。

优选的，所述的填料选自硅、钛、铝、镁等元素的氧化物颗粒的一种或多种的混合物，粒径为0.1～5μm。进一步优选为二氧化硅、二氧化钛。

优选的，所述的分散剂类型是脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡等，或是它们的混合物。进一步优选为DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-112、DISPERBYK-116。

优选的，所述的抗氧化剂类型是受阻酚类、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)，或是它们的混合物。

优选的，所述的抗水解剂类型是单碳化二亚胺、聚碳化二亚胺等(商品名有Stabaxol-1、Stabaxol-P、Stabaxol-P100、Stabaxol-P200等)，或是它们的混合物。

优选的，所述的抗老化剂类型是受阻胺类、苯丙唑类、二苯甲酮类等，或是它们的混合物。

本发明使用UV固化耐候涂层的太阳能电池背板的制造方法按如下步骤：

(1)、配制UV固化耐候涂层的各物料及比重：耐候光敏树脂50～80wt％、活性稀释剂10～20wt％、引发剂2～15wt％、填料5～30wt％、分散剂0.5～2wt％、抗氧化剂0.5～2wt％、抗水解剂0.5～2wt％、抗老化剂0.5～2wt％；

(2)、将部分耐候光敏树脂(占总体耐候光敏树脂总重的40～60％)和全部填料通过砂磨机预先均匀混合得到母液；

(3)、将第(2)步的母液与剩余的耐候光敏树脂及第(1)步的活性稀释剂、引发剂、分散剂、抗氧化剂、抗水解剂、抗老化剂等物料混合均匀得到涂料；

(4)、将第(3)步的涂料通过机头涂覆于经表面处理的基材的一面或两面，经UV固化后制得太阳能电池背板。

优选的，所述的砂磨机是立式砂磨机或卧式砂磨机，周速为8～15m/sec，砂磨介质采用α-珠子或者玻璃珠，粒径分布0.5～5mm，砂磨时间为1～5h。

优选的，对基材的表面处理包括电晕或等离子处理。

优选的，所述UV固化采用特征紫外光，波长分布于300～400nm，进一步优选为365nm波长的紫外光固化。

优选的，所述UV固化的固化时间为5～60S。

优选的，所述太阳能电池背板厚度为150～350μm。

UV固化是利用液态树脂中的光敏物质在紫外线(UV)的作用下所产生的活性碎片，引发聚合、交联反应，而在瞬间实现固化。由于UV固化材料具有固化速率快(一般5秒至1分钟)、节省能源、绿色环保、可应用于热敏感基质等特点，近年来该类材料发展迅速。

采用高生产效率的太阳能电池背板可有效降低背板的制造成本，是今后的发展趋势，尤其是在现有涂覆型背板大量使用对环境污染较大的有机溶剂的背景下，发展高生产效率、无溶剂挥发(环保)的采用UV固化的涂覆型背板显得至关重要。

本发明采用UV固化耐候涂层直接涂覆于基材，涂层固化效率高，提高了太阳能电池背板的生产效率，同时避免使用对环境污染较大的有机溶剂，使整个生产过程无有机溶剂挥发，符合绿色环保标准。

具体实施方式

下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的保护范围。

实施例1：

UV固化耐候涂层的各物料及比重：70wt％氟碳树脂、10wt％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、4wt％引发剂Irgacure 184、10wt％二氧化钛(粒径0.5μm)、1wt％分散剂DISPERBYK-111、2wt％抗氧化剂1010、1.5wt％抗水解剂Stabaxol-1、1.5wt％受阻胺类抗老化剂。

首先，将50％的氟碳树脂、全部二氧化钛加入到立式砂磨机中，采用粒径为1.5mm的玻璃珠为砂磨介质，周速为10m/sec的条件下砂磨3h，制得母液。然后，将母液与剩余原料在高速搅拌机上混合均匀，得到涂料。通过机头将涂料涂覆于表面等离子处理的PET基材的两面，采用365nm波长的紫外光固化机进行固化，固化时间为10s，得到厚度为250μm的太阳能电池背板材料。

经检测：本实施例所制的太阳能电池背板的各性能参数如下：拉伸强度125MPa(TD)，123MPa(MD)，与EVA粘结强度60N/cm，局部放电电压1025V，击穿电压52KV/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：

UV固化耐候涂层的各物料及比重：60wt％环氧树脂、15wt％1，6-己二醇二丙烯酸酯、5wt％江苏华钛201引发剂、15wt％二氧化硅(粒径1μm)、1.5wt％分散剂DISPERBYK-112、1.5wt％抗氧化剂1076、1wt％抗水解剂Stabaxol-P100、1wt％苯丙唑类抗老化剂。

首先，将40％的氟碳树脂，二氧化硅加入到立式砂磨机中，采用粒径为2mm的玻璃珠为砂磨介质，周速为12m/sec的条件下砂磨4h，制得母液。然后，将母液与剩余原料在高速搅拌机上混合均匀，得到涂料。通过机头将涂料涂覆于表面等离子处理的PBT基材的两面，采用365nm波长的紫外光固化机进行固化，固化时间为50s，得到厚度为300μm的太阳能电池背板材料。

经检测：本实施例所制的太阳能电池背板的各性能参数如下：拉伸强度130MPa(TD)，126MPa(MD)，与EVA粘结强度60N/cm，局部放电电压1052V，击穿电压55KV/mm，水蒸汽透过率1.6g/m2.d，双85老化试验≥1000h，UV老化试验≥2000h。

实施例3：

UV固化耐候涂层的各物料及比重：80wt％丙烯酸树脂、10wt％甲基丙烯酸缩水甘油醚、3wt％引发剂Irgacure 1173、5wt％氧化铝(粒径2μm)、0.5wt％分散剂DISPERBYK-112、0.5wt％抗氧化剂168、0.5wt％抗水解剂Stabaxol-P100、0.5wt％二苯甲酮类抗老化剂。

首先，将60％的丙烯酸树脂，氧化铝加入到立式砂磨机中，采用粒径为3mm的玻璃珠为砂磨介质，周速为8m/sec的条件下砂磨5h，制得母液。然后，将母液与剩余原料在高速搅拌机上混合均匀，得到涂料。通过机头将涂料涂覆于表面电晕处理的PNT基材的一面，采用365nm波长的紫外光固化机进行固化，固化时间为30s，得到厚度为200μm的太阳能电池背板材料。

经检测：本实施例所制的太阳能电池背板的各性能参数如下：拉伸强度120MPa(TD)，118MPa(MD)，与EVA粘结强度58N/cm，局部放电电压850V，击穿电压51KV/mm，水蒸汽透过率2.5g/m².d，双85老化试验≥1000h，UV老化试验≥2000h。

从前述各实施例的结果可以得出，本发明制得的太阳能电池背板，其生产效率高，且整个生产过程中无有机溶剂挥发，符合绿色环保标准。同时，该背板制造成本较低，可替代目前成本较高、环境污染较大的背板产品，具有广阔的应用及发展前景。

以上对本发明的优选实施例作了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在上述具体实施方式、应用范围上均会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种使用UV固化耐候涂层的太阳能电池背板的制造方法，其特征是按如下步骤：

(2)、将部分耐候光敏树脂和填料通过砂磨机预先均匀混合得到母液；所述砂磨机的周速为8～15m/sec，砂磨介质采用α-珠子或者玻璃珠，粒径分布0.5～5mm，砂磨时间为1～5h；

(3)、将第(2)步的母液与剩余的耐候光敏树脂及第(1)步的活性稀释剂、引发剂、分散剂、抗氧化剂、抗水解剂、抗老化剂混合均匀得到涂料；

(4)、将第(3)步的涂料通过机头涂覆于经表面处理的基材的一面或两面，经UV固化后制得太阳能电池背板；所述UV固化采用特征紫外光，波长分布于300～400nm；所述UV固化的时间为5～60S。

2.如权利要求1所述的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：对基材的表面处理包括电晕或等离子处理。

3.如权利要求1所述的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：所述的耐候光敏树脂选自氟碳树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂的一种或多种的混合物。

4.如权利要求1所述的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：所述的活性稀释剂选自单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体的一种或多种的混合物；或者，所述的引发剂选自自由基引发剂、阳离子引发剂的一种或多种的混合物。

5.如权利要求1所述的太阳能电池背板的制造方法，其特征是：所述的分散剂类型是脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡的一种或是多种的混合物；或者，所述的抗氧化剂类型是受阻酚类、亚磷酸酯类、硫醚类、金属离子钝化剂类、胺类的一种或是多种的混合物；或者，所述的抗水解剂类型是单碳化二亚胺、聚碳化二亚胺的一种或是多种的混合物；或者，所述的抗老化剂类型是受阻胺类、苯丙唑类、二苯甲酮类的一种或是多种的混合物。