CN102632668B

CN102632668B - 一种太阳能电池封装膜及其制备方法

Info

Publication number: CN102632668B
Application number: CN201210120133.3A
Authority: CN
Inventors: 王亚; 王婧; 宗少杰; 张恒; 张永明
Original assignee: Shandong Dongyue Polymer Material Co Ltd
Current assignee: Shandong Dongyue Polymer Material Co Ltd
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: CN102632668A

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池封装膜及其制备方法。该太阳能电池封装膜是在聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合，所述耐候层是通过将氟塑料、无机填料、功能助剂混合后挤出造粒，再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；所述氟塑料为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物。本发明的太阳能电池封装膜，性能优异，且该背板膜结构紧密，生产工序少，成本低。

Description

一种太阳能电池封装膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池封装膜及其制备方法。

技术背景

太阳能电池背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，需具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性能。由于背板在光伏组件中起着决定太阳能电池使用寿命的重要作用，近年来随着光伏行业的兴起，背板行业也成为人们关注的热点。太阳能光伏电池背板目前比较常用的结构有TPT结构和TPE结构，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分为聚氟乙烯(PVF)薄膜、P指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)薄膜，三层薄膜间用合适的粘结剂粘结。TPT结构指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜结构，TPE结构指PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜结构。但是，PVF加工困难，制备工艺复杂，成本较高，常用的PVF在国际上被美国杜邦公司垄断。

针对上述不足，已有技术提出采用另外的氟膜代替PVF膜，例如中国专利文件CN101582459A(CN200910053911.X)提供的一种以改性聚偏氟乙烯合金层为耐候保护层的太阳能电池背板，包括依次粘接的第一耐候层、第一粘接层、结构增强层、第二粘接层和第二耐候层，第一耐候层和第二耐候层均为聚偏氟乙烯与无机材料的共混塑料合金层，结构增强层是聚对苯二甲酸乙二醇酯层，第一粘接层和第二粘接层是聚氨酯胶层、聚丙烯酸酯胶层或环氧胶层。该方法制备的耐候层由于无机填料的加入，不能保持PVDF膜原有的优良性能，会降低PVDF膜的水蒸气透过率等性能。

中国专利文件CN101177514A(CN200710185202.8)提供一种太阳能电池背板，该背板包括基材和含氟聚合物层，含氟聚合物层组分为：含氟树脂、改性树脂、聚合物填料、无机填料和溶剂。该本发明是将含氟塑料与聚合物填料、无机填料等在溶剂中进行混合，制备含氟塑料溶液，然后涂覆到基材表面以制备复合膜。但该方法存在溶剂残留及溶剂污染等问题，并且对涂覆技术要求极高。因此，需要改善含氟塑料耐候层的表面黏附性以解决氟塑料作为耐候层在使用过程中易脱落而影响电池使用寿命的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、性能指标高、易于加工制造的太阳能电池封装膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

太阳能电池封装膜，包括耐候层和聚酯基层，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；所述耐候层为含氟材料层，是通过将氟塑料、无机填料、功能助剂混合后挤出造粒，再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；其中，所述氟塑料为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物，占耐候层质量的70-90wt％；所述无机填料为含钛、铝、锡、硅元素的氧化物，占耐候层质量的10-30wt％；所述的功能助剂占耐候层质量的0-2wt％。

所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物中，乙烯与四氟乙烯之和占共聚物的摩尔比为90-99.9％，乙烯与四氟乙烯之间的摩尔比为(30～70)∶(70～30)；六氟丙烯与1，2，2-三氟苯乙烯之和在共聚物中的摩尔比为0.1-10％，六氟丙烯与1，2，2-三氟苯乙烯之间的摩尔比为(10～90)∶(90～10)。

优选的，所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物中，四氟乙烯摩尔百分含量为46～55％；乙烯摩尔百分含量为36～44％；六氟丙烯摩尔含量为3～7％；1，2，2-三氟苯乙烯摩尔百分含量为1～7％。各成分摩尔百分含量之和为100％。

所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物可按现有技术的任一种共聚反应制备，如溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等。优选的，将乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯四种单体按配比混合，采用溶液聚合法在有机溶剂中进行共聚反应制得的共聚物，溶剂选自氟碳溶剂或氟氯烷烃以及其它合适的反应溶剂。

所述的功能助剂包括抗氧剂、光稳定剂、光吸收剂、偶联剂之一或组合，其中抗氧剂、光稳定剂、光吸收剂、偶联剂均按本领域常规选择。抗氧剂选自受阻酚类、光稳定剂选自受阻胺类、光吸收剂选自苯酮类或苯并三唑类、偶联剂选自硅烷类偶联剂。

所述的功能助剂的进一步优选如下：抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂BHT；光稳定剂选自光稳定剂770或光稳定剂622LD；光吸收剂选自光吸收剂UV-P或光吸收剂UV-O；偶联剂选自硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH560或硅烷偶联剂KH550。

根据本发明优选的，所述无机填料为纳米级的二氧化钛、二氧化硅或三氧化二铝。

所述的聚酯基层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等具有良好机械性能的聚合物或其共混物，厚度为50-250μm。

所述的含氟材料层厚度为5-30μm；含氟材料层是将氟塑料与聚合物填料、无机填料、功能助剂的共混塑料层。

所述胶黏剂为环氧胶、丙烯酸胶或聚氨酯胶中的一种，胶黏剂粘结层厚度为2-25μm。

根据本发明进一步优选的，所述含氟材料层中，所述乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物占耐候层质量的78-89wt％；所述无机填料为TiO₂，占耐候层质量的10-20wt％；所述的功能助剂占耐候层质量的1-2wt％。各组分的质量百分比之和为100％。

本发明所述的太阳能电池封装膜的制备方法，步骤如下：

(1)将耐候层各组分按比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起。将混合好的物料进行流延挤出或吹膜，制成耐候层薄膜；

(2)通过涂胶机将胶黏剂均匀涂覆在聚酯基层薄膜两侧，然后将步骤(1)制备的耐候层薄膜粘附在基层薄膜两侧，压延凝胶后，得到依次为耐候层、胶黏剂粘结层、聚酯基层、胶黏剂粘结层、耐候层复合结构的背板膜产品。

本发明所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物是一种改性的ETFE(聚四氟乙烯-乙烯共聚物)氟塑料，作为耐候层，该改性的ETFE具有优良的机械性能、耐化学性和耐老化性能，且粘附性能好，是太阳能电池封装膜耐候层的优选材料。

本发明的太阳能电池封装膜，所述耐候层是改性的ETFE氟塑料与无机填料、功能助剂的共混层，通过挤出流延或吹膜的方式制的得到含氟材料薄膜，用胶黏剂与聚酯基层薄膜粘结而制成太阳能电池封装膜。此背板膜结构简单，材料易得，且性能优良，符合对背板的要求，对太阳能电池行业有非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明太阳能电池封装膜的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。除有明确限定外，实施例中的物料百分比为质量百分比。

实施例1：太阳能电池封装膜的结构如图1所示，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；由上往下依次为耐候层1、粘结层2、聚酯基层3、粘结层2、耐候层1。

耐候层1为氟塑料88％与无机填料10％、功能助剂2％的混合物制成的薄膜，厚度为25μm。无机填料为纳米级TiO₂粉，功能助剂为抗氧剂1010 0.5％、光稳定剂770 0.5％、光吸收剂UV-P 0.5％、硅烷偶联剂KH560 0.5％。所述氟塑料为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物，共聚物中四氟乙烯成份摩尔百分含量为49％；乙烯成份摩尔百分含量为43.8％；六氟丙烯成分摩尔含量为5.5％；三氟苯乙烯成分摩尔百分含量为3.7％。

粘结层2为聚氨酯胶层，厚度为25μm。

聚酯层3为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为250μm。

制备步骤如下：

(1)耐候层薄膜的制备方法：将耐候层各组分按上述比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起。将混合好的物料进行流延挤出，制成厚度25μm的耐候层薄膜。

(2)背板膜的制备：通过涂胶机将胶黏剂聚氨酯胶均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜两侧面为粘结层2，然后将耐候层1薄膜粘附在PET薄膜层两侧的粘结层上。

实施例2-3：背板膜的结构和制备方法如实施例1所述，所不同的是：耐候层中乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物(改性的ETFE)、TiO₂的质量比例不同，其它成分及比例相同。

实施例2的共聚物中四氟乙烯成份占摩尔百分含量为50.5％；乙烯成份占摩尔百分含量为36.8％；六氟丙烯含量占6.9％；三氟苯乙烯成分占摩尔百分含量为5.8％。

实施例3的共聚物中四氟乙烯成份占摩尔百分含量为54.3％；乙烯成份占摩尔百分含量为41.5％；六氟丙烯成份占摩尔百分含量为3.2％，三氟苯乙烯成份占摩尔百分含量为1.2％。

耐候层中物料的质量比例如下表所示

表1、产品耐候层中物料比例

以上实施例1-3制备的复合膜按下表2中的标准检测可知，所述复合膜机械性能优异，耐老化性能好，结果列于表2。

表2、产品性能

实施例4：太阳能电池封装膜的结构如图1所示。聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；由上往下依次为耐候层1、粘结层2、聚酯基层3、粘结层2、耐候层1。

耐候层1为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物(改性的ETFE)83％与无机填料15％、功能助剂1％的混合物，厚度为20μm。无机填料为SiO₂，功能助剂为抗氧剂1076 0.3％、光稳定剂770 0.2％、光吸收剂UV-O 0.2％和硅烷偶联剂KH550 0.3％。粘结层2为环氧胶层，厚度为20μm。聚酯基层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度为200μm。乙烯-四氟共聚物中的各单体比例和实施例1相同。

制备步骤如实施例1。

实施例5：太阳能电池封装膜的结构如图1所示。

耐候层1为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物(改性的ETFE)78％与无机填料20％、功能助剂0.6％的混合物。无机填料为Al₂O₃粉，功能助剂：抗氧剂BHT0.2％，光稳定剂622LD 0.1％，光吸收剂UV-9 0.1％，硅烷偶联剂KH570 0.2％，厚度为10μm。粘结层2为丙烯酸胶层，厚度为15μm。聚酯层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度为100μm。制备步骤如实施例1。共聚物中的各单体比例和实施例1相同。

以上实施例4-5制备的复合膜按下表3中的标准检测可知，本复合膜机械性能优异，耐老化性能好，结果列于表3。

表3、产品性能

实施例中的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物可市场购买，也可按公知方法制备。例如将乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯四种单体按配比混合，按现有技术溶液聚合法，在氟碳溶剂中进行共聚反应，引发剂采用过氧化全氟丁酰基化合物。实施例中的其它原料均为市购产品。

Claims

1.一种太阳能电池封装膜的制备方法，所述太阳能电池封装膜包括耐候层和聚酯基层，所述聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与所述耐候层复合；其特征在于，所述耐候层为氟塑料88%与无机填料10%、功能助剂2%的混合物制成的薄膜，厚度为25μm；

所述无机填料为纳米级TiO₂粉，所述功能助剂为抗氧剂1010 0.5%、光稳定剂770 0.5%、光吸收剂UV-P 0.5%、硅烷偶联剂KH560 0.5%；

所述氟塑料为乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1,2,2-三氟苯乙烯的共聚物，所述共聚物中四氟乙烯成份占摩尔百分含量为50.5%；乙烯成份占摩尔百分含量为36.8%；六氟丙烯含量占摩尔百分含量为6.9%；1,2,2-三氟苯乙烯成分占摩尔百分含量为5.8%；

所述粘结层为聚氨酯胶层，厚度为25μm；

所述聚酯基层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为250μm；

所述太阳能电池封装膜的制备步骤如下：

（1）耐候层薄膜的制备：将耐候层各组分按上述比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起，将混合好的物料进行流延挤出，制成厚度25μm的耐候层薄膜；

（2）封装膜的制备：通过涂胶机将聚氨酯胶均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜两侧面作为粘结层，然后将耐候层薄膜粘附在PET薄膜层两侧的粘结层上。