CN102642360A - 一种无氟太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池用耐高温层压定位电子胶带及其制备方法，该胶带包括胶粘层和基体层，基体层面上涂覆胶黏层，胶黏层为环氧树脂胶、聚酰胺胶、有机硅胶或丙烯酸树脂胶中的一种，基体层为改性聚乙烯（PE），包括50-100重量份PE、0-50重量份的聚酰胺（PA）、1-20重量份的抗紫外线助剂二氧化钛、0.1-10重量份的增韧剂EVA。根据本发明的太阳能电池用耐高温层压定位电子胶带可具有良好的耐候性、紫外线阻挡性和电绝缘性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池设备，特别涉及一种无氟太阳能电池背板及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，能源问题关系着各个国家的前途和命运。可再生能源吸引着越来越多人的关注，太阳能就是其中最有发展潜力的能源之一。目前，太阳能光伏发电已在许多国家得到了迅猛发展，其中所用背板材料对太阳能光伏电池起着关键性的作用。背板材料应该具有以下特点能抵御天气高低温变化、太阳紫外线、大气中水汽及化学物质等有害物质的不利影响，同时应具有很好的电子绝缘性、尺寸稳定性、与封装材料EVA有很好的粘结性、耐老化性在25年以上，从而能很好地保护太阳能电池组件内部的电池片发电正常。
目前太阳能电池背板中位于电气绝缘层两侧应用的主要是聚氟乙烯（PVF）和聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜，对绝缘背板的品质优劣起着决定性的作用。已有技术中，由杜邦公司生产的并且拥有专利的聚氟乙烯薄膜基本上垄断了用于构成绝缘背板的耐候层所用的材料市场，这些材料的成本高，且难于回收利用，不利于太阳能光伏发电平价上网的推广。因此，本专利研制了成本低高性能的无氟太阳能电池背板，该无氟太阳能电池背板便于回收利用，对环境无污染，符合当今社会能源发展的要求。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够解决上述技术问题中的至少一个技术问题的无氟太阳能电池背板及其制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种具有良好耐候性的无氟太阳能电池背板及其制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种具有阻挡紫外线的无氟太阳能电池背板及其制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种易于回收利用的无氟太阳能电池背板及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种无氟太阳能电池背板，其特征在于：该太阳能电池背板包括电气绝缘层PET薄膜基体层和两改性聚丙烯酸树脂涂层膜层。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的电气绝缘层PET薄膜基体层厚度为100-300um。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层膜层厚度为5-50um。
所述的的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层膜具有高的紫外光反射性和耐候性，涂层膜为均匀涂敷于PET薄膜上的涂层液，涂层液为改性聚丙烯酸树脂。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层液包括10-50重量份的有机溶剂、5-20重量份的聚丙烯酸树脂、1-10重量份的聚酰胺（PA）、0.1-5重量份的无机填料、0.1-5重量份的抗紫外线助剂、0.1-10重量份的抗氧化剂和1-20重量份的增韧剂。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的有机溶剂是乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、甲苯、二甲苯、异丙醇和丙酮中的一种或几种。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的聚丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酯丁酯、丙烯腈、丙烯酸-2-乙基己酯中的任意一种或几种的聚合物或共聚物。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的无机填料是滑石粉、碳酸钙、氧化钙、碳酸镁和硫酸钡中的至少一种，且无机填料的粒径范围是1μm-50μm。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的抗紫外线助剂是纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的至少一种，且抗紫外线助剂的平均粒径是5-500nm。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的抗氧化剂是亚磷酸酯类抗氧化剂、有机硫化物抗氧化剂和金属离子钝化剂中的至少一种。
所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的增韧剂是聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。
一种如上所述的无氟太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：它包括下述步骤：
1）将PET薄膜用等离子体设备进行处理；
2）将制备的涂层液均匀涂敷于PET薄膜两面；
3）将制备的背板在烘箱中50-150度烘干24小时。
所述的无氟太阳能电池背板的制备方法，其特征在于： PET薄膜表面经等离子体处理后达到50达因以上；涂层液用涂覆机均匀涂敷于PET薄膜面上。
附图说明
图1是实施例1-3和对比例1-3的太阳能电池背板的示意性剖视图。
图中：1、3-改性聚丙烯酸树脂涂层膜层，2-电气绝缘层PET薄膜基体层。
具体实施方式
本发明的无氟太阳能电池背板包括PET薄膜基体层和两涂层膜层。
PET薄膜基体层的厚度应保持在100-300um，厚度小于100um，则制备的背板不能满足电绝缘相关性能，厚度大于300um会使背板变得笨重，不便于操作也增加了太阳能光伏电池的成本。
涂层膜在背板中主要起的作用是保护PET薄膜基体层和阻挡紫外线，这就要求涂层膜具有强的耐老化性和阻挡紫外线的性能。如果涂层膜的厚度小于5um，那么制备的涂层背板在耐老化和抗紫外方面都不能满足要求。若涂层膜的厚度达到50um，那么涂层背板在耐老化和抗紫外方面就已能满足要求，厚度再厚成本增加，因此涂层膜的厚度范围是5-50um。
在各个实施例中，PA具有很高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦系数低，电绝缘性好，有自熄性，耐候性好。通过将聚丙烯酸树脂与PA共混，有望获得综合性能好的共混材料。涂层液各组分的重量要保持一定的比例关系。如果改性聚丙烯酸树脂含量少，则涂层膜与PET薄膜基体层的剥离力小；通过PA的加入可以增加涂层膜的耐候性和电绝缘性，但PA的加入量不宜过多，否则会造成涂层膜与PET薄膜基体层的剥离力的减小。
无机填料的粒径小于1μm，首先是填料成本的增加，其次是无机填料本身易于发生团聚，造成无机填料分散不均，最终影响背板的性能；粒径大于50μm时，无机填料不能很好的分散于改性聚丙烯酸树脂中，同时会造成薄膜抗撕裂强度的降低，使得背板的性能不能满足需要。无机填料重量份的多少也直接影响着背板的性能，因此无机填料应保持在0.1-5重量份。
和无机填料粒径原理相似，抗紫外线助剂的平均粒径是5-500nm。当抗紫外线助剂的含量少于0.1重量份时，抗紫外线效果会急剧变差。也就是说，将本发明的聚丙烯组合物中的抗紫外线助剂的含量设定为0.1重量份以上可以取得意料不到的技术效果。如果抗紫外线助剂的含量多于5重量份，则抗紫外线效果不会因为含量增多而增大，因此没有必要使抗紫外线助剂的含量超过5重量份。
亚磷酸酯类抗氧化剂包括苯胺亚磷酸酯类抗氧化剂，例如苯胺亚磷酸钠盐、苯胺亚磷酸钾盐、亚甲基苯胺亚磷酸钠盐、双苯胺亚磷酸铝盐、对苯二胺亚磷酸钠盐。如果抗氧化剂的量少于0.1重量份，则起不到抗氧化的效果。如果抗氧化剂的量多于10重量份，则抗氧化效果不会因为含量增多而增大，且会造成其它性能的下降。因此没有必要使抗氧化剂的含量超过10重量份。在一个优选的实施例中，抗氧化剂的添加重量份为0.1-10重量份。
在实施例中，当增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）的含量不足0.1重量份，则起不到增韧的效果；如果增韧剂的含量超过20重量份，则涂层液的韧性过强，同时使得其它性能（像背板的黄变性等）不符合对产品性能的要求。
对于涂层液的组成，各成分的重量要保持一定比例，只有比例适当，才能保证背板性能满足要求。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
请见图1，一种无氟太阳能电池背板，该背板由3层结构组成。
其中第一结构体1和第三结构体3均为改性聚丙烯酸树脂涂层膜层，厚度为20um；第二结构体2为PET薄膜基体层，厚度为250um。
无氟太阳能电池背板的制备包括：
1）制备涂层液。称取10重量份的乙酸乙酯，向其中依次加入以下物质： 20重量份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物，1重量份的PA，0.1重量份无机填料滑石粉，0.1重量份的抗紫外线助剂纳米二氧化钛， 0.1重量份的抗氧化剂亚磷酸酯类抗氧化剂，1重量份的增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯。每加一种物质搅拌均匀后，再加入下一种物质，最后搅拌该混合溶液至均匀状态，得到涂层液。
2）用涂覆机将制得的涂层液均匀涂覆于PET薄膜两面上，放入烘箱中烘干24h，温度保持在80度。最后得到无氟太阳能电池背板。
所述PET薄膜基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯瓷白膜。
所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物三者重量份比为2:1:1。
所述滑石粉细度200目，白度大于95%。
所述二氧化钛平均粒径为200nm。
所述亚磷酸酯类抗氧化剂包括苯胺亚磷酸酯类抗氧化剂，例如苯胺亚磷酸钠盐、苯胺亚磷酸钾盐、亚甲基苯胺亚磷酸钠盐、双苯胺亚磷酸铝盐、对苯二胺亚磷酸钠盐。
所述乙烯-醋酸乙烯酯分子量为5000-5000000。
实施例2
改变涂层液的配方，称取30重量份的乙酸乙酯，向其中依次加入以下物质： 10重量份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物，5重量份的PA，1重量份无机填料滑石粉，1重量份的抗紫外线助剂纳米二氧化钛， 2重量份的抗氧化剂亚磷酸酯类抗氧化剂，5重量份的增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯。每加一种物质搅拌均匀后，再加入下一种物质，最后搅拌该混合溶液至均匀状态，得到涂层液。
其它所述与实施例1相同，制备无氟太阳能电池背板，背板结构图同样见图1所示。
实施例3
改变涂层液的配方，称取50重量份的乙酸乙酯，向其中依次加入以下物质： 5重量份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物，10重量份的PA，5重量份无机填料滑石粉，5重量份的抗紫外线助剂纳米二氧化钛， 10重量份的抗氧化剂亚磷酸酯类抗氧化剂，20重量份的增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯。每加一种物质搅拌均匀后，再加入下一种物质，最后搅拌该混合溶液至均匀状态，得到涂层液。
其它所述与实施例1相同，制备无氟太阳能电池背板，背板结构图同样见图1所示。
对比例1
同样见图1，一种无氟太阳能电池背板，该背板由3层结构组成。
其中第一结构体1和第三结构体3均为改性聚丙烯酸树脂涂层膜，厚度为20um；第二结构体2为PET薄膜基体层，厚度为250um。
无氟太阳能电池背板的制备包括：
1）制备涂层液。称取10重量份的乙酸乙酯，向其中依次加入以下物质： 30重量份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物，0.5重量份的PA，12重量份无机填料滑石粉，0.1重量份的抗紫外线助剂纳米二氧化钛， 0.1重量份的抗氧化剂亚磷酸酯类抗氧化剂，1重量份的增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯。每加一种物质搅拌均匀后，再加入下一种物质，最后搅拌该混合溶液至均匀状态，得到涂层液。
2）用涂覆机将制得的涂层液均匀涂覆于PET薄膜两面上，放入烘箱中烘干24h，温度保持在80度。最后得到无氟太阳能电池背板。
所述PET薄膜基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯瓷白膜。
所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物三者重量份比为2:1:1。
所述滑石粉细度200目，白度大于95%。
所述二氧化钛平均粒径为200nm。
所述亚磷酸酯类抗氧化剂包括苯胺亚磷酸酯类抗氧化剂，例如苯胺亚磷酸钠盐、苯胺亚磷酸钾盐、亚甲基苯胺亚磷酸钠盐、双苯胺亚磷酸铝盐、对苯二胺亚磷酸钠盐。
所述乙烯-醋酸乙烯酯分子量为5000-5000000，
对比例2
改变对比例1涂层液的配方，称取50重量份的乙酸乙酯，向其中依次加入以下物质： 1重量份甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚物，20重量份的PA，0.1重量份无机填料滑石粉，12重量份的抗紫外线助剂纳米二氧化钛， 0.1重量份的抗氧化剂亚磷酸酯类抗氧化剂，1重量份的增韧剂乙烯-醋酸乙烯酯。每加一种物质搅拌均匀后，再加入下一种物质，最后搅拌该混合溶液至均匀状态，得到涂层液。
其它所述与对比例1相同，制备无氟太阳能电池背板，背板结构图见图1所示。
对比例3
改变实施例2 无氟太阳能电池背板涂层膜厚度，结构图同样见图1，其中第一结构体1和第三结构体3均为改性聚丙烯酸树脂涂层膜，厚度为2um；第二结构体2为PET薄膜基体层，厚度为250um。
其它所述与实施例2相同制备无氟太阳能电池背板。
对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3进行了背板性能测试，相关结果见表1。
从表中可以看出，涂层液配方对无氟太阳能电池背板的性能影响很大。实施例2的效果最佳，是因为PET薄膜基体层和涂层膜的厚度选择适宜，并且涂层液中各成分的比例符合本发明的配方比例。
Claims (9)
1.一种无氟太阳能电池背板，其特征在于：该太阳能电池背板包括电气绝缘层PET薄膜基体层和两改性聚丙烯酸树脂涂层膜层。
2.根据权利要求1所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的电气绝缘层PET薄膜基体层厚度为100-300um。
3.根据权利要求1所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层膜层厚度为5-50um。
4.根据权利要求1所述的的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层膜具有高的紫外光反射性和耐候性，涂层膜为均匀涂敷于PET薄膜上的涂层液，涂层液为改性聚丙烯酸树脂。
5.根据权利要求4所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的涂层液包括10-50重量份的有机溶剂、5-20重量份的聚丙烯酸树脂、1-10重量份的聚酰胺、0.1-5重量份的无机填料、0.1-5重量份的抗紫外线助剂、0.1-10重量份的抗氧化剂和1-20重量份的增韧剂。
6.根据权利要求5所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的有机溶剂是乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、甲苯、二甲苯、异丙醇和丙酮中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的无氟太阳能电池背板，其特征在于：所述的聚丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酯丁酯、丙烯腈、丙烯酸-2-乙基己酯中的任意一种或几种的聚合物或共聚物。
8.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的无氟太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：它包括下述步骤：
1）将PET薄膜用等离子体设备进行处理；
2）将制备的涂层液均匀涂敷于PET薄膜两面；
3）将制备的背板在烘箱中50-150度烘干24小时。
9.根据权利要求8所述的无氟太阳能电池背板的制备方法，其特征在于： PET薄膜表面经等离子体处理后达到50达因以上；涂层液用涂覆机均匀涂敷于PET薄膜面上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHEJIANG NANLIDA ELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI XINGUAN RUBBER MATERIAL CO., LTD. Effective date: 20130408 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201599 JINSHAN, SHANGHAI TO: 325802 WENZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130408 Address after: Longgang Cangnan County of Wenzhou City, Zhejiang province 325802 Zhenjiang Road No. 298-8 Applicant after: Zhejiang Nanlida Electronic Technology Co., Ltd. Address before: 201599 Shanghai city Jinshan District New Rural Town East Road No. 155 Applicant before: Shanghai Xinguan Rubber Material Co., Ltd. |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120822 |