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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池背板材料及其制备方法及产品，包括改性PVDF及改性PET；按重量份数计算，改性PVDF由70～80份PVDF，5～20份改性用聚合树脂Ⅰ，0.5～5份无机填料Ⅰ以及0.1～0.2份改性助剂组成；改性PET由70～80份PET，5～15份改性用聚合树脂Ⅱ，0.5～10份无机填料Ⅱ以及0.1～0.2份改性助剂组成。本发明利用改性树脂、无机填料及改性助剂分别对PET及PVDF进行改性，使他们在共挤出后形成的结构中获得更好的力学性能，增加层与层间的粘结性能，耐候性和对水汽及氧的阻隔性能，保证太阳能电池背板使用寿命高于25周年以上。

Description

太阳能电池背板材料及其制备方法及产品
技术领域
本发明涉及材料科学领域，尤其是一种高分子材料及其制备方法及产品。 
背景技术
由于采用太阳能光伏电池组件产生电能是一种清洁、绿色、可持续的电能来源方式，受到各国的重视。目前，中国是世界太阳能电池组件生产第一大国，超过全球产能的50%。太阳能电池组件是长期放置于户外工作的电器产品，环境中的水汽、氧、紫外光都会对其中的电子元件产生损害，特别是水蒸气的进入会透过太阳能背板进入到内侧，水蒸气的渗透会影响到EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）的粘结性能，导致背板与EVA脱离，进而使更多湿气直接接触电池片而使电池片被氧化。因此，背板除发挥基本的保护作用，还要求具有25年以上的可靠的电绝缘性能、氧阻隔性能、水阻隔性能、耐老化性能。目前背板的生产方法主要是将聚氟乙烯（PVF）黏贴或涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基体的上下表面形成“三明治”结构。但是，这些方法生产的太阳能电池背板长期暴露于户外，容易发生层分离或破损，老化变坏。一旦PVF层遭到破坏或与PET层发生分离，容易使得背板失去对水蒸气，氧的阻隔性能，其它性能也因此变坏。同时由于以上技术在制备过程中需采用粘合剂或溶剂，成本提高，且生产过程会产生一定污染。 
发明内容
本发明的目的是：提供一种太阳能电池背板材料及制备方法及产品，它可有效提高使用寿命，而无需使用粘结剂或附加底层，仅需少量溶液溶解涂布，并且生产成本低廉，绿色环保，性能优异，以克服现有技术的不足。 
本发明是这样实现的：太阳能电池背板材料，包括改性PVDF及改性PET；按重量份数计算，改性PVDF由70～80份PVDF，5～20份改性用聚合树脂Ⅰ，0.1～0.2份无机填料Ⅰ以及0.5～5份改性助剂组成；改性PET由70～80份PET，5～15份改性用聚合树脂Ⅱ，0.5～10份无机填料Ⅱ以及0.1～0.2份改性助剂组成。 
所述的改性用聚合树脂Ⅰ是经丙烯酸类极性分子及含羧酸基或磺酸基的有机分子改性的聚偏氟乙烯产物，聚酰胺或聚乙烯中的一种或几种的组合，改性用聚合树脂Ⅰ在PVDF中的微观形态可为球形、椭球形及片状。 
所述的无机填料Ⅰ为碳酸钙、二氧化钛或二氧化硅中的一种或几种的组合。 
所述的改性用聚合树脂Ⅱ为聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种的组合。 
所述的无机填料Ⅱ为蒙脱土，滑石粉，碳酸钙或二氧化钛中的一种或几种的组合。 
所述的改性助剂为等量的抗氧剂及抗紫外剂的组合。 
太阳能电池背板的制备方法，通过聚合物微纳层叠共挤装置将改性PVDF及改性PET进行共挤出，形成PET层和PVDF层交替的微纳结构，获得太阳电池背板材料；在太阳电池背板材料的上下表层涂覆含氟树脂，并对含氟树脂作交联固化处理，使含氟树脂在太阳电池背板材料表面形成保护膜，从而获得成品。 
对含氟树脂作交联固化处理的方法为紫外辐照固化或红外辐照固化。 
太阳能电池背板，包括PET层和PVDF层，PET层和PVDF层的层数相同，PET层和PVDF层的总层数为2～2200层；在最外侧的PET层和PVDF层上设有含氟树脂保护膜。 
PET层和PVDF层的单层厚度均为50nm～10μm；含氟树脂保护膜的厚度为10～30μm。 
聚偏氟乙烯（PVDF），分子式为-(C2H2F2)n-。 
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），分子式为[-CH2-CH2-O-C(=O)-ph-C(=O)O-]n。 
由于采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明利用改性树脂、无机填料及改性助剂分别对PET及PVDF进行改性，使它们在共挤出后形成的结构中获得更好的力学性能，增加层与层间的粘结性能，耐候性和对水汽及氧的阻隔性能，保证太阳能电池背板使用寿命高于25周年以上；本发明的方法工艺简单，可工业化连续生产，成本低廉，对氧和水汽的阻隔性能优异，耐候性能优异，力学性能优异。
附图说明
附图1为本发明的实施例1的结构示意图； 
附图2为本发明的实施例2的结构示意图； 
附图3为本发明的实施例3的结构示意图。 
具体实施方式
本发明的实施例1：太阳能电池背板的制备，按重量份数计算，将75份PVDF，5份聚偏氟乙烯，10份聚酰胺，0.3份金红石型二氧化钛，3份二氧化硅，0.1份抗氧剂1010及0.1份紫外吸收剂UV-531进行共混挤出造粒，获得改性PVDF材料；将75份PET，2份聚萘二甲酸乙二醇酯，10份聚碳酸酯，1份金红石型二氧化钛，5份蒙脱土，0.1份抗氧剂1010及0.1份紫外吸收剂UV-531进行共混挤出造粒，获得改性PET材料；通过现有的聚合物微纳层叠共挤装置将改性PVDF及改性PET进行共挤出，形成PET层1和PVDF层2交替的微纳结构，PET层1和PVDF层2均为500层，它们的总层数为1000层，获得太阳电池背板材料；在太阳电池背板材料的上下表层涂覆聚偏氟乙烯，并对聚偏氟乙烯进行紫外辐照固化，使其交联固化，使聚偏氟乙烯在太阳电池背板材料表面形成保护膜3，从而获得如图1所示的成品；其中PET层1和PVDF层2的单层厚度均为5μm；含氟树脂保护膜3的厚度为20μm。 
本发明的实施例2：太阳能电池背板的制备，按重量份数计算，将70份PVDF，2份聚酰胺，3份聚乙烯，0.3份金红石型二氧化钛，0.2份二氧化硅，0.05份抗氧剂1067及0.5份紫外吸收剂UV-326进行共混挤出造粒，获得改性PVDF材料；将70份PET，2份聚萘二甲酸乙二醇酯，3份聚对苯二甲酸丁二醇酯，0.2份金红石型二氧化钛，0.3份碳酸钙，0.05份抗氧剂1067及0.5份紫外吸收剂UV-326进行共混挤出造粒，获得改性PET材料；通过现有的聚合物微纳层叠共挤装置将改性PVDF及改性PET进行共挤出，形成PET层1和PVDF层2交替的微纳结构，PET层1和PVDF层2均为1层，它们的总层数为2层，获得太阳电池背板材料；在太阳电池背板材料的上下表层涂覆聚四氟乙烯，并对聚四氟乙烯进行紫外辐照固化，使其交联固化，使聚四氟乙烯在太阳电池背板材料表面形成保护膜3，从而获得如图2所示的成品；其中PET层1和PVDF层2的单层厚度均为10μm；含氟树脂保护膜3的厚度为30μm。 
本发明的实施例3：太阳能电池背板的制备，按重量份数计算，将80份PVDF，5份聚偏氟乙烯，5份聚酰胺，10份聚乙烯，0.5份金红石型二氧化钛，2份碳酸钙，2.8份二氧化硅，0.1份抗氧剂1024及0.1份紫外吸收剂UV-9UV-P进行共混挤出造粒，获得改性PVDF材料；将80份PET，5份聚萘二甲酸乙二醇酯，5份聚碳酸酯，5份聚对苯二甲酸丁二醇酯，2份金红石型二氧化钛，2份蒙脱土，2份滑石粉，4份碳酸钙，0.1份抗氧剂1024及0.1份紫外吸收剂UV-9UV-P进行共混挤出造粒，获得改性PET材料；通过现有的聚合物微纳层叠共挤装置将改性PVDF及改性PET进行共挤出，形成PET层1和PVDF层2交替的微纳结构，PET层1和PVDF层2均为1100层，它们的总层数为2200层，获得太阳电池背板材料；在太阳电池背板材料的上下表层涂覆聚六氟丙烯，并对聚六氟丙烯进行红外辐照固化，使其交联固化，使聚六氟丙烯在太阳电池背板材料表面形成保护膜3，从而获得如图3所示的成品；其中PET层1和PVDF层2的单层厚度均为50nm；含氟树脂保护膜3的厚度为10μm。 
除了在以上实施例中使用的抗紫外剂外，还可以使用紫外吸收剂UV-327、UV-328、UV-329、光稳定剂622、770、944。 
为了验证本发明的效果，将三个实施例获得的产品进行实验测试： 
制备的样品测试结果如下表1：
表1
Figure 438030DEST_PATH_IMAGE001
上表中：
1. 水蒸气透过率测试：
水蒸气透过率测试采用Mocon Permatran-W 3/33型水蒸气透过测试仪，依据标准ATSM 1249进行测试。
2. 氧气透过率测试 
氧气透过率测试采用MOCON OxyTraQ 型氧气渗透率测试仪，依据标准ASTMD3985-1995进行测试。
3. 耐候性测试： 
使用上海迈捷实验设备有限公司的SN-900型氙灯老化试验箱，依据标准ISO 4892-2进行测试。
4. 涂层附着力测试： 
依据标准ASTM 3359进行测试。
从以上测试结果表明，采用本发明制备的含氟太阳能电池背板性能优异，可完全达到太阳能光伏组件背板材料的要求。 

Claims (10)

1.一种太阳能电池背板材料，其特征在于：包括改性PVDF及改性PET；按重量份数计算，改性PVDF由70～80份PVDF，5～20份改性用聚合树脂Ⅰ，0.5～5份无机填料Ⅰ以及0.1～0.2份改性助剂组成；改性PET由70～80份PET，5～15份改性用聚合树脂Ⅱ，0.5～10份无机填料Ⅱ以及0.1～0.2份改性助剂组成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板材料，其特征在于：所述的改性用聚合树脂Ⅰ是经丙烯酸类极性分子及含羧酸基或磺酸基的有机分子改性的聚偏氟乙烯产物，聚酰胺或聚乙烯中的一种或几种的组合，改性用聚合树脂Ⅰ在PVDF中的微观形态可为球形、 椭球形及片状。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板材料，其特征在于：所述的无机填料Ⅰ为碳酸钙、二氧化钛或二氧化硅中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板材料，其特征在于：所述的改性用聚合树脂Ⅱ为聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板材料，其特征在于：所述的无机填料Ⅱ为蒙脱土，滑石粉，碳酸钙或二氧化钛中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池背板材料，其特征在于：所述的改性助剂为等量的抗氧剂及抗紫外剂的组合。
7.一种采用权利要求1所述的太阳能电池背板材料的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：通过聚合物微纳层叠共挤装置将改性PVDF及改性PET进行共挤出，形成PET层和PVDF层交替的微纳结构，获得太阳电池背板材料；在太阳电池背板材料的上下表层涂覆含氟树脂，并对含氟树脂作交联固化处理，使含氟树脂在太阳电池背板材料表面形成保护膜，从而获得成品。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：对含氟树脂作交联固化处理的方法为紫外辐照固化或红外辐照固化。
9.一种采用权利要求7所述的太阳能电池背板的制备方法所制备得到的太阳能电池背板，包括PET层（1）和PVDF层（2），其特征在于：PET层（1）和PVDF层（2）的层数相同，PET层（1）和PVDF层（2）的总层数为2～2200层；在最外侧的PET层（1）和PVDF层（2）上设有含氟树脂保护膜（3）。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池背板，其特征在于：PET层（1）和PVDF层（2）的单层厚度均为50nm～10μm；含氟树脂保护膜（3）的厚度为10～30μm。
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