CN102800725A - 一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜及其加工工艺 - Google Patents

一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，包括由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物所构成的表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和EVA的共熔物所构成的底层。本发明提供的降冰片烯共聚物太阳电池背膜具有耐湿热老化，耐撕裂，耐水解，高的水蒸气阻隔性、高绝缘性能，高强度、尺寸稳定，易加工成型的特点，有利于保护太阳电池组件，延长太阳电池的使用寿命。

Description

一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜及其加工工艺
技术领域
本发明涉及太阳电池背膜领域，特别涉及一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜。同时还涉及一种该太阳电池背膜的加工工艺。
背景技术
太阳电池背膜是太阳电池不可或缺的组成部分，背膜是电池背面的保护材料，用于支撑、固定太阳电池，并起到保护太阳电池组件的作用。由于电池背膜位于太阳电池组件的背面的最外层，在长期的户外使用中容易脆化，不能有效的保护太阳电池组件长期使用。制作背膜的材料需要具有良好的硬度，否则在太阳电池组件生产过程中容易造成褶皱等问题，造成组件的缺陷或失效。同时，还要求背膜具有良好的抗环境侵蚀能力，具有耐湿热老化性，耐撕裂，耐水解性，耐腐蚀性能，以及持续抵御光照射的能力。
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的不足，提供一种具有耐湿热老化，耐撕裂，耐水解，高的水蒸气阻隔性、高绝缘性能，高强度、尺寸稳定，易加工成型的降冰片烯共聚物太阳电池背膜，有利于保护太阳电池组件，延长太阳电池的使用寿命。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的加工工艺，该加工工艺方法简单便捷。
根据本发明提供的一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的主要技术方案为：所述背膜包括由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物所构成的表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和EVA的共熔物所构成的底层。
本发明提供的一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜还采用如下附属技术方案：
所述降冰片烯共聚物指的是降冰片烯和烯烃化合物、或降冰片烯和丙烯酸酯共聚合而形成的共聚物。
所述烯烃化合物选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯或辛烯中的一种或几种。
所述丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。
所述降冰片烯共聚物是经过有机硅偶联剂处理的。
所述有机硅偶联剂选自Y(CH2)nSiX3，n为0~3,Y为乙烯基、烯丙基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基有机官能团,X是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。
所述基层的厚度为0.1mm-10mm，所述表层的厚度为0.005mm-0.10mm，所述底层的厚度为0.005mm-0.10mm。
所述降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.5:1-2.2:1。
本发明还提供了一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：
（1）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物共熔形成共熔物；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA共熔形成共熔物；
（3）将步骤（1）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的上表面形成表层，将步骤（2）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的下表面形成底层。
本发明还提供了一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：
（1）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物作为表层；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA的共熔物作为底层；
（3）在180℃-240℃条件下，将所述表层、由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层、以及所述底层进行三元共挤，形成所述背膜。
根据本发明提供的一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜及其加工工艺，具有以下突出的优点：
（1）采用降冰片烯共聚物作为背膜的原料，使得背膜具有耐湿热老化，耐撕裂，高的水蒸气阻隔性，尺寸稳定性能；
（2）通过本发明的加工工艺制备的太阳电池背膜各层的粘结性好，且这种工艺可实现连续化生产，提高了生产效率，降低了成本。
附图说明：
图1是本发明的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式：
本发明中，PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，PP是聚丙烯，EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物，降冰片烯共聚物是经过有机硅偶联剂处理的，有机硅偶联剂选自Y(CH2)nSiX3，n为0~3,Y为乙烯基、烯丙基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基、脲基等有机官能团,X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等。
参见图1，按照本发明提供的降冰片烯共聚物太阳电池背膜，包括由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层1，位于所述基层1的上表面的基于降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物所构成的表层2，位于所述基层1的下表面的基于降冰片烯共聚物和EVA的共熔物所构成的底层3。所述降冰片烯共聚物是降冰片烯和烯烃化合物（选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯或辛烯中的一种或几种）、或降冰片烯和丙烯酸酯（选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种）共聚合而形成的共聚物，通过调节降冰片烯和烯烃化合物或丙烯酸酯之间的比例得到的共聚物，可以克服各材料自身的劣势，赋予共聚物优良的性能，从而使背膜具有耐湿热老化，耐撕裂，高的水蒸气阻隔性，高强度，尺寸稳定，易加工成型的突出特点；PET具有优良的耐候性、尺寸稳定性以及电绝缘性，PP具有优良的耐湿热性、电绝缘性以及抗冲击性，两种材料都非常适合作为背膜的基层；降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物作为表层2，还能发挥含氟涂层的优点：具有很好的耐候性，耐水性，氧阻隔性，并且有自清洁性，使得本发明背膜的阻隔性能、整体防潮性能和耐候性能更好，可以充分满足太阳电池背膜的需求；降冰片烯共聚物和EVA的共熔物作为底层3，使得背膜具有良好的粘结性，提高了本发明太阳电池背膜的牢靠性。
本发明中所述基层1的厚度为0.1mm-10mm，其中，优选为0.5mm-8.0mm。具体数值可以选为0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm。将所述基层1的厚度限定在上述范围内，可以更好的使基层1发挥作用，进一步提高背膜的绝缘性。该优选方案及具体数值的选择能够更好的满足对于基层1的性能的要求。
本发明中所述表层2的厚度为0.005mm-0.10mm，其中，优选为0.01mm-0.08mm。具体数值可以选为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm。将所述表层2的厚度限定在上述范围内，可以更好的使表层2发挥作用，使背膜具有较高的强度，同时，也利于加工和整体性能的提高。
本发明中所述底层3的厚度为0.005mm-0.10mm，其中，优选为0.01mm-0.08mm。具体数值可以选为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm。将所述底层3的厚度限定在上述范围内，可以更好的使底层3发挥作用，使背膜具有较高的粘结性。
本发明的所述降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1:1-1.5:1，其中，优选为1.1:1-1.4:1，具体数值可以选为1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1；所述降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.5:1-2.2:1，其中，优选为1.6:1-2.0:1，具体数值可以选为1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2.0:1。
实施例一：
太阳电池背膜基层1的厚度为0.1mm，所述基层1由PET构成，表层2的厚度为0.005mm，底层3的厚度为0.005mm，表层2中的降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1:1，底层3中的降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.5:1。
实施例二：
太阳电池背膜基层1的厚度为2.0mm，所述基层1由降冰片烯共聚物构成，表层2的厚度为0.01mm，底层3的厚度为0.01mm，表层2中的降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1.1:1，底层3中的降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.6:1。
实施例三：
太阳电池背膜基层1的厚度为6.0mm，所述基层1由PP构成，表层2的厚度为0.03mm，底层3的厚度为0.03mm，表层2中的降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1.2:1，底层3中的降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.7:1。
实施例四：
太阳电池背膜基层1的厚度为8.0mm，所述基层1由PET构成，表层2的厚度为0.07mm，底层3的厚度为0.07mm，表层2中的降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1.3:1，底层3中的降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.8:1。
实施例五：
太阳电池背膜基层1的厚度为10.0mm，所述基层1由降冰片烯共聚物构成，表层2的厚度为0.10mm，底层3的厚度为0.10mm，表层2中的降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1.5:1，底层3中的降冰片烯共聚物和EVA的重量比为2.2:1。
在上述实施例1-5中，所述降冰片烯共聚物指的是降冰片烯和乙烯的共聚物，通过调节降冰片烯和乙烯之间的比例得到的共聚物，可以克服材料自身的劣势，赋予共聚物优良的性能。其中，乙烯可以替换为乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯或辛烯中的一种或几种，还可以替换为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种，因而可以形成新的其他实施例。另外，上述实施例1-5中的表层2和底层3中的降冰片烯共聚物可以相同，也可以不同。
根据本发明的各个实施例中的太阳电池背膜的特性数据如下表所示：
  特性   单位   实施例一   实施例二   实施例三   实施例四   实施例五
  击穿电压   KV   20.3   20.2   21.2   21.3   21.6
  水汽透过率   g/m2.d   3.1   3.0   2.2   2.0   1.7
  抗张强度   N/mm2   115   123   123   121   122
  收缩率   %   1.3   1.0   1.1   1.0   1.1
  剥离强度   N/10mm   60   62   62   63.5   63
通过表中数据可知本发明的太阳电池背膜具有优异的性能。
按照本发明提供的一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：
（1）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物共熔形成共熔物；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA共熔形成共熔物；
（3）将步骤（1）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的上表面形成表层，将步骤（2）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的下表面形成底层。
按照本发明提供的一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜的加工工艺，还可以包括以下步骤：
（1）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物作为表层；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA的共熔物作为底层；
（3）在180℃-240℃条件下，将所述表层、由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层、以及所述底层进行三元共挤，形成所述背膜。
本发明的上述工艺比较简单，可以实现连续化生产，提高了生产效率，降低了这种背膜的生产成本，利于市场推广。本发明的太阳电池背膜具有耐湿热老化，耐撕裂，高的水蒸气阻隔性，高强度，尺寸稳定，易加工的特点，保证了组件25年以上的使用寿命。

Claims (10)

1.一种降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述背膜包括由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物所构成的表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和EVA的共熔物所构成的底层。
2.根据权利要求1所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述降冰片烯共聚物指的是降冰片烯和烯烃化合物、或降冰片烯和丙烯酸酯共聚合而形成的共聚物。
3.根据权利要求2所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述烯烃化合物选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯或辛烯中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述降冰片烯共聚物是经过有机硅偶联剂处理的。
6.根据权利要求5所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述有机硅偶联剂选自Y(CH2)nSiX3，n为0~3,Y为乙烯基、烯丙基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基有机官能团,X是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。
7.根据权利要求1所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.1mm-10mm，所述表层的厚度为0.005mm-0.10mm，所述底层的厚度为0.005mm-0.10mm。
8.根据权利要求1所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基太阳电池背膜，其特征在于：所述降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和EVA的重量比为1.5:1-2.2:1。
9.根据权利要求1-8中任一所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基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）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物共熔形成共熔物；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA共熔形成共熔物；
（3）将步骤（1）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的上表面形成表层，将步骤（2）中的共熔物涂敷在由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层的下表面形成底层。
10.根据权利要求1-8中任一所述的降冰片烯共聚物改性的聚烯烃基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）将降冰片烯共聚物和偏二氟乙烯–丙烯酸共聚物的共熔物作为表层；
（2）将降冰片烯共聚物和EVA的共熔物作为底层；
（3）在180℃-240℃条件下，将所述表层、由PET、或降冰片烯共聚物、或PP组成的基层、以及所述底层进行三元共挤，形成所述背膜。
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