CN102820356A - 一种用于太阳能电池的背板复合膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于太阳能电池的背板复合膜,包括依次叠置连接的抗水解PET层、粘结层、结构增强层和POE胶膜层；其中，抗水解PET层的组分按重量份数计为：PET树脂100份，耐水解剂0.1-5份，成核剂0.1-5份，抗氧剂0.1-5份，紫外光吸收剂0.1-5份，紫外光稳定剂0.1-5份。本发明中的背板复合膜在使用中无需另加EVA胶膜作为粘结背板和电池片的连接层，可以直接和电池片压合,并且抗水解PET层具有较好的耐候性。该太阳能电池背板复合膜性能优良，简化了生产工序，成本低。

Description

一种用于太阳能电池的背板复合膜
技术领域
 本发明涉及一种用于太阳能电池的背板复合膜。
背景技术
在太阳能电池组件中背板对电池硅片起保护和支撑作用，一直是除硅片以外最重要的材料。目前市场上的背板膜中最经典的为TPT结构背板（T指杜邦公司的Tedler薄膜，P指聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，因此TPT指PVF/PET/PVF结构，三层膜间用合适的粘结剂粘结），是国内外太阳能电池组件厂首选与认可的光伏电池背板结构。
背板膜产品主要分为含氟和无氟背板两类。含氟背板中的氟材料一般为PVF(聚氟乙烯)、PVDF（聚偏氟乙烯）、THV(四氟乙烯一六氟丙烯一偏氟乙烯共聚物)、ETFE(乙烯一四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯一三氟氯乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)和FEVE(氟乙烯与乙烯基醚的共聚物)。TPT经典背板结构中中的Tedler薄膜即是PVF膜，是市场上最多的商品化的氟塑料薄膜，但由于杜邦公司的Tedler膜供应有限，所以一些背板生产厂致力于开发应用新的含氟背板材料。由于背板中朝向电池片一侧的氟材料不接触外界，所需的耐候性要求不高，所以可以使用其它便宜的材料替代。美国的Madico公司选择使用EVA替代内层氟塑料，发明了TPE（E指乙烯-醋酸乙烯酯，简称EVA，即TPE的结构式PVF/PET/EVA）结构的背板。3M公司使用THV薄膜为耐候层，制备结构为THV/PET/EVA的背板。虽然氟材料有着比较优异的耐候性能，但由于其表面能比较低，粘结剂在氟塑料表面不容易铺展，也不易与其它塑料粘合。
无氟结构的背板的主要生产商均为日本公司，其中最为关键的材料是最外层的抗水解PET薄膜，PET因为分子结构中有大量的苯环结构而有较好的抗紫外线能力，但因有酯基而非常容易水解以至逐步丧失性能。因此高质量的抗水解PET是通过提高PET的分子量或添加助剂以使聚酯分子链两端残余的羧基被封闭而减慢其水解的速度，使其达到耐候性的要求。
EVA胶膜是目前封装太阳能电池的主要材料，但也存在着不足，EVA胶膜容易老化变黄，从而影响太阳能电池光电装换率，而且EVA胶膜价格高。POE是乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体，既有优异的韧性又有良好的加工性，而且POE塑料分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能，而且价格比乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）便宜，密度比EVA低，是代替目前太阳能电池中EVA胶膜的很好的材料。随着太阳能电池组件的价格降低．背板的成本所占的比例越来越大，在保持性能不变的前提下降低成本变得非常急迫。通过调整背板结构、简化生产工艺、使用优质便宜的新背板材料是有效降低背板成本的方法。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述不足，提供一种具有良好的粘结性和耐候性，可以直接和电池片压合的太阳能电池的背板复合膜。
本发明的用于太阳能电池的背板复合膜,包括依次叠置连接的抗水解PET层、粘结层、结构增强层和POE胶膜层；其中，抗水解PET层的组分按重量份数计为：
PET树脂       100份
耐水解剂       0.1-5份
成核剂         0.1-5份
抗氧剂         0.1-5份
紫外光吸收剂   0.1-5份
紫外光稳定剂   0.1-5份。
通常，背板复合膜中的抗水解PET层的厚度为10-100μm，粘结层的厚度为1-50μm，结构增强层的厚度为40-400μm，POE胶膜层的厚度为100-1000μm。
本发明中，所述的耐水解剂可以是聚碳化二亚胺；
所述的成核剂可以采用滑石粉、二氧化硅、碳酸钠或苯甲酸钠；
所述的抗氧剂可以为亚磷酸双酚A酯或四（2,4-二叔丁基苯基-4,4’-联苯基）双膦酸酯；
所述的紫外光吸收剂可以是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)-苯并三唑；
所述的紫外光稳定剂可以是3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯或双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯。所述的粘结层为聚氨酯胶、丙烯酸酯胶或环氧胶。
本发明中，所述的粘结层为聚氨酯胶、丙烯酸酯胶或环氧胶。
本发明中，所述的结构增强层为双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯层。
本发明中，所述的POE胶膜层是马来酸酐改性的POE。 
本发明的背板复合膜在使用中无需另加EVA胶膜作为粘结背板和电池片的连接层，可以直接和电池片压合,并且抗水解PET层具有较好的耐候性。该太阳能电池背板复合膜性能优良，生产工艺简单，成本低，在太阳能电池领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明太阳能电池背板复合膜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明不限于以下实施例。
太阳能电池的背板复合膜如图1所示，包括依次叠置连接的抗水解PET层1、粘结层2、结构增强层3和POE胶膜层4。
实施例1
在抗水解PET膜和双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一个表面分别涂敷聚氨酯胶粘剂，粘合而得到基膜，然后再在双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的另一表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。
本例制得的太阳能电池背板复合膜：抗水解PET膜厚40μm，聚氨酯胶厚20μm，双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜厚300μm，POE胶膜厚500μm。所述的抗水解PET膜由下述重量份数的组分组成：PET树脂100份，聚碳化二亚胺0.5份，滑石粉0.2份，亚磷酸双酚A酯0.1份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.2份，双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯0.1份。背板复合膜性能测试见表1。
实施例2
在抗水解PET膜和双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一个表面分别涂敷丙烯酸酯胶粘剂，粘合而得到基膜，然后再在双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的另一表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。
本例制得的太阳能电池背板复合膜：抗水解PET膜厚40μm，丙烯酸酯胶厚20μm，双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜厚300μm，POE胶膜厚400μm。所述的抗水解PET膜由下述重量份数的组分组成：PET树脂100份，聚碳化二亚胺1份，二氧化硅0.2份，四（2,4-二叔丁基苯基-4,4’-联苯基）双膦酸酯0.1份，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1份，双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯0.1份。背板复合膜性能测试见表1。
实施例3
在抗水解PET膜和双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一个表面分别涂敷环氧胶粘剂，粘合而得到基膜，然后再在双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的另一表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。
本例制得的太阳能电池背板复合膜：抗水解PET膜厚40μm，环氧胶厚20μm，双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜厚400μm，POE胶膜厚300μm。所述的抗水解PET膜由下述重量份数的组分组成：PET树脂100份，聚碳化二亚胺1份，碳酸钠0.1份，亚磷酸双酚A酯0.1份，2,4-二羟基二苯甲酮0.1份，双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯0.1份。背板复合膜性能测试见表1。
实施例1、2、3制得的背板复合膜按下表1检测可知，本发明的背板复合膜机械性能优秀，耐老化性能好，其测试数据普遍好于同类复合膜。
表 1
测试项目 测试依据或方法 1 2 3
抗拉强度 ASTMD-882 380 N/10mm 350 N/10mm 360 N/10mm
伸展率 ASTMD-882 110 % 110 % 120 %
热收缩率150℃×30min ASTMD-1204 0.6 % 0.5 % 0.5 %
分层剥离强度 剥离 24 N/10mm 22 N/10mm 21 N/10mm
抗渗透率 ASTMF-1249 2.5 g/m2·d 2.2 g/m2·d 2.3 g/m2·d
抗电压强度 ASTMF-149 26 KV 22 KV 25 KV
抗紫外老化 60℃/1KW紫外氙灯照150小时 无变色 无变色 无变色

Claims (10)

1.一种用于太阳能电池的背板复合膜, 其特征在于包括依次叠置连接的抗水解PET层（1）、粘结层（2）、结构增强层（3）和POE胶膜层（4）；其中，抗水解PET层（1）的组分按重量份数计为：
PET树脂       100份
耐水解剂       0.1-5份
成核剂         0.1-5份
抗氧剂         0.1-5份
紫外光吸收剂   0.1-5份
紫外光稳定剂   0.1-5份。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于抗水解PET层（1）的厚度为10-100μm，粘结层（2）的厚度为1-50μm，结构增强层（3）的厚度为40-400μm，POE胶膜层（4）的厚度为100-1000μm。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的耐水解剂为聚碳化二亚胺。
4.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的成核剂为滑石粉、二氧化硅、碳酸钠或苯甲酸钠。
5.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的抗氧剂为亚磷酸双酚A酯或四（2,4-二叔丁基苯基-4,4’-联苯基）双膦酸酯。
6.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的紫外光吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)-苯并三唑。
7.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的紫外光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯或双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯。
8. 根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的粘结层为聚氨酯胶、丙烯酸酯胶或环氧胶。
9. 根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的结构增强层为双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯层。
10. 根据权利要求1所述的用于太阳能电池的背板复合膜，其特征在于：所述的POE胶膜层是马来酸酐改性的POE。
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