CN102832282B - 一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜及其加工工艺 - Google Patents

一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，包括以玻璃纤维布作为支撑体的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和POE、或降冰片烯共聚物和PA的共熔物所构成的上表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和POE、或降冰片烯共聚物和PA的共熔物所构成的底层，位于所述上表层的基于降冰片烯共聚物和PVDF的共熔物所构成的面层。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

一种玻纤基降冰片烯共聚物改性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，特别涉及一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜。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玻纤基降冰片烯共聚物改性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玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜的主要技术方案为：所述背膜包括以玻璃纤维布作为支撑体的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的上表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的底层，位于所述上表层的基于降冰片烯共聚物和PVDF的共熔物所构成的面层。
本发明提供的一种玻纤基降冰片烯共聚物改性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。
所述基层的厚度为0.1mm-10mm，所述上表层的厚度为0.01mm-0.1mm，所述底层的厚度为0.01mm-0.1mm，所述面层的厚度为0.005mm-0.15mm。
所述降冰片烯共聚物和POE的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和PA的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1:1-1.5:1。
本发明还提供了一种玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔，通过辊涂、淋涂、喷涂或浸涂工艺将所述共熔物均匀涂覆在玻璃纤维布基层的上表面和下表面分别形成上表层和底层；
(2)将降冰片烯共聚物和PVDF共熔，并将所述共熔物涂覆到所述上表层形成面层。
本发明还提供了一种玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔所得的共熔物作为上表层，将降冰片烯共聚物和PVDF共熔所得的共熔物作为面层，然后在180℃-240℃条件下，将所述上表层和所述面层共挤出；
(2)将降冰片烯共聚物和POE或PA共熔所得的共熔物作为底层，然后在180℃-240℃条件下，将所述底层挤出；
(3)将步骤(1)中的共挤物涂敷在所述玻璃纤维布基层的上表面，将步骤(2)中的挤出物涂敷在所述玻璃纤维布基层的下表面。
根据本发明提供的一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜及其加工工艺，具有以下突出的优点：
(1)以玻璃纤维布作为基层，使得背膜具有非常高的绝缘性能，且成本低、强度高，易加工；
(2)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；
(3)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是本发明的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜的结构示意图。
具体实施方式：
本发明中，POE是聚烯烃弹性体，PA是聚酰胺，可以选自PA6、PA66、PA11、PA610或PA612，PVDF是聚偏氟乙烯。
参见图1，按照本发明提供的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，包括：以玻璃纤维布作为支撑体的基层1，位于基层1的上表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的上表层2，位于所述基层1的下表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的底层3，通过辊涂、淋涂、喷涂或浸涂工艺将上表层2和底层3均匀涂覆在玻璃纤维布的上表面和下表面，由于玻璃纤维布上有网孔，所述被涂覆的降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物便渗透并填充网孔，进而包裹整个玻璃纤维布，由于玻璃纤维布具有耐腐蚀、高绝缘性能等优点，因而将玻璃纤维布作为基层1使得背膜的耐腐蚀性能、绝缘性能显著提高；位于基层1的上表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的上表层2，位于基层1的下表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA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，所述共聚物再与POE或PA共熔得到共熔物，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，可以充分满足太阳电池背膜的需求；位于所述上表层2的基于降冰片烯共聚物和PVDF的共熔物所构成的面层4，其中PVDF是聚偏氟乙烯，含有PVDF的面层4更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。
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。
本发明中所述上表层2的厚度为0.01mm-0.1mm，其中，优选为0.03mm-0.07mm。具体数值可以选为0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm。将所述上表层2的厚度限定在上述范围内，可以更好的使上表层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0.01mm-0.1mm，其中，优选为0.03mm-0.07mm。具体数值可以选为0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm。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，使背膜具有较高的强度，同时，也利于加工和整体性能的提高。
本发明中所述面层4的厚度为0.005mm-0.15mm，其中，优选为0.01mm-0.10mm。具体数值可以选为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm。将所述面层4的厚度限定在上述范围内，可以更好的使面层4发挥作用，进一步提高背膜的耐候性、氧阻隔性，而选取上述的具体厚度值可以更好地满足工艺要求。
本发明的所述降冰片烯共聚物和POE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PA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PVDF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。
实施例一：
太阳电池背膜基层1的厚度为0.1mm，上表层2的厚度为0.01mm，底层3的厚度为0.01mm，面层4的厚度为0.005mm，上表层2中的降冰片烯共聚物和POE的重量比为1:1，底层3中的降冰片烯共聚物和PA的重量比为1:1，面层4中的降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1:1。
实施例二：
太阳电池背膜基层1的厚度为2.0mm，上表层2的厚度为0.03mm，底层3的厚度为0.03mm，面层4的厚度为0.01mm，上表层2中的降冰片烯共聚物和POE的重量比为1.1:1，底层3中的降冰片烯共聚物和POE的重量比为1.1:1，面层4中的降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1.1:1。实施例三：
太阳电池背膜基层1的厚度为6.0mm，上表层2的厚度为0.05mm，底层3的厚度为0.05mm，面层4的厚度为0.05mm，上表层2中的降冰片烯共聚物和PA的重量比为1.2:1，底层3中的降冰片烯共聚物和PA的重量比为1.2:1，面层4中的降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1.2:1。实施例四：
太阳电池背膜基层1的厚度为8.0mm，上表层2的厚度为0.07mm，底层3的厚度为0.07mm，面层4的厚度为0.1mm，上表层2中的降冰片烯共聚物和PA的重量比为1.3:1，下表层3中的降冰片烯共聚物和POE的重量比为1.3:1，面层4中的降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1.3:1。实施例五：
太阳电池背膜基层1的厚度为10.0mm，上表层2的厚度为0.1mm，底层3的厚度为0.1mm，面层4的厚度为0.15mm，上表层2中的降冰片烯共聚物和POE的重量比为1.5:1，底层3中的降冰片烯共聚物和PA的重量比为1.5:1，面层4中的降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1.5:1。
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中的上表层2、底层3、面层4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 20.2 20.2 20.9 21.0 21.5
水汽透过率 g/m2.d 3.1 2.9 2.0 1.8 1.5
抗张强度 N/mm2 110 120 120 121 120
收缩率 ％ 1.4 1.0 1.1 1.0 1.1
剥离强度 N/10mm 63 65 64 63.5 67
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玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔，通过辊涂、淋涂、喷涂或浸涂工艺将所述共熔物均匀涂覆在玻璃纤维布基层的上表面和下表面分别形成上表层和底层；
(2)将降冰片烯共聚物和PVDF共熔，并将所述共熔物涂覆到所述上表层形成面层。
按照本发明提供的一种玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔所得的共熔物作为上表层，将降冰片烯共聚物和PVDF共熔所得的共熔物作为面层，然后在180℃-240℃条件下，将所述上表层和所述面层共挤出；
(2)将降冰片烯共聚物和POE或PA共熔所得的共熔物作为底层，然后在180℃-240℃条件下，将所述底层挤出；
(3)将步骤(1)中的共挤物涂敷在所述玻璃纤维布基层的上表面，将步骤(2)中的挤出物涂敷在所述玻璃纤维布基层的下表面。
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 (8)

1.一种玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，其特征在于：所述背膜包括以玻璃纤维布作为支撑体的基层，位于所述基层上表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的上表层，位于所述基层下表面的基于降冰片烯共聚物和POE或PA的共熔物所构成的底层，位于所述上表层的基于降冰片烯共聚物和PVDF的共熔物所构成的面层。
2.根据权利要求1所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，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所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，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所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，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所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，其特征在于：所述基层的厚度为0.1mm-10mm，所述上表层的厚度为0.01mm-0.1mm，所述底层的厚度为0.01mm-0.1mm，所述面层的厚度为0.005mm-0.15mm。
6.根据权利要求1所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性太阳电池背膜，其特征在于：所述降冰片烯共聚物和POE的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和PA的重量比为1:1-1.5:1，所述降冰片烯共聚物和PVDF的重量比为1:1-1.5:1。
7.根据权利要求1-6中任一所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔，通过辊涂、淋涂、喷涂或浸涂工艺将所述共熔物均匀涂覆在玻璃纤维布基层的上表面和下表面分别形成上表层和底层；
(2)将降冰片烯共聚物和PVDF共熔，并将所述共熔物涂覆到所述上表层形成面层。
8.根据权利要求1-6中任一所述的玻纤基降冰片烯共聚物改性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POE或PA共熔所得的共熔物作为上表层，将降冰片烯共聚物和PVDF共熔所得的共熔物作为面层，然后在180℃-240℃条件下，将所述上表层和所述面层共挤出；
(2)将降冰片烯共聚物和POE或PA共熔所得的共熔物作为底层，然后在180℃-240℃条件下，将所述底层挤出；
(3)将步骤(1)中的共挤物涂敷在所述玻璃纤维布基层的上表面，将步骤(2)中的挤出物涂敷在所述玻璃纤维布基层的下表面。
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