CN102850963A - 一种太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背板及其制备方法，所述背板包括抗水解PET层和POE胶膜层；所述的POE胶膜层的组分按重量份数计为：POE 100份、POE接枝马来酸酐共聚物1-50份、引发剂0.01-5份、紫外光吸收剂0.01-5份、紫外光稳定剂0.01-5份、抗氧剂0.01-5份；其制备，包括：在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜，即得。本发明的太阳能背板结构简单，在使用中可以直接和电池片压合，不再需要另外的乙烯-醋酸乙烯胶膜作为粘结背板和电池片的连接层，其制备方法简化了生产工序，降低了生产成本，具有广阔的应用前景。

Description

一种太阳能电池背板及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池材料及其制备领域，特别涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。

背景技术

太阳能电池背板是太阳能电池不可或缺的组成部分，背板是电池板背面的保护材料，用于支撑、固定太阳能电池，并具有持续抵御光照射的能力。太阳能电池的可靠性在很大程度上依赖于背板的可靠性。

目前比较常用的太阳能电池的背板都使用氟塑料作为最外层的耐候层，市场上最多的商品化的氟塑料薄膜为杜邦公司的PVF膜，商品名Tedler，用来制备TPT结构（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）的背板，此结构的背板膜被称为经典的背板结构，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。还有其它的氟材料包括PVDF（聚偏氟乙烯）、THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-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)。考虑到杜邦公司的Tedler膜供应有限，所以一些背板生产公司致力于开发应用新的含氟背板材料，或是通过改变背板结构来应对。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，所以可以使用其他更便宜的材料替代。美国的Madico公司和3M公司选择使用EVA替代一层氟塑料，发明了TPE结构的背板。其中E指乙烯-醋酸乙烯酯，简称EVA，即TPE的结构式PVF/PET/EVA。3M公司还使用THV薄膜为耐候层，制备结构为THV/PET/EVA的背板。

虽然含氟背板耐候性优异，但由于其表面能比较低，具有很明显的不粘性，胶在其表面不易铺展而导致其和其它的塑料非常不容易粘结，即使通过对氟材料表面处理后，粘结强度仍然不够理想。因此很多公司致力于无氟背板的研究，目前主要生产商均为日本公司，其中无氟背板最为关键的材料是最外层的抗水解PET薄膜，PET是聚酯的一种，因有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就是通过提高PET的分子量或添加助剂比如亚胺类化合物，使聚酯分子链两端残余的羧酸基被封闭而减慢其水解的速度。使得这一类抗水解PET无氟背板可以运用于太阳能电池。

目前，由于电池片价格的持续降低导致太阳能电池组件的价格降低．其中背板的成本所占的比例越来越大，所以需要保持性能不变的前提下来降低成本。改变背板结构、简化生产步骤、开发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

本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳能电池背板及其制备方法，该太阳能电池背板结构新颖，在使用中可以直接和电池片压合，不再需要另外的EVA胶膜作为粘结背板和电池片的连接层，且简化了生产工序，降低了生产成本。

本发明的一种太阳能电池背板，该太阳能背板包括抗水解PET层和POE胶膜层；

所述的POE胶膜层是改性的热塑性弹性体，各组分按重量份数计为：

POE                           100份、

POE接枝马来酸酐共聚物         1-50份、

引发剂                        0.01-5份、

紫外光吸收剂                  0.01-5份、

紫外光稳定剂                  0.01-5份、

抗氧剂                        0.01-5份。

所述的POE胶膜层的各组分按重量份数计为：

POE                           100份、

POE接枝马来酸酐共聚物         5份、

引发剂                        0.05份、

紫外光吸收剂                  0.1份、

紫外光稳定剂                  0.1份、

抗氧剂                        0.2份。

所述的POE胶膜层的各组分按重量份数计为：

POE                           100份、

POE接枝马来酸酐共聚物         10份、

引发剂                        0.1份、

紫外光吸收剂                  0.1份、

紫外光稳定剂                  0.1份、

抗氧剂                        0.1份。

所述的POE胶膜层的各组分按重量份数计为：

POE                             100份、

POE接枝马来酸酐共聚物           20份、

引发剂                          3份、

紫外光吸收剂                    3份、

紫外光稳定剂                    1份、

抗氧剂                          1份。

所述的抗水解PET层为碳化二亚胺封端的抗水解聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度范围为40-1000微米。

所述的POE胶膜层的厚度范围为100-1000微米。

所述的引发剂为过氧化二异丙苯。

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。

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。

所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸、β-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸果三甘醇酯、三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯。

本发明的一种太阳能电池背板的制备方法，包括：

在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜，即得太阳能电池背板；

所述的POE胶膜的制备方法为：将各原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机的温度控制在60～150℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即可。

本发明的一种太阳能电池背板，该太阳能背板自上而下包括POE胶膜层和抗水解PET层；所述的POE胶膜层通过热压与抗水解PET层连接。

所述的POE胶膜层的厚度范围为100-1000微米。

所述的抗水解PET层的厚度范围为40-1000微米。

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。由于其优良的性能，便宜的价格，是用来代替目前太阳能电池中乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）胶膜的很好的材料。

本发明提供一种新型太阳能电池背板。该背板结构新颖，在使用中可以直接和电池片压合，不再需要另外的EVA胶膜作为粘结背板和电池片的连接层，简化了生产工序，降低了生产成本。另外，本发明采用改性的POE胶膜，具有良好的粘结性，耐候性，制备的背板符合对背板的要求。

采用上述的方案，本发明专利通过设置一层POE胶膜层在背板上，作为粘结背板和电池片的材料，实现了在太阳能电池组件的制造中，无需另加EVA胶膜作为粘结背板和电池片的粘合目的，这一层POE胶膜具有较好的粘结性，耐候性。综上，本发明的新型太阳能电池背板性能优良，符合对背板的要求，且在生产过程中简化了生产工序，对太阳能行业有着重要的意义，具有广阔的应用前景。

对本发明的实施例1,2,3制得的复合膜按下表1检测可知，本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本发明实施例1-3所得产品的测试结果

有益效果：

（1）本发明的太阳能电池背板性能优良、结构新颖，在使用中可以直接和电池片压合，不再需要另外的EVA胶膜作为粘结背板和电池片的连接层；

（2）本发明的制备方法操作简单，简化了生产工序，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的太阳能电池背板的结构示意图；其中1-抗水解PET层，2-POE胶膜层。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。

制得的太阳能电池背板膜由两层材料复合而成：500微米厚的PET膜，500微米厚的POE胶膜。所述的POE胶膜层由下述重量份数的组分组成：POE树脂100份，POE接枝马来酸酐共聚物5份，引发剂过氧化二异丙苯0.05份，紫外光吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1份，紫外光稳定剂双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯0.1份，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基醇酯0.2份。POE胶膜的制备方法为：将各原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机的温度控制在60℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即可。

实施例2

在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。

制得的太阳能电池背板膜由下述两层材料复合而成：500微米厚的PET膜，500微米厚的POE胶膜。所述的POE胶膜层由下述重量份数的组分组成：POE树脂100份，POE接枝马来酸酐共聚物10份，引发剂过氧化二异丙苯0.1份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份，紫外光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯0.1份，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基醇酯0.1份。POE胶膜的制备方法为：将各原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机的温度控制在150℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即可。

实施例3

在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜而得到太阳能电池背板复合膜。制得的太阳能电池背板膜由下述两层材料复合而成：500微米厚的PET膜，400微米厚的POE胶膜。所述的POE胶膜层由下述重量份数的组分组成：POE树脂100份，POE接枝马来酸酐共聚物20份，引发剂过氧化二异丙苯3份，紫外光吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份，紫外光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4哌啶基）癸二酸酯1份，抗氧剂三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯1份。POE胶膜的制备方法为：将各原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机的温度控制在120℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即可。

表2实施例1-3中所述的POE胶膜的组分配方（均为质量份）

Claims (10)

1.一种太阳能电池背板，包括抗水解PET层（1）和胶膜层，其特征在于：所述的胶膜层为POE胶膜层（2），其组分按重量份数计为：

POE                             100份、

POE接枝马来酸酐共聚物           1-50份、

引发剂                          0.01-5份、

紫外光吸收剂                    0.01-5份、

紫外光稳定剂                    0.01-5份、

抗氧剂0.01-5份。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的POE胶膜层（2）的各组分按重量份数计为：

POE                             100份、

POE接枝马来酸酐共聚物           5份、

引发剂                          0.05份、

紫外光吸收剂                    0.1份、

紫外光稳定剂                    0.1份、

抗氧剂                          0.2份。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的POE胶膜层（2）的各组分按重量份数计为：

POE                             100份、

POE接枝马来酸酐共聚物           10份、

引发剂                          0.1份、

紫外光吸收剂                    0.1份、

紫外光稳定剂                    0.1份、

抗氧剂                          0.1份。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的POE胶膜层（2）的各组分按重量份数计为：

POE                             100份、

POE接枝马来酸酐共聚物           20份、

引发剂                          3份、

紫外光吸收剂                    3份、

紫外光稳定剂                 1份、

抗氧剂                       1份。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的抗水解PET层（1）为碳化二亚胺封端的抗水解聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度范围为40-1000微米。

6.根据权利要求1-4中任一所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的POE胶膜层（2）的厚度范围为100-1000微米。

7.根据权利要求1-4中任一所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的引发剂为过氧化二异丙苯。

8.根据权利要求1-4中任一所述的一种太阳能电池背板，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；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。

9.根据权利要求1-4中任一所述的一种太阳能电池背板，其特征在于：所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸、β-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸果三甘醇酯、三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯。

10.如权利要求1所述的一种太阳能电池背板的制备方法，包括：在抗水解PET膜的表面热压一层POE胶膜，即得太阳能电池背板；

所述的POE胶膜的制备方法为：将各原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机的温度控制在60～150℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即可。

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