CN102867872B - 一种含poe的太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含POE的太阳能电池背板及其制备方法，该背板包括耐候层、粘结层、结构增强层、POE胶膜层；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。其制备方法，包括：在耐候层与结构增强层表面分别涂敷胶黏剂，然后粘合得到基膜，然后再在结构增强层的另一表面热压一层POE胶膜层，即得。本发明太阳能电池背板结构新颖，在使用中可直接和电池片压合，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；本发明的制备方法简单，生产成本低，应用前景广阔。

Description

一种含POE的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背板及其制备领域，特别涉及一种含POE的太阳能电池背板及其制备方法。

背景技术

随着未来的碳成本越来越高，以太阳能为代表的新能源替代传统化石能源成为必然趋势。目前，各国政府在资金、技术和政策等方面加大对太阳能光伏产业的投入，把太阳能光伏产业的发展作为其国家能源安全和可持续发展的战略目标之一。

在太阳能电池组件中背板一直是除硅片以外最重要的材料，目前的背板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-六氟丙烯一偏氟乙烯共聚物)、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)。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。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，或是改变背板结构。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。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。一旦起封闭作用的添加剂消耗完毕水解速度会快速上升使PET的分子链断裂而丧失物理性能，因此无氟背板耐候性不如含氟背板。

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，在保持性能不变的前提下降低成本变得非常急迫。因此调整背板结构、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含POE的太阳能电池背板及其制备方法，该太阳能电池背板性能优良，符合对背板的要求，且简化了生产工序，对太阳能行业有着重要的意义，具有广阔的应用前景。

本发明的一种含POE的太阳能电池背板，包括耐候层、粘结层、结构增强层、POE胶膜层；

所述的POE胶膜层是改性的热塑性弹性体，其各组分按重量份数计为：

POE100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：

POE100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：

POE100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：

POE100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2份、

抗氧剂2份。

所述的耐候层的材质为聚氟乙烯（PVF）或聚偏氟乙烯（PVDF）。

所述的耐候层的厚度为4-60微米。

所述的粘结层为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层。

所述的粘结层的厚度范围为1-30微米。

所述的结构增强层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层。

所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯层为双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯层。

所述的结构增强层的厚度为40-400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。

所述的POE胶膜层的厚度为100-1000微米。

本发明的一种含POE的太阳能电池背板的制备方法，包括：

在耐候层与结构增强层表面分别涂敷胶黏剂，然后粘合而得到基膜，然后再在结构增强层的另一表面热压一层POE胶膜层，即得到太阳能电池背板；

所述的POE胶膜层的制备方法为：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。

所述的胶黏剂为聚氨酯胶、丙烯酸酯胶或环氧胶。

本发明的一种含POE的太阳能电池背板，自上而下包括：POE胶膜层、结构增强层、粘结层、耐候层，其中所述结构增强层与耐候层通过粘结层粘结，所述POE胶膜层通过热压与结构增强层连接。

所述的POE胶膜层的厚度为100-1000微米。

所述的结构增强层的厚度为40-400微米。

所述的粘结层的厚度范围为1-30微米。

所述的耐候层的厚度为4-60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。是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。

本发明提供一种含POE的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采用改性的POE胶膜，具有良好的粘结性，耐候性；且结构新颖，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-POE胶膜层，2-结构增强层，3-粘结层，4-耐候层。

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

在聚氟乙烯膜与PET膜表面分别涂敷胶黏剂，粘合而得到基膜，然后再在PET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。

制得的太阳能电池背板膜由下述四层材料复合而成：40微米厚的聚氟乙烯膜，20微米厚的聚氨酯胶层，300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胶膜层的制备方法为：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℃，最后将得到的挤出物经压光定型、冷却、牵引、卷曲工序，即可。

实施例2

在聚氟乙烯膜与PET膜表面分别涂敷胶黏剂，粘合而得到基膜，然后再在PET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。

制得的太阳能电池背板膜由下述四层材料复合而成：40微米厚的聚氟乙烯膜，25微米厚的丙烯酸酯胶层，250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胶膜层的制备方法为：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℃，最后将得到的挤出物经压光定型、冷却、牵引、卷曲工序，即可。

实施例3

在聚氟乙烯膜与PET膜表面分别涂敷胶黏剂，粘合而得到基膜，然后再在PET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。

制得的太阳能电池背板膜由下述四层材料复合而成：50微米厚的聚氟乙烯膜，15微米厚的环氧胶层，100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2份，抗氧剂三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯2份。POE胶膜层的制备方法为：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100℃，最后将得到的挤出物经压光定型、冷却、牵引、卷曲工序，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)

1.一种含POE的太阳能电池背板，由POE胶膜层(1)、结构增强层(2)、粘结层(3)和耐候层(4)依次组成，其中结构增强层(2)为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，其特征在于：所述的POE胶膜层(1)，其组分按重量份数计为：

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

3.根据权利要求1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，其特征在于：所述的POE胶膜层(1)的厚度为100-1000微米。

4.根据权利要求1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，其特征在于：所述的粘结层(3)为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层；所述的耐候层(4)的材质为聚氟乙烯或聚偏氟乙烯。

5.根据权利要求1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，其特征在于：所述的结构增强层(2)的厚度为40-400微米；所述的粘结层(3)的厚度范围为1-30微米；所述的耐候层(4)的厚度为4-60微米。

6.根据权利要求1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，其特征在于：所述的引发剂为过氧化二异丙苯。

7.根据权利要求1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，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；

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1-2中任一所述的一种含POE的太阳能电池背板，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。

9.如权利要求1所述的一种含POE的太阳能电池背板的制备方法，包括：

在耐候层(4)与结构增强层(2)表面分别涂敷胶黏剂，然后粘合得到基膜，然后再在结构增强层(2)的另一表面热压一层POE胶膜层(1)，即得到太阳能电池背板；

所述的POE胶膜层(1)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℃，最后将得到的挤出物经压光定型、冷却、牵引、卷曲工序，即可。

10.根据权利要求9所述的一种含POE的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：所述的胶黏剂为聚氨酯胶、丙烯酸酯胶或环氧胶。