CN102922842B - 一种太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背板膜及其制备方法。太阳能电池背板膜自上而下包括第一过渡层、第一耐候层、第二过渡层、基材、第三过渡层和第二耐候层；所述基材与第二过渡层和第三过渡层之间通过胶黏剂层粘结；第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成的三层复合膜层；第三过渡层和第二耐候层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成双层复合膜。本发明的太阳能电池背板膜具有优良的耐候性，过渡层的引入有效改善了背板膜与EVA胶层、耐候层与基层之间的黏附性。同时该背板膜结构紧密，生产工序少，成本低，无溶剂污染。

Description

一种太阳能电池背板膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背板膜及其制备方法。

技术背景

太阳能电池背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，需具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性能。近年来随光伏行业的兴起，各个公司对太阳能光伏电池背板提出了各种结构。目前比较常用的结构有TPT结构和TPE结构，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分为聚氟乙烯（PVF）薄膜、P指聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA）薄膜，三层薄膜间用合适的粘结剂粘结，TPT结构指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜结构，TPE结构指PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜结构。但是由于PVF加工困难且麻烦，现在很多专家提出用其它氟塑料聚偏氟乙烯（PVDF）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯（THV）来代替PVF薄膜。

氟塑料具有很好的耐候性，能够提高背板的整体性能，但存在表面能低，表面憎水，粘结剂在氟塑料表面不容易展开，不容易和其它的塑料粘合的问题，因此氟塑料难以直接使用。目前已经有将含氟薄膜层进行表面改性或采用含氟塑料溶液涂覆等方法以提高含氟塑料层的表面能，进而提高粘附性的报道。如中国专利文件CN101582459A（CN200910053911.X）提供的一种将聚偏氟乙烯与无机材料共混进行改性，用该共混塑料合金层作为耐候层。而中国专利文件CN101177514A（CN200710185202.8）提供一种太阳能电池背板，包括基材和含氟聚合物层；该发明是将含氟塑料与聚合物填料、无机填料等在溶剂中进行混合，制备含氟塑料溶液，再与聚合物填料、无机填料等在溶剂中进行混合，制备含氟塑料溶液，然后涂覆到基材表面以制备含氟聚合物复合膜层，但该方法存在溶剂残留及溶剂污染等问题，并且对涂覆技术要求极高。

因此，需要一种新的方法改善含氟塑料耐候层的表面黏附性，以解决氟塑料作为耐候层在使用过程中易脱落而影响电池使用寿命的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种层间剥离强度高、且耐候层保持了氟树脂优良特性的太阳能电池背板膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种太阳能电池背板膜，自上而下包括第一过渡层、第一耐候层、第二过渡层、基材、第三过渡层和第二耐候层；所述基材与第二过渡层和第三过渡层之间通过胶黏剂层粘结；第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成的三层复合膜层，厚度为10-30μm；第三过渡层和第二耐候层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成双层复合膜，厚度为10-30μm。

所述第一耐候层、第二耐候层材料相同，选自乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）或聚偏氟乙烯（PVDF）。

所述第一过渡层、第二过渡层、第三过渡层材料相同，是聚丙烯酸酯聚合物、氟树脂、无机填料、功能助剂的共混物。其中聚丙烯酸酯聚合物的含量为过渡层质量的50-80wt%；氟树脂的含量为过渡层质量的0-30wt%；无机填料为钛、铝、锡或硅的氧化物纳米粉，含量为过渡层质量的10-20wt%；功能助剂为抗氧剂、抗老化剂、光吸收剂、光稳定剂之一或组合，功能助剂含量为过渡层质量的0-2wt%。

所述基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）薄膜之一，或者是聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的共混物薄膜，厚度为50-250μm。PET/PBT都是具有良好机械性能的聚合物，也称为聚酯基材。

所述胶黏剂为聚氨酯胶、环氧胶或丙烯酸胶，胶黏剂层厚度为2-25μm。

所述功能助剂中，抗氧剂选自受阻酚类、光稳定剂选自受阻胺类、光吸收剂、选自苯酮类或苯并三唑类、偶联剂选自硅烷类偶联剂。其中抗氧剂、抗老化剂、光稳定剂、光吸收剂、偶联剂均按本领域常规选择。抗氧剂选自受阻酚类、光稳定剂选自受阻胺类、光吸收剂选自苯酮类或苯并三唑类、偶联剂选自硅烷类偶联剂。所述的功能助剂的进一步优选如下：抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂BHT；光稳定剂770或光稳定剂622LD；光吸收剂UV-P或光吸收剂UV-O；硅烷偶联剂KH570或硅烷偶联剂KH560。

根据本发明优选的，在过渡层材料中，所述聚丙烯酸酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯，所述氟树脂为聚偏氟乙烯，所述无机填料优选二氧化钛或三氧化二铝纳米粉。

根据本发明优选的，所述三层复合膜中第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的厚度比为（0.5～1）：1：（0.5～1）。进一步优选的，第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的厚度相等。

根据本发明优选的，所述双层复合膜中第三过渡层和第二耐候层的厚度比为（0.5～1）：1。进一步优选的，第三过渡层和第二耐候层的厚度相等。

本发明所述的太阳能电池背板膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将过渡层各组分按比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起；然后通过多层共挤流延或吹膜的方法制备第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的三层复合膜，以及第三过渡层和第二耐候层的双层复合膜；

（2）在基材两面涂覆胶黏剂后分别与第二过渡层、第三过渡层复合，制得背板膜。

本发明未加特别限定和说明的均按本领域现有技术即可。

目前的太阳能电池组装过程中都是将背板膜用乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA）粘结到太阳能电池晶片上，本发明制备的背板膜在应用时，乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA）胶膜粘结第一过渡层粘结到电池晶片上，第二耐候层暴露在外。

本发明的太阳能电池背板膜具有较好的耐候性，并且过渡层、耐候层与基材之间具有优异的粘结性。第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层薄膜由三层共挤流延或吹膜的方式得到，第三过渡层和第二耐候层由两层共挤流延或吹膜的方式得到，两层薄膜中的第二过渡层和第三过渡层用粘结剂与聚酯类基层粘结而制成太阳能电池背板膜。此背板膜结构无需对保护层进行电晕、等离子体表面处理，层间剥离强度高，且耐候层保持了氟树脂本身的优良特性，整体性能优良，符合太阳能电池对背板的要求，对太阳能电池行业有非常重要的意义。

本发明制备的太阳能电池背板膜，耐候层具有优良的耐候性；耐候层与EVA胶膜以及聚酯基层之间引入的过渡层，有效改善了背板膜与EVA胶层、与基层之间的黏附性。同时该背板膜结构紧密，生产工序少，成本低，无溶剂污染，可连续化生产。

附图说明

图1是本发明太阳能电池背板膜的结构示意图。图中，1、第一过渡层，2、第一耐候层，3、第二过渡层，4、聚酯基层，5、第三过渡层，6、第二耐候层，7、胶黏剂层。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明作进一步说明，但不限于此。实施例中的百分比均为质量百分比。实施例中使用的原料均为市购产品。实施例中使用的抗氧剂、光稳定剂、光吸收剂南京华立明科工贸有限公司有售；硅烷偶联剂KH570、KH560、KH550（济南铭扬化工有限公司有售）。聚偏氟乙烯（山东华夏神舟新材料有限公司售）、聚甲基丙烯酸甲酯（黄江安胜橡塑贸易有限公司有售）。

实施例中太阳能电池背板膜的结构如图1所示。

实施例1、一种太阳能电池背板膜，自上而下为第一过渡层1、第一耐候层2、第二过渡层3、基材4、第三过渡层5和第二耐候层6，基材4与第二过渡层3和第三过渡层5之间通过胶黏剂层7粘结；第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层是通过三层共挤流延的方式制备而成的三层复合膜层，三层复合膜厚度为25μm，其中第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层厚度相等；第三过渡层5和第二耐候层6是通过双层共挤流延的方式制备而成双层复合膜，双层复合膜厚度为20μm；第三过渡层5和第二耐候层6厚度相等。

所述第一耐候层、第二耐候层材料均为聚偏氟乙烯（PVDF）。

所述第一过渡层、第二过渡层、第三过渡层材料相同，是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、二氧化钛（TiO₂）占过渡层质量的百分比分别为50%、28%、20%，功能助剂2%是抗氧剂1010 0.5%、光稳定剂770 0.5%、光吸收剂UV-P 0.5%、硅烷偶联剂KH560 0.5%的共混物。

所述基材4为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜聚酯基层，厚度为200μm；所述胶黏剂层是聚氨酯胶，厚度为15μm。

制备方法，步骤如下：

（1）先将过渡层各组分按上述比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起。备用。

（2）将混合好的过渡层物料与耐候层材料PVDF通过三层共挤流延的方式制备第一过渡层1、第一耐候层2和第二过渡层3的三层复合膜，PVDF耐候层2位于第一过渡层1、第二过渡层3中间。

（3）将混合好的过渡层物料与耐候层PVDF通过双层共挤流延的方式制备第三过渡层5和第二耐候层6的双层复合膜。

（4）在PET聚酯基层两侧面涂覆聚氨酯胶胶黏剂后分别与步骤（2）制得的三层复合膜中的第二过渡层3和与步骤（3）制得的双层复合膜中的第三过渡层5复合，得到背板膜。

第一过渡层为上表层，在电池组装时用于与乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA）胶膜粘结；第二耐候层为外露层。

所得产品的黏结强度测试结果列于表1中。

实施例2－4：

如实施例1所述，所不同的是过渡层中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、二氧化钛（TiO₂）的含量分别是78%、0、20%；58%、25%、15%；58%、30%、10%。所得产品的黏结强度测试结果列于表1中。

对比例：如实施例1所述，所不同的是没有第一、第二、第三过渡层，测试用的EVA胶膜直接与纯聚偏氟乙烯（PVDF）耐候层粘结。所得产品的黏结强度测试结果列于表1中。

上述实施例1－4产品及对比例产品黏结强度测试方法相同，采用GB-T2791-1995方法测试。无过渡层的对比例产品将EVA胶膜直接与PVDF耐候层粘结，PVDF耐候层与PET基层之间以聚氨酯胶粘合剂黏结。有过渡层的实施例1－4产品将EVA胶膜直接与在第一过渡层粘结。测试结果列于表1中。

表1

实施例5、如实施例1所述，所不同的是：

过渡层为聚偏氟乙烯（PVDF）30%与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）50%、无机填料TiO₂纳米粉20%的混合物。聚酯基层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），厚度为150μm。耐候层为聚偏氟乙烯（PVDF）。所得产品上表层（第一过渡层）与EVA层粘结强度69N/cm。

实施例6、如实施例1所述，所不同的是：

过渡层为料乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）29.4%、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）50%、无机填料Al₂O₃纳米粉20%、功能助剂0.5%的混合物。功能助剂包括抗氧剂BHT 0.2%，光稳定剂622LD 0.1%，光吸收剂UV-9 0.1%，硅烷偶联剂KH570 0.2%。

所述第一耐候层、第二耐候层材料均为乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）。

三层复合膜厚度为26μm，其中，第一过渡层8μm、第一耐候层10μm和第二过渡层8μm。

双层复合膜厚度为30μm，其中，第三过渡层14μm，第二耐候层16μm。

黏结层2为环氧胶涂覆层，厚度20μm。

聚酯基层3为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，厚度240μm。

所得产品上表层（第一过渡层）与EVA层粘结强度67N/cm。

通过以上实施例和对比例进一步说明了本发明背板膜中过渡层和耐候层有很好的相容性，没有分层现象，又大大提高了背板膜与EVA胶膜的黏附性，有效改善了太阳能电池背板膜在使用过程中易与EVA胶膜脱落而影响使用寿命的问题。同时背板膜耐候层与基层之间过渡层的存在有效提高了耐候层与基材之间的黏结强度。

Claims (9)

1.太阳能电池背板膜，其特征在于自上而下包括第一过渡层、第一耐候层、第二过渡层、基材、第三过渡层和第二耐候层；所述基材与第二过渡层和第三过渡层之间通过胶黏剂层粘结；第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成的三层复合膜层，厚度为10-30μm；第三过渡层和第二耐候层是通过共挤流延或吹膜的方式制备而成双层复合膜，厚度为10-30μm；

所述第一耐候层、第二耐候层材料相同，选自乙烯-三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯；

所述第一过渡层、第二过渡层、第三过渡层材料相同，是聚丙烯酸酯聚合物、氟树脂、无机填料、功能助剂的共混物；其中聚丙烯酸酯聚合物的含量为过渡层质量的50-80wt%；氟树脂的含量为过渡层质量的0-30wt%；无机填料为钛、铝、锡或硅的氧化物纳米粉,含量为过渡层质量的10-20wt%；功能助剂为抗氧剂、抗老化剂、光稳定剂之一或组合,功能助剂含量为过渡层质量的0-2 wt%；

所述基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）薄膜之一，或者是聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的共混物薄膜，厚度为50-250μm。

2.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于所述胶黏剂为聚氨酯胶、环氧胶或丙烯酸胶，胶黏剂层厚度为2-25μm。

3.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜,其特征在于所述功能助剂中,抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂BHT；光稳定剂选自光稳定剂770或光稳定剂622LD；光吸收剂选自光吸收剂UV-P或光吸收剂UV-O；偶联剂选自硅烷偶联剂KH570或硅烷偶联剂KH560。

4.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于在过渡层材料中，所述聚丙烯酸酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯，所述氟树脂为聚偏氟乙烯或乙烯三氟氯乙烯共聚物，所述无机填料为二氧化钛或三氧化二铝的纳米粉。

5.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于所述三层复合膜中第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的厚度比为（0.5～1）：1：（0.5～1）。

6.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于所述三层复合膜中第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的厚度相等。

7.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于所述双层复合膜中第三过渡层和第二耐候层的厚度比为（0.5～1）：1。

8.如权利要求1所述的太阳能电池背板膜，其特征在于所述双层复合膜中第三过渡层和第二耐候层的厚度相等。

9.权利要求1～8任一项所述的太阳能电池背板膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将过渡层各组分按比例混合后，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，通过造粒使各组分均匀的混合到一起；然后通过多层共挤流延或吹膜的方法制备第一过渡层、第一耐候层和第二过渡层的三层复合膜，以及第三过渡层和第二耐候层的双层复合膜；

（2）在基材两面涂覆胶黏剂后分别与第二过渡层、第三过渡层复合，制得背板膜。