CN102922843B

CN102922843B - 一种高粘结强度的太阳能电池背板膜及其制备方法

Info

Publication number: CN102922843B
Application number: CN201210485351.7A
Authority: CN
Inventors: 王婧; 蔡胜梅; 宗少杰; 王玉同; 张恒
Original assignee: Shandong Dongyue Polymer Material Co Ltd
Current assignee: Shandong Dongyue Polymer Material Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN102922843A

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背板膜及其制备方法。太阳能电池背板膜是在聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；所述耐候层是通过将氟塑料与聚合物填料、无机填料、功能助剂混合后挤出造粒，再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；所述氟塑料为乙烯-三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯，占耐候层质量的50-80wt%；所述聚合物填料为聚丙烯酸酯聚合物，占耐候层质量的10-30wt%；所述无机填料为含钛、铝、锡、硅元素的氧化物，占耐候层质量的10-20wt%；所述的功能助剂占耐候层质量的0-2wt%。本发明的太阳能电池背板膜,耐候层与封装材料之间有良好的黏附性,且该背板膜结构紧密,生产工序少,成本低。

Description

一种高粘结强度的太阳能电池背板膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池背板技术领域，特别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。由于背板在光伏组件中起着决定太阳能电池使用寿命的重要作用，近年来随着光伏行业的兴起，背板行业也成为人们关注的热点。太阳能光伏电池背板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，PVF加工存在困难且工艺麻烦，有方案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，也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。目前改进的方案有两个：一是将含氟薄膜层进行表面改性，二是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。如专利CN101582459A（CN200910053911.X）提供的一种以改性聚偏氟乙烯合金层为耐候保护层的太阳能电池背板，包括依次粘接的第一耐候层、第一粘接层、结构增强层、第二粘接层和第二耐候层，第一耐候层和第二耐候层均为聚偏氟乙烯与无机材料的共混塑料合金层，结构增强层是聚对苯二甲酸乙二醇酯层，第一粘接层和第二粘接层是聚氨酯胶层、聚丙烯酸酯胶层或环氧胶层。专利CN101177514A（CN200710185202.8）提供一种太阳能电池背板，该背板包括基材和含氟聚合物层，含氟聚合物层包括含氟树脂、改性树脂、聚合物填料、无机填料和溶剂。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，然后涂覆到基材表面以制备复合膜，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,本发明提供一种高粘结强度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：

太阳能电池背板膜，包括耐候层和聚酯基层，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合;所述耐候层为含氟材料层，是通过将氟塑料与聚合物填料、无机填料、功能助剂混合后挤出造粒，再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；其中，所述氟塑料为乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）或聚偏氟乙烯（PVDF），占耐候层质量的50-80wt%；所述聚合物填料为聚丙烯酸酯聚合物，占耐候层质量的10-30wt%；所述无机填料为含钛、铝、锡、硅元素的氧化物，占耐候层质量的10-20wt%；所述的功能助剂占耐候层质量的0-2wt%。

所述的功能助剂包括抗氧剂、抗老化剂、光稳定剂、光吸收剂、偶联剂之一或组合，其中抗氧剂、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、硅烷偶联剂KH560或硅烷偶联剂KH550。

所述的聚合物填料聚丙烯酸酯聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯，特别优选聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

根据本发明优选的，所述无机填料为纳米级的二氧化钛、二氧化硅或三氧化二铝。

所述的聚酯基层为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等具有良好机械性能的聚合物或其共混物，厚度为50-250μm。

所述的含氟材料层厚度为5-30μm；含氟材料层是将氟塑料与聚合物填料、无机填料、功能助剂的共混塑料层。

所述胶黏剂为环氧胶、丙烯酸胶或聚氨酯胶中的一种，胶黏剂粘结层厚度为2-25μm。

根据本发明进一步优选的，所述含氟材料层中，所述氟塑料为聚偏氟乙烯（PVDF），占耐候层质量的60-70wt%；所述聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），占耐候层质量的20-30wt%；所述无机填料为TiO₂，占耐候层质量的15-20wt%；所述的功能助剂占耐候层质量的0.5-2wt%。各组分的质量百分比之和为100%。

本发明所述的太阳能电池背板膜的制备方法，步骤如下：

（1）将耐候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。将混合好的物料进行流延挤出或吹膜，制成耐候层薄膜；

（2）通过涂胶机将胶黏剂均匀涂覆在聚酯基层薄膜两侧，然后将步骤（1）制备的耐候层薄膜粘附在基层薄膜两侧，压延凝胶后，得到依次为耐候层、胶黏剂粘结层、聚酯基层、胶黏剂粘结层、耐候层复合结构的背板膜产品。

本发明提供的是以含氟材料为耐候层的太阳能电池背板膜，所述含氟材料耐候层是氟塑料与丙烯酸聚合物、无机填料、功能助剂的共混层，通过挤出流延或吹膜的方式制的得到含氟材料薄膜，用胶黏剂与聚酯基层薄膜粘结而制成太阳能电池背板膜。含氟薄膜耐候层与封装材料乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA）薄膜的粘结强度明显高于单纯的氟塑料薄膜与EVA薄膜的粘结强度，且成本大大的降低。此背板膜结构简单，材料易得，且性能优良，符合对背板的要求，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，耐候层与封装材料之间有良好的黏附性，有效解决了含氟塑料层作为太阳能电池背板膜耐候层黏附性差，易剥离的问题，同时该背板膜复合层数少，结构紧密，且生产工序少，成本低。

附图说明

图1是本发明太阳能电池背板膜的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明作进一步说明，但本专利保护内容不仅限于此。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1:太阳能电池背板膜的结构如图1所示，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合;由上往下依次为耐候层1、粘结层2、聚酯基层3、粘结层2、耐候层1。

耐候层1为含氟塑料聚偏氟乙烯（PVDF）78%与聚合物填料10%、无机填料10%、功能助剂2%的混合物，厚度为25μm。其中聚合物填料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），无机填料为纳米级TiO₂粉，功能助剂为抗氧剂1010 0.5%、光稳定剂770 0.5%、光吸收剂UV-P0.5%、硅烷偶联剂KH560 0.5%。粘结层2为聚氨酯胶层，厚度为25μm。聚酯层3为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为250μm。

制备步骤如下：

（1）耐候层薄膜的制备方法：将耐候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。将混合好的物料进行流延挤出，制成厚度25μm的耐候层薄膜。

（2）背板膜的制备：通过涂胶机将胶黏剂聚氨酯胶均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜两侧面为粘结层2，然后将耐候层1薄膜粘附在PET薄膜层两侧的粘结层上。

实施例2-5：背板膜的结构和制备方法如实施例1所述，所不同的是：耐候层中聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、TiO2的质量比例不同。

实施例6：结构和制备方法如实施例1所述，所不同的是：耐候层中的含氟塑料为乙烯-三氟氯乙烯共聚物53%，聚合物填料PMMA10%，无机填料TiO₂10%。

对比例：结构和制备方法如实施例1所述，所不同的是：耐候层使用纯的PVDF层，不含聚合物填料、无机填料和功能助剂。

以上实施例1-6与对比例的产品，采用GB-T2791-1995方法进行检测其含氟塑料层与EVA层粘结强度，结果列于表1。

表1、产品粘结强度

对比可知，通过对耐候层改性，大大提高了含氟塑料耐候层的表面黏附性，有效解决了含氟背板膜使用过程中由于耐候层与EVA层黏附性差导致的易脱落从而影响太阳能电池使用寿命的问题。

实施例7：太阳能电池背板膜的结构如图1所示。聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合;由上往下依次为耐候层1、粘结层2、聚酯基层3、粘结层2、耐候层1。

耐候层1为含氟塑料聚偏氟乙烯64%与聚合物填料20%、无机填料15%、功能助剂1%的混合物，厚度为20μm。聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯，无机填料为SiO₂，功能助剂为抗氧剂1076 0.3%、光稳定剂770 0.2%、光吸收剂UV-O 0.2%和硅烷偶联剂KH5500.3%。粘结层2为环氧胶层，厚度为20μm。聚酯基层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度为200μm。

制备步骤如实施例1。

实施例8：太阳能电池背板膜的结构如图1所示。

耐候层1为含氟塑料乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）54.4%与聚合物填料25%、无机填料20%、功能助剂0.6%的混合物。聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），无机填料为Al₂O₃粉，功能助剂：抗氧剂BHT 0.2%，光稳定剂622LD 0.1%，光吸收剂UV-90.1%，硅烷偶联剂KH5700.2%，厚度为10μm。粘结层2为丙烯酸胶层，厚度为15μm。聚酯层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度为100μm。制备步骤如实施例1。

以上实施例7-8的产品，采用GB-T2791-1995方法进行检测，检测其耐候层（含氟塑料层）与EVA层粘结强度，结果列于表2。

表2、产品粘结强度

实施例9：如实施例1所述，所不同的是：

耐候层为含氟塑料聚偏氟乙烯（PVDF）65%与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）20%、无机填料TiO₂15%的混合物，厚度为15μm。聚酯层3为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为150μm。所得产品耐候层与EVA层粘结强度50N/cm。

Claims

1.太阳能电池背板膜，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；由上往下依次为耐候层、粘结层、聚酯基层、粘结层、耐候层；

耐候层为含氟塑料聚偏氟乙烯53%与聚合物填料30%、无机填料15%、功能助剂2%的混合物，厚度为25μm；其中聚合物填料是聚甲基丙烯酸甲酯，无机填料为纳米级TiO₂粉，功能助剂为抗氧剂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%；

粘结层为聚氨酯胶层，厚度为25μm；聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为250μm；

按以下步骤制备：

（1）耐候层薄膜的制备方法：将耐候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；将混合好的物料进行流延挤出，制成厚度25μm的耐候层薄膜；

（2）背板膜的制备：通过涂胶机将胶黏剂聚氨酯胶均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜两侧面为粘结层，然后将耐候层薄膜粘附在PET薄膜层两侧的粘结层上。

2.太阳能电池背板膜，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；由上往下依次为耐候层、粘结层、聚酯基层、粘结层、耐候层；

耐候层为含氟塑料聚偏氟乙烯50%与聚合物填料30%、无机填料18%、功能助剂2%的混合物，厚度为25μm；其中聚合物填料是聚甲基丙烯酸甲酯，无机填料为纳米级TiO₂粉，功能助剂为抗氧剂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%；

粘结层为聚氨酯胶层，厚度为25μm；聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层，厚度为250μm。

3.太阳能电池背板膜，聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合；由上往下依次为耐候层、粘结层、聚酯基层、粘结层、耐候层；

耐候层为含氟塑料乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）54.4%与聚合物填料25%、无机填料20%、功能助剂0.6%的混合物；聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），无机填料为Al₂O₃粉，功能助剂：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%，厚度为10μm；粘结层为丙烯酸胶层，厚度为15μm；聚酯层为聚对苯二甲酸丁二醇酯，厚度为100μm。