CN102931262A - 一种透明太阳能电池背膜 - Google Patents

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Abstract

一种透明太阳能电池背膜，它由耐候层、粘合层、电气绝缘层和粘结层构成且各层复合为一体，其中，粘合层涂覆在电气绝缘层的一个表面，粘结层涂覆在电气绝缘层的另一表面，耐侯层复合在粘合层的外表面。本发明结构简单，成本低、层间粘结强度高、电气绝缘性能好，能够保证太阳能电池组件25年的使用寿命，可广泛应用于光伏建筑一体化（BIPV）、双面光伏发电组件等。

Description

一种透明太阳能电池背膜
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别涉及一种透明太阳能电池背膜。
背景技术
作为传统电能生产方法的绿色替代方案，光伏电池组件被用来利用太阳能产生电能。光伏电池组件是一叠层结构，由各种半导体元件组装而成，它主要包括玻璃表层、EVA密封层、太阳能电池片、EVA密封层和太阳能电池背膜。由于光伏电池组件通常安装在室外，因而必须加以保护以减少环境作用如湿气、氧气和紫外线的影响和破坏，因此，具有优良的电气绝缘性、层间粘结强度、耐侯性、抗紫外性和阻湿性能的背膜在光伏电池组件中发挥着重要的保护作用。
随着光伏建筑一体化（BIPV）、双面光伏发电组件等的发展，对太阳能电池背膜提出了更高的要求，除要求背膜具有优良的耐候性、绝缘性、阻隔性等性能外，还需要背膜具有高的透光率和低的雾度，满足BIPV室内采光、双面光伏发电组件背层发电效率的需求。
但是，通常的背膜由具有耐候性的含氟聚合物材料复合或是涂布到聚酯（PET）基材上而形成，由于含氟聚合物本身存在（1）生产工艺复杂、生产过程污染环境；（2）生产成本高；（3）较强的化学惰性、且润湿性较差等缺点，造成现有的背膜产品存在：a.产品成本高；b.使用过程中容易发生脱落或分层现象等缺陷。
另外，在现有的背膜产品中，它的粘结层主要采用聚烯烃类薄膜，这些聚烯烃类的薄膜存在耐侯性差的缺陷，它经过一定的湿热老化（85℃*85%RH）后会出现透光率会明显降低、雾度增大，无法满足BIPV或双面光伏发电组件的需求。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术存在的不足之处，提供一种能够满足BIPV或双面光伏发电组件需求的透明太阳能电池背膜。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种透明太阳能电池背膜，它由耐候层、粘合层、电气绝缘层和粘结层构成且各层复合为一体，其中，粘合层涂覆在电气绝缘层的一个表面，粘结层涂覆在电气绝缘层的另一表面，耐侯层复合在粘合层的外表面。
上述背膜中，所述耐侯层是厚度0.025mm~0.175mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
上述背膜中，所述粘合层为厚度为0.004mm-0.020mm的透明的单组分或双组分聚氨酯粘合剂层。
上述背膜中，所述电气绝缘层为厚度0.125mm ~0.35mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4一环己烷二甲醇酯（PETG）或聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）。
上述背膜中，所述粘结层为厚度为0.002mm-0.015mm的透明的单组分或双组分丙烯酸聚合物层。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明结构简单，并且以廉价的无氟的高透明的耐侯PET取代高价的含氟聚合物作为耐候层，降低了背膜的成本。
2.本发明中的各层所使用的材料均为无氟聚酯，克服了含氟聚合物化学惰性强、润湿性较差的问题，并且通过粘合层使各层之间的粘结强度明显提高，避免了在使用过程中出现脱落和分层的问题，有效延长了组件的使用寿命。
3.本发明中的电气绝缘层采用透明的PET，它本身具有很好的电气绝缘性能和高的光透光率，同时，耐候PET作为含氟聚合物的替代层，在具有良好的耐候性能同时，还具有良好的电气绝缘性，电气绝缘层和耐侯层通过粘合层组合在一起，能更进一步提高本发明背膜的电气绝缘性。
4.本发明的粘结层采用单组分或双组份丙烯酸聚合物树脂涂层，克服了现有产品在湿热老化后会出现的透光率会明显降低、雾度增大的问题，满足了BIPV或双面光伏发电组件对产品的性能需求。
附图说明
图1是本发明的产品结构示意图。
图2是已有产品结构示意图。
图中各标号为：耐侯层1；粘合层2；电气绝缘层3；粘结层4；第一粘合层5；第二粘合层6.
具体实施方式
本发明的各实施例中所用原料均为公开的市售品。
本发明中的耐侯层用耐侯聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜取代了传统的含氟聚合物层，一方面降低了产品的成本，另一方面增强了产品的层间粘结力，再一方面提高了产品的电气绝缘性能，本发明中的耐候聚对苯二甲酸乙二醇酯是经过添加剂改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯，这些添加剂可以为紫外吸收剂、紫外稳定剂和耐水解剂等，适合本发明的耐候聚对苯二甲酸乙二醇酯可以是东洋纺株式会社、日本东丽工业株式会社、日本帝人杜邦公司、韩国SKC有限公司等公司生产的0.025mm~0.175mm的耐候PET。
粘合层为厚度为0.004mm-0.020mm的透明的单组分或双组分聚氨酯粘合剂层。
电气绝缘层为厚度0.125mm ~0.35mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4一环己烷二甲醇酯（PETG）或聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）。
粘结层为厚度为0.002mm-0.015mm的透明的单组分或双组分丙烯酸聚合物层。
本发明提供的背膜可以采用下述方面制备：
粘合层的涂布车速为15-60m/min，同时复合耐候层，若涂布车速低于15m/min，会严重降低生产效率，而涂布车速高于60m/min，复合耐候层过程中会产生气泡褶皱等表观问题，影响背膜质量。粘结层的涂布车速为40-70m/min，因粘结层只是一涂层，不涉及到复合，涂布车速可以比粘合层涂布车速提高。粘合层为聚氨酯胶粘剂，80-95℃为比较合适的干燥温度，而粘结层为丙烯酸树脂涂层，90-110℃为比较合适的干燥温度。复合温度设置为50-80℃能够更好的保证耐候层与电气绝缘层的粘结性能。
适合本发明的涂布方式可以是凹版涂布、网纹辊涂布等公知的精密涂布方式。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不限于此。
实施例1：
如图1所示，本发明背膜包括电气绝缘层3，位于电气绝缘层外侧的粘合层2和耐候层1，以及位于电气绝缘层3内侧的粘结层4。本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.250mm的透明PET，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.008mm的透明双组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.050mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.006mm的透明单组份丙烯酸树脂。
制作方法为在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为55m/min，经过105℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为30 m/min，经过90℃干燥后复合耐候层1，复合温度80℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
实施例2：
如图1所示，本发明背膜所述电气绝缘层3为厚度为0.350mm的透明PEN，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.020mm的透明双组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.025mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.002mm的透明双组份丙烯酸树脂。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为40m/min，经过90℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为15 m/min，经过80℃干燥后复合耐候层1，复合温度50℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
实施例3
如图1所示，本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.125mm的透明PETG，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.004mm的透明单组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.175mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.015mm的透明单组份丙烯酸树脂。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为70m/min，经过110℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为60 m/min，经过95℃干燥后复合耐候层1，复合温度75℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
实施例4
如图1所示，本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.200mm的透明PET，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.008mm的透明单组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.125mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.009mm的透明双组份丙烯酸树脂。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为50m/min，经过100℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为45 m/min，经过90℃干燥后复合耐候层1，复合温度70℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
实施例5：
如图1所示，本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.188mm的透明PET，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.015mm的透明双组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.150mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.012mm的透明单组份丙烯酸树脂。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为35m/min，经过95℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为20 m/min，经过80℃干燥后复合耐候层1，复合温度60℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
实施例6：
如图1所示，本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.188mm的透明PEN，所述电气绝缘层外侧涂布粘合层2，所述粘合层2为厚度为0.012mm的透明双组分聚氨酯粘合剂，耐候层1为厚度为0.125mm的透明耐候PET，在所述电气绝缘层3内侧涂布粘结层4，所述粘结层4为厚度为0.006mm的透明双组份丙烯酸树脂。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布粘结层4，涂布车速为65m/min，经过110℃干燥后收卷，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布粘合层2，涂布车速为45 m/min，经过95℃干燥后复合耐候层1，复合温度70℃，收卷后熟化，得到该透明型太阳能电池背膜。
对比例：
如图2所示，本发明背膜包括电气绝缘层3，位于电气绝缘层3外侧的第一粘合层5和耐候层1，以及位于电气绝缘层3内侧的第二粘合层6和粘结层4。本发明所述电气绝缘层3为厚度为0.250mm的透明PET。所述电气绝缘层外侧涂布第一粘合层5，所述第一粘合层5为厚度为0.012mm的透明双组分聚氨酯粘合剂。耐候层1为厚度为0.025mm的透明耐候PET。在所述电气绝缘层内侧涂布第二粘合层6，所述第二粘合层6为厚度为0.008mm的透明双组分聚氨酯粘合剂。所述粘结层4为厚度为60mm的透明聚乙烯薄膜。
本发明的制作方法为：在电气绝缘层3的一侧通过凹版涂布方法涂布第一粘合层5，涂布车速为25m/min，经过85℃干燥道复合耐候层1，复合温度为80℃，收卷后在电气绝缘层3的另一面通过凹版涂布方法涂布第二粘合层6，涂布车速为15m/min，经90℃干燥后复合粘结层4，复合温度80℃，收卷后熟化，得到太阳能电池背膜。
表1：产品性能测试数据表：
Figure 919181DEST_PATH_IMAGE001
注：透光率和雾度按GB/T 2410-2008(透明塑料透光率和雾度的测定)中的规定检测。

Claims (5)

1.一种透明太阳能电池背膜，其特征在于，它由耐候层、粘合层、电气绝缘层和粘结层构成且各层复合为一体，其中，粘合层涂覆在电气绝缘层的一个表面，粘结层涂覆在电气绝缘层的另一表面，耐侯层复合在粘合层的外表面。
2.根据权利要求1所述透明太阳能电池背膜，其特征在于，所述耐侯层是厚度0.025mm~0.175mm的耐候聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求2所述透明太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘合层为厚度为0.004mm-0.020mm的透明的单组分或双组分聚氨酯粘合剂层。
4.根据权利要求1、2或3所述透明太阳能电池背膜，其特征在于，所述电气绝缘层为厚度0.125mm ~0.35mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4一环己烷二甲醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求4所述透明太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘结层为厚度为0.002mm-0.015mm的透明的单组分或双组分丙烯酸聚合物层。
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