CN103050563B - 一种太阳能背板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能背板，从内到外包括内表层、芯层和外表层，以质量比例计，内表层∶芯层∶外表层=10～20∶20～40∶40～60；所述内表层由乙烯基树脂、填料以及添加剂制成；外表层由聚酰胺树脂、填料以及添加剂制成；所述芯层由改性聚乙烯树脂组合物制成。本发明同时开发了一种新的聚乙烯树脂组合物，包括交联聚乙烯树脂100份、接枝聚乙烯0～50份、催化剂0.1～0.5份、填料0～100份以及添加剂0～2.5份。本发明开发的新的太阳能背板通过共挤出的工艺制备得到，获得的最终产品在具有优良的粘接性、高层间剥离强度的同时，也具有耐老化，尤其是耐湿热老化的性能，同时具有低饱和吸水率、低水蒸气透过率以及优异的电绝缘性，并且制备工艺简易、成本低，适于工业化生产。

Description

一种太阳能背板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能背板及其制备方法，具体涉及一种以改性聚乙烯树脂组合物为基材膜的太阳能背板及其制备方法，属于太阳能电池组件制造技术领域。
背景技术
太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力，太阳能发电是太阳能利用途径中一项新技术。太阳能光电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池等组成，太阳能电池组件是太阳能发电系统中的核心部分，其中太阳能背板是太阳能电池组件的结构性封装材料，对于延长太阳能电池的使用寿命起到了很大的作用，是太阳能电池组件不可或缺的组成部分，同时也是太阳能电池组件的成本重要构成之一，制备背板的材料应具有可靠的绝缘性、阻水性、机械性能、耐紫外光老化性以及耐湿热老化性能。
目前由于聚合物材料中没有单种材料能够满足太阳背板的要求，国内外主要使用的背板均为多层复合结构，都是以聚酯膜（BOPET）为基材膜，覆合含氟材料如聚氟乙烯膜（PVF）、聚偏二氟乙烯膜（PVDF）或者涂布氟碳树脂（FEVE）等制造而成的，氟材料价格较贵、机械强度低、生产工艺复杂、与芯层材料的层间剥离强度差、容易脱落，制备的背板粘接性差、电绝缘性低、容易脆化、撕裂。从背板的材料上来看，现有的背板一般都是以聚酯膜（BOPET）为基材，其与相邻的EVA胶膜的粘结力无法保证，并且由于材料结构特征，聚酯树脂分子主链中含有大量的酯基，与水具有很好的亲和性，容易产生水增塑，同时即使微量的水分也会导致分子主链的降解，故而难以克服吸水率高，耐湿热老化性能差（脆化）的缺陷，很难达到太阳能背板的性能要求。
聚乙烯树脂为乙烯的聚合物，具有较高的耐磨性、优良的电绝缘性、耐应力开裂性和低蠕变性、低水蒸气透过率以及优异的介电性能，并且由于乙烯的分子链端中没有极性官能团，因此吸水率极低，能满足太阳能电池背板的耐老化、耐候性能要求，但其耐温等级低、力学性能较差，而无法直接作为太阳能背板基材的材料。
此外，对于太阳能背板而言，还需要满足高层间剥离强度，其直接关系到太阳能组件的使用寿命，与太阳能组件中的密封硅胶、封装EVA胶膜之间优异的相容性以及低成本的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能背板及其制备方法，所述背板具有高层间剥离强度、优异的耐湿热老化性、粘接性以及机械绝缘性能，适合于太阳能电池组件的应用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能背板，从内到外包括内表层、芯层和外表层，所述内表层、芯层和外表层的质量比为10~20∶20~40∶40~60；
所述内表层由聚乙烯树脂或者乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、填料以及添加剂制成，所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述外表层由聚酰胺树脂、填料以及添加剂制成，所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述芯层由改性聚乙烯树脂组合物制成；
所述改性聚乙烯树脂组合物以质量份计，包括如下组分：
交联聚乙烯树脂                             100份
接枝聚乙烯                                    0~50份
填料                                             0~100份
催化剂                                          0.1~0.5份
添加剂                                          0.1~2.5份
所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述交联聚乙烯树脂由如下组分通过反应制备得到：
聚乙烯树脂               100份
硅烷                        0.5~2.0份
引发剂                     0.03~0.2份
所述聚乙烯树脂为均聚聚乙烯树脂、共聚聚乙烯树脂或两者的混合物；
所述接枝聚乙烯由如下组分通过接枝反应制备得到：
聚乙烯树脂               100份
接枝剂                     0.5~2.0份
引发剂                     0.03~0.2份
所述聚乙烯树脂为均聚聚乙烯树脂、共聚聚乙烯树脂或两者的混合物。
优选地，上述技术方案中，所述接枝聚乙烯为15~40质量份。
上述技术方案中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡或者二月桂酸二辛基锡。
上述技术方案中，所述接枝剂为丙烯酸、丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐或次甲基丁二酸；所述硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；所述引发剂为二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯；所述填料为玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、云母、硅灰石或钛白粉。
上述技术方案中，所述聚乙烯树脂的DSC熔点为120~135℃，熔体流动速率为1~2 g/10min。
上述太阳能背板的制备包括如下步骤：
(1) 交联聚乙烯树脂的制备：按所述的配比将聚乙烯树脂、硅烷和引发剂混合均匀，经螺杆熔融挤出加工，制备得到交联聚乙烯树脂；
(2) 接枝聚乙烯的制备：按所述的配比将聚乙烯树脂、接枝剂和引发剂混合均匀，经螺杆熔融挤出加工，制备得到接枝聚乙烯；
（3）太阳能背板的制备：按配比将制备内表层、芯层以及外表层的物料分别加入到三层共挤出片材机组的A螺杆、B螺杆以及C螺杆中，同时在螺杆挤出机熔融挤出， 经流延、冷却、牵引、卷取即得到所述太阳能背板。
上述制备方法中，所述步骤(1)中的螺杆熔融挤出加工的反应挤出温度为160~220℃，螺杆转速控制为95~105转/分；所述步骤(2)以及步骤(3)中的螺杆熔融挤出加工的反应挤出温度为180~240℃，螺杆转速控制为95~105转/分。
本发明中，内表层和太阳能电池组件中的EVA胶膜接触，外表层位于太阳能电池组件的外侧。
本发明中，抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂均为现有技术。外表层材料选用的聚酰胺树脂是重复的酰胺结构单元（-RCONH-）作为聚合物主链的缩聚物，具有较高的拉伸强度、冲击强度，优异的耐磨、自润滑性能，并且与作为填充密封用的硅胶有良好的粘接性，可以保障后期电池板与铝合金边框和接线盒顺利组装成为太阳能电池组件；内表层材料选择具有极低的吸水率和水蒸气透过率含有乙烯基的树脂，与作为封装材料的分子结构中含有大量乙烯链段的EVA（乙烯醋酸乙烯共聚物）胶膜有良好的粘合性。
本发明的原理：硅烷的引进使部分聚乙烯交联，形成类似于橡胶类的交联的网状结构，使其获得优异的力学性能、耐环境应力开裂性能以及耐化学药品腐蚀性能，而且非常明显地提高了耐温等级，可使聚乙烯的耐热温度从70℃提高到100℃以上；接枝剂在引发剂的作用下与聚乙烯发生接枝反应，接枝聚乙烯既与乙烯基树脂具有很好的相容性，又可以和相邻的聚酰胺树脂具有良好的粘接性，使芯层材料与内表层材料以及外表层都具有良好的相容性，增强了三层材料间的层间剥离力，本发明公开的太阳能背板的层间剥离力为20N/cm，远高于常用TPT背板的8 N/cm。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1．本发明以交联聚乙烯树脂为主体，以接枝聚乙烯增韧剂进行改性，获得的改性聚乙烯树脂组合物具有高的耐温等级、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能以及低饱和吸水率、低水蒸气透过率，可用于制造太阳能背板。
2．通过本发明公开的改性聚乙烯树脂组合物制备的太阳能背板在具有高层间剥离强度的同时，也具有耐湿热老化的性能，同时与EVA层以及硅胶具有良好的粘接性，可用于制造太阳能电池组件。
3．本发明的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
(1) 交联聚乙烯树脂XPE的制备
将100份（质量份）茂金属聚乙烯1327ED（美国埃克森化学公司）、2份乙烯基三甲氧基硅烷A151（美国道康宁公司）、0.2份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出（双螺杆采用排气螺杆，螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160~220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2~4分钟）；冷却切粒得到交联聚乙烯XPE，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.2克g/10min。
所述茂金属聚乙烯1327ED，密度0.927g/cm3，DSC熔点122℃，熔体流动速率1.3g g/10min（190℃，2.16公斤），拉伸强度（25u）横向37MPa，纵向47.5MPa，断裂伸长率横向630%，纵向570%。
(2) 接枝聚乙烯PE-MA的制备
将100份（质量份）LLDPE7042（北京燕山石化公司）、1份马来酸酐（化学试剂，分析纯）、0.05份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒；冷却切粒得到颗粒状接枝聚乙烯PE-MA，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.5g/10min。其中螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160-220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。
所述LLDPE7042（北京燕山石化公司）为线性低密度聚乙烯，其DSC熔点为125℃，熔体流动速率2g/10min（190℃，2.16公斤），数均分子量17000，重均分子量100000，拉伸强度12MPa，断裂伸长率500%；
（3）内表层材料的准备：将100份茂金属聚乙烯1327ED（美国埃克森化学公司）投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960（美国杜邦公司）、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（北京加成助剂研究所，KY1010）、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（北京加成助剂研究所，GW531）、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（北京加成助剂研究所，GW480），搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（4）芯层材料的准备：将67份交联聚乙烯XPE和33份接枝聚乙烯PE-MA投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.2份二月桂酸二丁基锡（北京加成助剂研究所）搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（5）外表层材料的准备：将100份聚十二碳二酰己二胺（PA612）加入干燥器内，80℃干燥4小时后投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀；然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（6）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为20/30/50，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品S1，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。一种聚乙烯树脂：聚乙烯（）树脂，记为B1，材料性能测试见表1。
实施例二：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
(1) 交联聚乙烯树脂XPE的制备
将100份（质量份）茂金属聚乙烯1327ED（美国埃克森化学公司）、2份乙烯基三甲氧基硅烷A151（美国道康宁公司）、0.16份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出（双螺杆采用排气螺杆，螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160~220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2~4分钟）；冷却切粒得到交联聚乙烯XPE，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.2克g/10min。
 (2) 接枝聚乙烯PE-MA的制备
将100份（质量份）LLDPE7042（北京燕山石化公司）、0.5份马来酸酐（化学试剂，分析纯）、0.05份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒；冷却切粒得到颗粒状接枝聚乙烯PE-MA，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.5g/10min。其中螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160-220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。
 （3）内表层材料的准备：将100份EVA树脂14-2（北京有机化工厂）投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（4）芯层材料的准备：将67份交联聚乙烯XPE和13份接枝聚乙烯PE-MA投入高搅机中，加入30份金红石型钛白粉R960、0.18份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.14份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.2份二月桂酸二丁基锡搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（5）外表层材料的准备：将100份聚癸二酰癸二胺（PA1010）加入干燥器内，80℃干燥4小时后投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀；然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（6）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为20/40/40，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品S2，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。
实施例三：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
 (1) 交联聚乙烯树脂XPE的制备
将100份（质量份）茂金属聚乙烯1327ED（美国埃克森化学公司）、2份乙烯基三甲氧基硅烷A151（美国道康宁公司）、0.2份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出（双螺杆采用排气螺杆，螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160~220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2~4分钟）；冷却切粒得到交联聚乙烯XPE，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.2克g/10min。
 (2) 接枝聚乙烯PE-MA的制备
将100份（质量份）LLDPE7042（北京燕山石化公司）、1份马来酸酐（化学试剂，分析纯）、0.05份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒；冷却切粒得到颗粒状接枝聚乙烯PE-MA，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.5g/10min。其中螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160-220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。
（3）内表层材料的准备：将100份茂金属聚乙烯1327ED（美国埃克森化学公司）投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（4）芯层材料的准备：将75份交联聚乙烯XPE和38份接枝聚乙烯PE-MA投入高搅机中，加入50份金红石型钛白粉R960、0.3份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.15份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.1份二月桂酸二丁基锡搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（5）外表层材料的准备：将100份聚癸二酰癸二胺（PA1010）加入干燥器内，80℃干燥4小时后投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀；然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（6）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为10/30/60，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品S3，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。
实施例四：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
(1) 交联聚乙烯树脂XPE的制备
将100份高密度聚乙烯5000S（北京燕山石化公司）、2份乙烯基三甲氧基硅烷A151（美国道康宁公司）、0.2份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出（双螺杆采用排气螺杆，螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160~220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2~4分钟）；冷却切粒得到交联聚乙烯XPE，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.2克g/10min。
所述高密度聚乙烯5000S为北京燕山石化公司生产，其密度0.954g/cm3，DSC熔点132℃，熔体流动速率0.8g/10min（190℃，2.16公斤），拉伸强度27MPa，断裂伸长率大于500%，洛氏硬度50R，脆化温度小于-80℃。
(2) 接枝聚乙烯PE-MA的制备
将100份（质量份）LLDPE7042（北京燕山石化公司）、1份马来酸酐（化学试剂，分析纯）、0.05份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒；冷却切粒得到颗粒状接枝聚乙烯PE-MA，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.5g/10min。其中螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160-220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。
（3）内表层材料的准备：将100份EVA树脂14-2（北京有机化工厂）投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（4）芯层材料的准备：将75份交联聚乙烯XPE和25份接枝聚乙烯PE-MA投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.2份二月桂酸二丁基锡搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（5）外表层材料的准备：将100份聚癸二酰癸二胺（PA1010）加入干燥器内，80℃干燥4小时后投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀；然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（6）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为20/30/50，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品S4，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。
实施例五：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
(1) 交联聚乙烯树脂XPE的制备
将100份高密度聚乙烯5000S（北京燕山石化公司）、0.5份乙烯基三甲氧基硅烷A151（美国道康宁公司）、0.1份DCP引发剂（天津阿克苏公司）分别计量后加入混合器中进行混合均化，均化两小时后投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出（双螺杆采用排气螺杆，螺杆直径为75毫米，长径比33，螺杆温度控制在160~220℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2~4分钟）；冷却切粒得到交联聚乙烯XPE，其190℃/2.16公斤的熔体流动速率为0.2克g/10min。
 （2）内表层材料的准备：将100高密度聚乙烯5000S（北京燕山石化公司）投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960（美国杜邦公司）、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（北京加成助剂研究所，KY1010）、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（北京加成助剂研究所，GW531）、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（北京加成助剂研究所，GW480），搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33；
（3）芯层材料的准备：将100份交联聚乙烯XPE投入高搅机中，加入100份金红石型钛白粉R960、0.5份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.5份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.5份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.5份二月桂酸二丁基锡（北京加成助剂研究所）搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（4）外表层材料的准备：将100份聚十二碳二酰己二胺PA612（山东东辰工程塑料有限公司）加入干燥器内，80℃干燥4小时，测试水分含量（90℃，3小时）小于0.1%。然后将物料投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为90毫米，长径比33。
（5）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为20/30/50，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品S5，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。
对比例一：
一种太阳能背板，其制备方法如下：
（1）内表层材料的准备：将100份茂金属聚乙烯1327ED投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960（美国杜邦公司）、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（北京加成助剂研究所，KY1010）、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（北京加成助剂研究所，GW531）、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（北京加成助剂研究所，GW480），搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。将上述物料投入三层共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33；
（2）芯层材料的准备：将100份茂金属聚乙烯1327ED投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，0.2份二月桂酸二丁基锡（北京加成助剂研究所）搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为60毫米，长径比33。
（3）外表层材料的准备：将100份聚十二碳二酰己二胺PA612（山东东辰工程塑料有限公司）加入干燥器内，80℃干燥4小时，测试水分含量（90℃，3小时）小于0.1%。然后将物料投入高搅机中，加入20份金红石型钛白粉R960、0.2份抗氧剂四[?-（3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯，搅拌30分钟，转速600转/分钟，将物料混合均匀。然后将上述物料投入三层共挤出片材机组的C螺杆，螺杆直径为90毫米，长径比33。
（4）太阳能背板的制备：将三种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，螺杆温度控制在180-240℃，螺杆转速控制为100转/分，物料在螺杆内的停留时间为2-4分钟。内表层、芯层以及外表层三种物料在分配器内进行分配，比例为20/30/50，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品B1，三辊冷却水温度60-70℃，牵引速度3-4米/分钟。产品厚度0.33mm，宽度1000mm。检测结果见表1。
对比例二：
为TPT类型背板（昆山台虹公司），产品结构为PVF/PET/PVF，厚度0.33mm，记为B2，检测结果见表1。
对比例三：
为TPE类型背板（日本东洋铝公司），产品结构为PVDF/PET/PE，厚度0.33mm，记为B3，检测结果见表1。
对比例四：
为FEVE类型背板（苏州中来公司），产品结构为FEVE/PET/FEVE，厚度0.30mm，记为B4，检测结果见表1。
表 1  实施例和对比例中各种背板的表征
*1：芯层和外表层脱落，无法测试其他指标。
*2：剥离强度很大，拉不开。
从表1的结果可以看出，本发明的三层共挤出太阳能背板不仅具有满足太阳能背板要求的收缩率、热空气老化性、绝缘性能，还具有优于其他背板的吸水率、水蒸气透过率、层间剥离强度以及耐湿热老化性能，可以用于制备太阳能电池组件。
上述各实施例及对比例中的表征方法采用如下标准：
熔体流动速率   ASTM D1238 热塑性塑料熔体流动速率的标准测试方法；
拉伸强度    ASTM D638塑料拉伸性能的标准试验方法；
断裂伸长率    ASTM D638塑料拉伸性能的标准试验方法；
弯曲强度    ASTM D790未加强和加强塑料弯曲性能测试；
简支梁缺口冲击强度    ASTM D6110塑料缺口试样耐冲击试验方法；
悬臂梁缺口冲击强度    ASTM D256塑料及电绝缘材料的抗冲击性的测试方法；
收缩率  GB/T 13541电气用塑料薄膜试验方法
饱和吸水率 GB/T 1034 塑料吸水性试验方法
水蒸气透过率  GB/T 21529 塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定
热氧老化      GB/T7141 塑料热老化试验方法
湿热老化 GB/T 2423.40 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Cx：未饱和高压蒸汽恒定湿热
体积电阻率 GB/T 1410固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法。

Claims (10)

1.一种太阳能背板，从内到外包括内表层、芯层和外表层，其特征在于：所述内表层、芯层和外表层的质量比为10~20∶20~40∶40~60；
所述内表层由聚乙烯树脂或者乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、填料以及添加剂制成，所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述外表层由聚酰胺树脂、填料以及添加剂制成，所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述芯层由改性聚乙烯树脂组合物制成；
所述改性聚乙烯树脂组合物以质量份计，包括如下组分：
交联聚乙烯树脂                             100份
接枝聚乙烯                                    0~50份
填料                                             0~100份
催化剂                                          0.1~0.5份
添加剂                                          0.1~2.5份
所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂以及光稳定剂中的一种或几种；
所述交联聚乙烯树脂以质量计由如下组分通过反应制备得到：
聚乙烯树脂               100份
硅烷                        0.5~2.0份
引发剂                     0.03~0.2份
所述聚乙烯树脂为均聚聚乙烯树脂、共聚聚乙烯树脂或两者的混合物；
所述接枝聚乙烯以质量计由如下组分通过接枝反应制备得到：
聚乙烯树脂               100份
接枝剂                     0.5~2.0份
引发剂                     0.03~0.2份
所述聚乙烯树脂为均聚聚乙烯树脂、共聚聚乙烯树脂或两者的混合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述改性聚乙烯树脂组合物中接枝聚乙烯为15~40质量份。
3.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述接枝剂为丙烯酸、丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐或次甲基丁二酸。
4.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡或者二月桂酸二辛基锡。
6.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述引发剂为二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯。
7.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述填料为玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、云母、硅灰石或钛白粉。
8.根据权利要求1所述的太阳能背板，其特征在于：所述聚乙烯树脂的DSC熔点为120~135℃，熔体流动速率为1~2 g/10min。
9. 一种制备如权利要求1所述的太阳能背板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 交联聚乙烯树脂的制备：按权利要求1所述的组分将聚乙烯树脂、硅烷和引发剂混合均匀，经螺杆熔融挤出加工，制备得到交联聚乙烯树脂；
(2) 接枝聚乙烯的制备：按权利要求1所述的组分将聚乙烯树脂、接枝剂和引发剂混合均匀，经螺杆熔融挤出加工，制备得到接枝聚乙烯；
(3)太阳能背板的制备：按组分将制备内表层、芯层以及外表层的物料分别加入到三层共挤出片材机组的A螺杆、B螺杆以及C螺杆中，同时在螺杆挤出机熔融挤出， 经流延、冷却、牵引、卷取即得到所述太阳能背板。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的螺杆熔融挤出加工的反应挤出温度为160~220℃，螺杆转速控制为95~105转/分；所述步骤(2)和步骤(3)中的螺杆熔融挤出加工的反应挤出温度为180~240℃，螺杆转速控制为95~105转/分。
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