CN103381691B - 一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜 - Google Patents

一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜 Download PDF

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Abstract

一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜,它包括耐候层、第一粘合层、聚酯绝缘层、第二粘合层和粘结层,所述粘结层由阻燃层和抗水解层组成,阻燃层或抗水解层与第二粘合层相粘合,本发明背膜具有优良的耐水解性能和阻燃性能,解决了因粘合层水解老化而造成的背膜脆化,保证了太阳能电池的使用寿命。

Description

一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜
技术领域
本发明属于新能源领域,特别涉及一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜。
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。光伏电池组件普遍采用玻璃、电池硅片、EVA、背膜材料热压而成,在使用过程中长期直接暴露在温湿度苛刻的自然环境中,同时组件还会因为连续工作和外界高温环境而发热。因此,要抵抗外界环境因素影响,作为太阳能电池背面封装材料的背膜除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外,还应当具有良好的抗水解性和阻燃性能。
目前,公开的太阳能电池背膜中通常使用聚烯烃类聚合物层作为粘结层,这类粘结层存在如下缺陷:一方面,容易水解老化造成背膜发生脆化,影响太阳能电池的使用寿命;另一方面,它属于易燃材料,容易导致背膜的阻燃性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足之处,提供一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜。
为解决上技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜,它包括耐候层、第一粘合层、聚酯绝缘层、第二粘合层和粘结层,所述粘结层由阻燃层和抗水解层组成,阻燃层或抗水解层与第二粘合层相粘合。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述粘结层厚度60μm~120μm
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述阻燃层与抗水解层的厚度比控制在1:5~5:1。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述阻燃层中含有1.5wt%-11wt%的阻燃剂。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述阻燃剂由阻燃剂A和阻燃剂B组成,阻燃剂A与阻燃剂B之间的重量比为1:3~16:1。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述阻燃剂A选自有机阻燃剂,包括磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、聚磷酸铵、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷或三(2,3-二溴丙基)异氰酸酯(TBC)。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述阻燃剂B选自无机阻燃剂,包括氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌或三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述抗水解层含有0.01wt%-1.5wt%的抗水解剂。
上述耐水解强阻燃太阳能电池背膜,所述抗水解剂选自碳化二亚胺或聚碳化二亚胺类化合物。
与现有技术相比,本发明通过阻燃层和抗水解层的组合使用,背膜的耐水解性能和阻燃性能优良,解决了因粘合层水解老化而造成的背膜脆化,保证了太阳能电池的使用寿命。经双85老化试验2000h后,背膜的断裂伸长率保持率40%以上、层间剥离力3N/cm;按UL94标准进行阻燃测试,本发明背膜的阻燃等级为UL94V-0。
具体实施方式
本发明提供的耐水解强阻燃太阳能电池背膜包括耐候层、第一粘合层、聚酯绝缘层、第二粘合层和粘结层,与现有技术不同的是,本发明中的粘结层由阻燃层和抗水解层组成,阻燃层或抗水解层与第二粘合层相粘合。
阻燃层是含有阻燃剂的聚乙烯膜层,它是由聚乙烯母粒等公知物料和阻燃剂混合,经熔融、挤出、吹膜工艺而得到,阻燃层中含1.5wt%-11wt%的阻燃剂。阻燃层中所使用的阻燃剂由阻燃剂A和阻燃剂B组成,它们之间的重量比控制在1:3-16:1;阻燃剂A选自有机阻燃剂,例如市售的下列物质:磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP),聚磷酸铵,八溴醚,磷酸三苯酯,六溴环十二烷,十溴二苯醚、十溴二苯乙烷,三(2,3-二溴丙基)异氰酸酯(TBC)等。阻燃剂B选自无机阻燃剂,例如市售公知的下列物质:氢氧化镁,氢氧化铝,硼酸锌,三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)等。
本发明中,含有阻燃剂的聚乙烯膜层可以采用下述配方制备,但其方法并不限于此。
抗水解层是含有抗水解剂的聚乙烯膜层,它是由聚乙烯母粒等公知物料和抗水解剂混合,经熔融、挤出、吹膜工艺而得到,抗水解层中含有0.01wt%-1.5wt%的抗水解剂。抗水解层中所使用的抗水解剂选自碳化二亚胺或聚碳化二亚胺类化合物类化合物,例如,二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、二叔丁基碳二亚胺、叔丁基异丙基碳二亚胺;甲基环己烷碳二亚胺、1,3-苯碳二亚胺、1,5-萘碳二亚胺、环己烷-1,4-碳二亚胺,由于碳二亚胺遇热容易分解,因此优先选择分子量比较高的碳二亚胺,例如RheinChemic公司生产的“Stabaxol”P、“Stabaxol”P100、“Stabaxol”P200、“Stabaxol”P400,荷兰斯塔尔聚碳化二亚胺XL-702,上海尤恩化工有限公司生产的聚碳化二亚胺UN-03或其他市售聚碳化二亚胺产品。
本发明中,含有抗水解剂的聚乙烯膜层可以采用下述配方,但不限于此。
本发明中的粘合层可以采用下述方法制备:
将聚乙烯母粒等公知物料和阻燃剂混合均匀,干燥,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将聚乙烯母粒等公知物料和抗水解剂混合均匀,干燥,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化;然后在主挤出机供给的阻燃层的一侧与副挤出机供给的抗水解层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺,电晕处理,收卷得到聚乙烯膜。
适合本发明的耐候层可以选自下述市售的材料:聚氟乙烯(PVF)(杜邦生产)、聚偏氟乙烯(PVDF)(日本电气化学公司、韩国SKC公司、法国阿珂玛公司等)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)(日本旭硝子公司)、聚四氟乙烯(PTFE)(大金氟树脂公司)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)(日本旭硝子)等。
适合本发明的聚酯绝缘层可以选自下述公知材料: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)、聚碳酸酯(PC)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种。
本发明所述第一、第二粘合层可以选自市售公知的双组份聚氨酯粘合剂、丙烯酸酯粘合剂、聚醋酸乙烯酯粘合剂或环氧树脂粘合剂,它们的厚度相同或不同。
本发明提供的背膜,可以采用下述方法制备:
在聚酯绝缘层的一个表面涂布第一粘合层,干燥后在其外表面复合耐候层;然后在聚酯绝缘层的另一表面涂布第二粘合层,干燥后在其外表面复合粘合层,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但不限于此。
实施例1:
将78.7重量份LDPE母粒、0.8重量份聚乙烯蜡、10重量份碳酸钙、1重量份爽滑剂、0.5重量份抗氧剂1010、0.5重量份UV531、8重量份十溴二苯醚、0.5重量份三氧化二锑,混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将75.7重量份的LDPE母粒、10重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.8重量份的聚乙烯蜡、10重量份的碳酸钙、1重量份的爽滑剂、0.5重量份抗氧剂1010、0.5重量份UV531、1.5重量份“Stabaxol”P混合均匀并干燥处理,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化,然后在主挤出机供给的阻燃PE层的一侧与副挤出机供给的抗水解PE层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺,然后电晕处理阻燃层的外表面,收卷得到阻燃层厚度为15μm、抗水解层厚度为45μm的PE膜。
在PET的一个表面涂布涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合ETFE;在PET的另一表面涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜中的阻燃层与双组分聚氨酯粘合层相粘合,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。测其性能。
实施例2:
将81.7重量份LDPE母粒、0.7重量份聚乙烯蜡、8重量份碳酸钙、0.8重量份爽滑剂、0.4重量份抗氧剂1010、0.4重量份UV531、6重量份聚磷酸铵、2重量份氢氧化铝,混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将79.7重量份的LDPE母粒、9重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.7重量份的聚乙烯蜡、8重量份的碳酸钙、0.8重量份的爽滑剂、0.4重量份抗氧剂1010、0.4重量份UV531、1.0重量份“Stabaxol”P100混合均匀并干燥处理,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化,然后在主挤出机供给的阻燃PE层的一侧与副挤出机供给的抗水解PE层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺,然后电晕处理抗水解层的外表面,收卷得到阻燃层厚度为40μm、抗水解层厚度为40μm的PE膜。
在PEN的一个表面涂布丙烯酸酯粘合剂,干燥后在其外表面复合PVDF;在PEN的另一表面涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜中的抗水解层与双组份聚氨酯粘合层相粘合,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。测其性能。
实施例3:
将87.7重量份LDPE母粒、0.6重量份聚乙烯蜡、6重量份碳酸钙、0.6重量份爽滑剂、0.3重量份抗氧剂1010、0.3重量份UV531、4重量份TDCPP、0.5重量份氢氧化镁,混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将83.2重量份的LDPE母粒、8重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.6重量份的聚乙烯蜡、6.5重量份的碳酸钙、0.6重量份的爽滑剂、0.3重量份抗氧剂1010、0.3重量份UV531、0.5重量份“Stabaxol”P200混合均匀并干燥处理,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化,然后在主挤出机供给的阻燃PE层的一侧与副挤出机供给的抗水解PE层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺,然后电晕处理阻燃层的外表面,收卷得到阻燃层厚度为60μm、抗水解层厚度为40μm的PE膜。
在PETG的一个表面涂布涂布聚醋酸乙烯酯粘合剂,干燥后在其外表面复合PVF;在PETG的另一表面涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜中的阻燃层与双组分聚氨酯粘合层相粘合,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。测其性能。
实施例4:
将90.8重量份LDPE母粒、0.5重量份聚乙烯蜡、5重量份碳酸钙、0.3重量份爽滑剂、0.2重量份抗氧剂1010、0.2重量份UV531、2重量份六溴环十二烷、1重量份硼酸锌,混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将87.2重量份的LDPE母粒、6.5重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.5重量份的聚乙烯蜡、5重量份的碳酸钙、0.3重量份的爽滑剂、0.2重量份抗氧剂1010、0.2重量份UV531、0.1重量份“Stabaxol”P400混合均匀并干燥处理,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化,然后在主挤出机供给的阻燃PE层的一侧与副挤出机供给的抗水解PE层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺,然后电晕处理耐水解层的外表面,收卷得到阻燃层厚度为60μm、抗水解层厚度为20μm的PE膜。
在PC的一个表面涂布涂布环氧树脂粘合剂,干燥后在其外表面复合ECTFE;在PET的另一表面涂布环氧树脂粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜中的耐水解层与环氧树脂粘合层相粘合,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。测其性能。
实施例5:
将91.3重量份LDPE母粒、0.4重量份聚乙烯蜡、4重量份碳酸钙、0.1重量份爽滑剂、0.1重量份抗氧剂1010、0.1重量份UV531、1重量份十溴二苯乙烷、3重量份MPP,混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融塑化;将90.29重量份的LDPE母粒、5重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.4重量份的聚乙烯蜡、4重量份的碳酸钙、0.1重量份的爽滑剂、0.1重量份抗氧剂1010、0.1重量份UV531、0.01重量份UN-03混合均匀并干燥处理,在氮气流条件下的副挤出机中熔融塑化,然后在主挤出机供给的阻燃PE层的一侧与副挤出机供给的抗水解PE层合流,然后在模嘴处将两层进行层合共挤出,再经过吹膜工艺电晕处理阻燃层的外表面,收卷得到阻燃层厚度为100μm、抗水解层厚度为20μm的PE膜。
在PET的一个表面涂布涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合PTFE;在PET的另一表面涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜中的阻燃层与双组分聚氨酯粘合层相粘合,得到耐水解强阻燃太阳能电池背膜。测其性能。
对比例:
将91.7重量份LDPE母粒、0.6重量份聚乙烯蜡、6.5重量份碳酸钙、0.6重量份爽滑剂、0.3重量份抗氧剂1010、0.3重量份UV531混合均匀并干燥处理,在减压条件下的主挤出机中熔融挤出,再经过吹膜工艺,然后电晕处理,收卷得到厚度为80μm的PE膜。
在PET的一个表面涂布涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合PVF;在PET的另一表面涂布双组份聚氨酯粘合剂,干燥后在其外表面复合上述PE膜,其中PE膜电晕面与双组分聚氨酯粘合层相粘合,得到对比例太阳能电池背膜。测其性能。
表1:各实施例的性能数据表
表中,相关性能的测试方法如下:
1.剥离强度测试
按GB/T8808(软质复合塑料材料剥离试验方法)中方法A的规定用万能拉力试验机分别测定粘结层与EVA、PET与粘结层、PET与耐候层180°的剥离强度。
2.断裂伸长率保持率
按照ASTMD-882测试背板老化前后的断裂伸长率,计算老化后相应的断裂伸长率保持率。
断裂伸长率保持率=老化后的断裂伸长率/老化前的断裂伸长率×100%
3.阻燃等级
按照UL-94标准中的垂直燃烧实验法测试背板的。

Claims (7)

1.一种耐水解强阻燃太阳能电池背膜,它包括耐候层、第一粘合层、聚酯绝缘层、第二粘合层和粘结层,其特征在于,所述粘结层由阻燃层和抗水解层组成,阻燃层或抗水解层与第二粘合层相粘合;
所述粘结层厚度为60μm~120μm;
所述阻燃层与抗水解层的厚度比1:5~5:1。
2.根据权利要求1所述背膜,其特征在于,所述阻燃层中含有1.5wt%~11wt%的阻燃剂。
3.根据权利要求2所述背膜,其特征在于,所述阻燃剂由阻燃剂A和阻燃剂B组成,阻燃剂A与阻燃剂B之间的重量比为1:3~16:1。
4.根据权利要求3所述背膜,其特征在于,所述阻燃剂A是磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、聚磷酸铵、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴环十二烷,十溴二苯醚或十溴二苯乙烷或者三(2,3-二溴丙基)异氰酸酯。
5.根据权利要求4所述背膜,其特征在于,所述阻燃剂B是氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌或者三聚氰胺焦磷酸盐。
6.根据权利要求5所述背膜,其特征在于,所述抗水解层含有0.01wt%~1.5wt%的抗水解剂。
7.根据权利要求6所述背膜,其特征在于,所述抗水解剂是碳化二亚胺或聚碳化二亚胺类化合物。
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