CN103426958A

CN103426958A - 一种太阳能电池背膜

Info

Publication number: CN103426958A
Application number: CN2013103883882A
Authority: CN
Inventors: 王佳蕾; 张学建
Original assignee: Lucky Film Co Ltd
Current assignee: Lucky Film Co Ltd
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-30

Abstract

一种太阳能电池背膜，所述背膜包括基膜层和粘结层，所述基膜层由耐侯聚酯层、聚酯层和粘结聚酯层通过三层共挤并进行双向拉伸成膜，所述粘结层由增粘树脂熔融挤出流延到基膜层的粘结聚酯层成膜。本发明所述背膜的基膜层的各层之间具有优异的粘结性能，同时使基膜层兼具耐侯性和粘接性；通过在基膜层上熔融挤出流延粘结层，使粘结层与基膜层中的粘结聚酯层之间有效粘合，克服了因各层之间的粘结力下降因出现的层间分脱现象，提高电池组件的使用寿命。本发明不采用胶黏剂，绿色环保，工艺简单，降低了生产成本。

Description

一种太阳能电池背膜

技术领域

本发明属于新能源领域，特别涉及一种太阳能电池背膜。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。如今，太阳能电池已经被大量的使用在各个技术领域。

太阳能电池组件通常是一个叠层结构，主要包括玻璃表层、EVA密封胶层、太阳能电池片、EVA密封胶层和太阳能电池背膜，太阳能电池背膜的主要作用是提高太阳能电池组件的整体机械强度，另外还可以防止水汽渗透到密封层中而影响电池组件的使用寿命。

现有技术中，太阳能电池背膜一般由耐候层、基材和粘结层三层构成，耐候层一般为含氟材料，因为氟材料的价格较高而造成太阳能电池背膜的成本居高不下，同时，氟材料还存在不易降解的缺陷。另外，耐候层和粘结层一般通过胶黏剂分别复合在基材的两侧，但存在如下问题：（1）胶黏剂含有大量的溶剂不符合环保要求；（2）制备工艺复杂，成本高；（3）长期使用后，因各层之间的粘结力下降因出现层间分脱现象，从而失去阻挡水汽等入侵太阳能电池组件的应有作用，导致太阳能电池组件内部的电池片等受损，影响电池组件的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术之不足，提供一种太阳能电池背膜，所述背膜通过三层共挤熔融流延工艺制备，绿色环保，工艺简单，层间粘结力高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能电池背膜，所述背膜包括基膜层和粘结层，所述基膜层由耐侯聚酯层、聚酯层和粘结聚酯层通过三层共挤并进行双向拉伸成膜，所述粘结层由增粘树脂熔融挤出流延到基膜层的粘结聚酯层成膜。

上述太阳能电池背膜中，所述的粘结聚酯层中粘结性树脂的含量为10%~30%。

上述太阳能电池背膜中，所述粘结聚酯层中的粘结性树脂选自聚丙烯（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（PETG）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。

上述太阳能电池背膜中，所述的粘结层中的增粘树脂选自聚乙烯（PE）、低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯丙烯酸丁酯共聚物（EBA）、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）。

上述太阳能电池背膜中，所述的粘结层的厚度为5~60μm，优选10~30μm。

上述太阳能电池背膜中，所述的基膜层的厚度为40~350μm，优选100~250μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1. 本发明避免了胶黏剂的使用，克服了现有技术中因使用大量的溶剂而造成的环境污染；

2.本发明通过三层共挤并进行双向拉伸得到基膜层，基膜层的各层之间具有优异的粘结性能，同时使基膜层兼具耐侯性和粘接性；并通过在基膜层上熔融挤出流延粘结层，使粘结层与基膜层中的粘结聚酯层之间有效粘合，克服了因各层之间的粘结力下降因出现的层间分脱现象，提高电池组件的使用寿命；

3. 本发明通过三层共挤并进行双向拉伸后只需再进行一次流延即可得到背膜产品，不再需要其他制备过程，与公知的背膜的制备工艺相比，本发明工艺简单高效，提高了产品的成品率；制备过程中采用耐候性聚酯层替代氟材料，极大的降低了生产成本。

具体实施方式

本发明中的太阳能电池背膜包括基膜层和粘结层，基膜层由耐侯聚酯层、聚酯层和粘结聚酯层通过三层共挤并进行双向拉伸成膜，所述三层共挤方法采用公知的挤出方法，即使用三个挤出机将粘结聚酯层原料、聚酯层原料和耐候聚酯层原料分别融化，通过分配块进入三流道模头，在模头出口处汇合后流延在冷鼓上，最后进行纵拉、横拉双向拉伸后形成具有耐候性的基膜层。

所述的聚酯层由市场上所销售的PET母料切片和有光切片经熔融挤出而形成；为了得到具有更加良好耐候性的基膜层，本发明在聚酯层的一侧设置了耐候聚酯层，由于耐候聚酯层与聚酯层采用共挤拉伸成膜成为一体不会分层，提高了层间的粘结效果，同时由于采用耐候性聚酯层替代含氟材料即保证了耐候性能也降低了生产成本，所述的耐侯聚酯层由市场上所销售的耐候PET切片、母料切片和有光切片熔融挤出而形成，其中耐候PET切片可以是日本杜邦公司的FR530-NC和FR530-BK，日本东洋AF8305，美国杜邦RE19045和543-LBK，日本三菱N330-NC，日本宝理BN9015等，并且耐候PET切片含量可以为任意比例，较佳的含量为10%~30%；为了得到与粘结层有更加良好粘合性的基膜层，本发明在聚酯层与粘结层接触的一侧设置了粘结聚酯层，由于粘结聚酯层与聚酯层采用共挤拉伸成膜成为一体不会分层，同时粘结聚酯层与粘结层也具有良好的粘结效果可以进一步提高基膜层与粘结层的粘结效果。粘结聚酯层由市售的粘结性树脂、PET母料切片和有光切片熔融挤出而形成，其中的粘结树脂可以选自聚烯烃树脂，聚氨酯，丙烯酸树脂，增粘聚酯中的一种或几种的组合。这些树脂因具有良好的热熔性和粘结性，可以使基膜层与粘结层间的粘结力增强，其中优选聚丙烯（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（PETG）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU），粘结性树脂的含量为可以为任意比例，较佳的含量为10%~30%。

从制造工艺角度考虑，本发明的基膜层的厚度范围为40~350μm，优选优选100~250μm。如果厚度高于350μm和低于40μm则制备工艺无法满足。

本发明中粘结层由增粘树脂熔融挤出流延到基膜层的粘结聚酯层而成膜，所述的粘结层增粘树脂选自乙烯聚合物，如聚乙烯（PE）、低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯丙烯酸丁酯共聚物（EBA）、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）。所述的粘结层的厚度为5~60μm，若粘结层的厚度大于60μm，则粘结层树脂用量过多造成生产成本升高，且不满足太阳能电池背膜轻量化的效果；若粘结层的层厚低于5μm，则由于对被粘结面的不能形成足够多的润湿与接触点，不能达到粘结力的要求；优选厚度为10~30μm。

本发明中所采用的熔融挤出设备为公知的熔融挤出设备，双向拉伸工艺采用公知的薄膜拉伸工艺。

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

将聚酯层的原料PET母料切片和有光切片混合后进行预结晶和干燥处理然后进入单螺杆挤出机加热融化，同时将耐候聚酯层的原料（含10% FR530-NC（日本杜邦公司制）耐候PET切片、母料切片和有光切片混合而成）以及粘结聚酯层配料（含10%聚丙烯（PP）粘结性树脂、母料切片和有光切片混合而成）进入双螺杆挤出机分别融化，通过分配块进入三流道模头，在模头出口处汇合后呈粘流态的熔体流延匀速转动的在冷鼓上被快速冷却，使之形成无定型的铸片，铸片经双向拉伸后得到厚度为40μm的基膜层。

将聚丙烯（PP）加入挤出机的料斗中，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使其由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的聚丙烯（PP）共聚物膜，并将熔融膜流延到基膜层的粘结层一侧上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为5μm的粘结层，干燥后得到太阳能电池背膜。测试其性能。

实施例2

将聚酯层的原料配料PET母料切片和有光切片混合后进行预结晶和干燥处理然后进入单螺杆挤出机加热融化，同时将耐候聚酯层原料（含20% FR530-BK（日本杜邦公司制）耐候PET切片、母料切片和有光切片混合而成）以及粘结聚酯层原料（含20%聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）粘结性树脂、母料切片和有光切片混合而成）进入双螺杆挤出机分别融化，通过分配块进入三流道模头，在模头出口处汇合后呈粘流态的熔体流延匀速转动的在冷鼓上被快速冷却，使之形成无定型的铸片，铸片经双向拉伸后得到厚度为100μm的基膜层。

将乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）加入挤出机的料斗中，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使其由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）共聚物膜，并将熔融膜流延到基膜层的粘结聚酯层一侧上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为10μm的粘结层，干燥得到太阳能电池背膜。测试其性能。

实施例3

将聚酯层原料PET母料切片和有光切片混合后进行预结晶和干燥处理然后进入单螺杆挤出机加热融化，同时将耐候聚酯层原料（含30% N330-NC（日本三菱公司制）耐候PET切片、母料切片和有光切片混合而成）以及粘结聚酯层原料（含15%聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（PETG）粘结性树脂、母料切片和有光切片混合而成）进入双螺杆挤出机分别融化，通过分配块进入三流道模头，在模头出口处汇合后呈粘流态的熔体流延匀速转动的在冷鼓上被快速冷却，使之形成无定型的铸片，铸片经双向拉伸后得到厚度为250μm的基膜层。

将乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）加入挤出机的料斗中，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使其由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯丙烯酸乙酯共聚物（EEA）共聚物膜，并将熔融膜流延到基膜层的粘结聚酯层一侧上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为30μm的粘结层，干燥得到太阳能电池背膜。测试其性能。

实施例4

将聚酯层原料PET母料切片和有光切片混合后进行预结晶和干燥处理然后进入单螺杆挤出机加热融化，同时将耐候聚酯层原料（含15% 543-LBK（美国杜邦公司制）耐候PET切片、母料切片和有光切片混合而成）以及粘结聚酯层原料（30%热塑性聚氨酯弹性体（TPU）粘结性树脂、母料切片和有光切片混合而成）进入双螺杆挤出机分别融化，通过分配块进入三流道模头，在模头出口处汇合后呈粘流态的熔体流延匀速转动的在冷鼓上被快速冷却，使之形成无定型的铸片，铸片经双向拉伸得到厚度为350μm的基膜层。

将乙烯甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）加入挤出机的料斗中，通过挤出机螺筒的加热和螺杆的剪切作用，使其由颗粒状成为熔融流体，再通过口模的成型作用，得到熔体状的乙烯甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）共聚物膜，并将熔融膜流延到基膜层的粘结聚酯层一侧上，通过调节挤出机螺杆的转速，形成厚度为60μm的粘结层，干燥得到太阳能电池背膜。测试其性能。

对比例

在厚度为250μmPET薄膜一侧上涂布聚氨酯型粘结剂液体，经高温干燥后，将80μm（仪化东丽聚酯薄膜有限公司生产）的改性耐候PET薄膜与之贴合。在PET薄膜的另一侧采用相同的方法复合PE薄膜，即得到太阳能电池背膜。测其性能。

表1：各实施例性能数据表

实施例	耐候层粘结强度（N/cm）	粘结层粘结强度（N/cm）	与封装材料EVA的粘结强度（N/cm）	耐候性测试
					实施例1	不分层	14	80	通过
实施例2	不分层	18	100	通过
					实施例3	不分层	16	90	通过
实施例4	不分层	16	80	通过
					对比例	6	6	60	通过

表中，粘结强度依据国家标准GB/T8808进行测试；耐候性使用Q-Sun Xe-3-H型氙灯耐候老化试验箱，依据标准ISO 4892-2进行测试。

由表中的性能数据可以看出，本发明提供的太阳能电池背膜耐候层的粘结强度、粘结层的粘结强度以及与封装材料EVA之间的粘结强度，远远高于采用复合型的太阳能电池背膜的性能；同时背膜的耐侯性能也完全能够满足需要。

Claims

1.一种太阳能电池背膜，其特征在于，所述背膜包括基膜层和粘结层，所述基膜层由耐侯聚酯层、聚酯层和粘结聚酯层通过三层共挤并进行双向拉伸成膜，所述粘结层由增粘树脂熔融挤出流延到基膜层的粘结聚酯层成膜。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述的粘结聚酯层中粘结性树脂的含量为10%~30%。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘结聚酯层中的粘结性树脂为聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、热塑性聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘结层中的增粘树脂为聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘结层的厚度为5~60μm。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘结层的厚度为10~30μm。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述基膜层的厚度为40~350μm。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池背膜，其特征在于，所述基膜层的厚度为100~250μm。