CN104247044A - 太阳能电池组件用背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚酯白色膜和使用该聚酯白色膜的太阳能电池组件用背板，特别是，提供了一种具有改善的光反射率的聚酯白色膜。

Description

太阳能电池组件用背板及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯白色膜和使用该聚酯白色膜的太阳能电池组件用背板，更具体而言，涉及一种具有改善的光反射率(light reflectance)的聚酯白色膜。
背景技术
用于太阳光发电的太阳能电池源于诸如硅等多种化合物，并且能够以太阳能电池的形式发电。然而，仅以一个电池无法获得足够的输出，因此将单个的电池以串联或并联进行连接。这种连接状态被称为“太阳能电池组件”。
太阳能电池组件由层合玻璃、乙烯-乙酸乙烯酯(ethylene vinylacetate)(EVA)、太阳能电池、乙二醇二乙酸酯(ethylene acetate)(EVA)和背板构成。背板层合在组件内的底部以阻隔灰尘、冲击和水分，从而用于保护太阳能电池。通常使用Tedlar/PET/Tedlar(TPT)型背板，并且由于采用条带作为使电流流经的通路，因此使用以银或锡铅涂布的铜材料。
用于太阳能电池组件的背板是贴附在太阳能电池组件最外部背表面上以保护电池的关键材料。背板需要诸如耐久性、耐候性、绝缘性和水蒸气透过性等特性，并通过将氟膜与PET膜层合来制备。
采用具有优异耐候性和耐久性的氟膜。目前使用的是DuPont公司于1961年开发的由PVF树脂形成的Tedlar膜，但是由于该膜的价格较高且供应短缺，因此被一些制造商用诸如PET等其它的膜所替代。
EVA由NASA和DuPont公司于1970年联合开发，作为在人造卫星中使用的太阳能电池用材料。这种材料被用作太阳能电池用密封材料的基准。全球超过70％的市场都被日本公司(Mitsui Chemical、Bridgestone等)所占有。EVA用于密封和填充太阳能电池内部的电池。该材料具有优异的强度、透明性和绝缘性能。
对于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，采用具有均匀厚度和稳定物理性质的表面型塑料膜，其由于优异的强度而构成背板的基础框架。这种材料具有优异的物理、化学、机械和光学性能，因此广泛应用于从食品包装和办公用品到高科技电气电子产品如半导体装置和显示器等。最近，该材料由于其优异的耐久性和耐候性而越来越多地应用于太阳能电池用背板。
可以采用低铁玻璃以用来防止光反射。
在相关技术的Tedlar/PET/Tedlar(TPT)型背板中，需要将Tedlar膜和PET膜通过各自的粘合剂进行层合的过程，而且还需要通过聚氨酯粘合剂等将背板与作为密封材料的EVA膜进行粘附的过程。由于现有背板中使用的Tedlar膜的定价较高，因此目前该膜占据背板制备过程成本的80％以上，这导致了背板成本的增加。
因此，对于替代Tedlar膜以降低制备单位成本的聚酯膜的研究已经得到了积极的开展。
韩国专利公开公布No.10-2011-0118953(2011.11.02)公开了通过在线涂布(in-line coating)在聚酯膜上形成乙烯-乙酸乙烯酯膜粘合剂层以替代Tedlar膜；而韩国专利公开公布No.10-2011-0119134(2011.11.02)公开了通过在线涂布在聚酯膜上形成热熔性粘合剂层以替代Tedlar膜。韩国专利公开公布No.10-2011-0118271(2011.10.31)公开了通过离线涂布(off-line coating)在聚酯膜上涂布替代现有Tedlar膜的氟涂布组合物而形成氟涂层，从而缩减工艺和成本。
就此而言，常规的研究都是关于用于替代Tedlar膜的其它功能层的形成。
在太阳光发电中，背板所需的特性可以为粘合性、长期耐久性、出于改善发电效率的光反射率。
在太阳光组件的情况下，发电效率随温度的升高而劣化。因此，当将具有较高的光反射率的膜应用于组件时，可以通过光反射阻止温度升高以及循环利用太阳光来提高发电效率。
因此，许多关于具有高光反射率和优异长期耐久性的太阳能电池组件用背板的研究正在进行当中。
发明内容
技术问题
本发明的一个实施方案涉及提供一种通过改善聚酯膜自身的物理性质而不是形成替代现有Tedlar膜的功能层，即使在不使用Tedlar膜的情况下也具有优异耐水解性和高光反射率的膜，并且还提供一种包括聚酯白色膜的太阳能电池组件用背板。
具体而言，本发明的一个实施方案涉及提供一种用于太阳能电池组件用背板的白色膜，所述白色膜由聚酯树脂制成，能够解决由于使用现有氟树脂而导致的成本增加和供需不平衡的问题，并且能够改善光反射率，从而提高太阳能电池组件的发电效率。
本发明的另一个实施方案涉及提供一种白色膜，所述白色膜具有优异的耐候性、通过优异的光反射率使得光返回至太阳能电池而提高的光效率，以及优异的耐水解性，以便用于太阳能电池组件用背板。
本发明的又一个实施方案涉及提供一种白色膜，所述白色膜使用特定组合的无机粒子和荧光增白剂，以满足在550nm可见光区域处的光反射率在90％以上的光学特性。
技术方案
为实现上述目的的本发明如下。
在一个总的方面中，聚酯白色膜的白度指数为100以上，在550nm处的反射率为90％以上，在150℃下30分钟后的MD热收缩为2.0％以下，在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后的色差(ΔE)为2.0以下，并且在121℃和RH100％下50小时后的MD伸长保留率为50％以上。
所述聚酯白色膜可以包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂。
基于所述膜的总重量，所述金红石型二氧化钛的含量可以为10～20wt％，所述苯并噁唑类荧光增白剂的含量为100～900ppm。
所述金红石型二氧化钛的平均粒度可以为0.1～0.5μm。
所述聚酯白色膜还可以包含选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
所述噁唑啉类增稠剂基于所述膜的总重量的含量可以为50～700ppm，所述油酸基于所述膜的总重量的含量可以为40～400ppm。
所述聚酯树脂可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述聚酯白色膜可以用于太阳能电池组件用背板。
另一个总的方面为太阳能电池组件用背板，所述背板由所述聚酯白色膜制成，或包括一层或多层该聚酯白色膜。
又一个总的方面为制备聚酯白色膜的方法，所述方法包括：
a)将通过研磨第一聚酯树脂切片制得的聚酯树脂粉末、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂混合，然后在240～265℃的挤出机温度下熔融挤出，制备第一母料切片；
b)将所述第一母料切片和第二聚酯树脂切片进给至挤出机中，然后在280～320℃的温度下熔融挤出，制备未拉伸的片材；以及
c)对所述未拉伸的片材进行单轴或双轴拉伸，制备膜。
此处，在步骤b)中，基于所述膜的总重量，所述第一母料切片的含量可以包含10～20wt％的金红石型二氧化钛和100～900ppm的苯并噁唑类荧光增白剂。
此处，在步骤a)中，在制备所述第一母料切片时，还可以混合选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
所述噁唑啉类增稠剂基于所述膜的总重量的加入量可以为50～700ppm，所述油酸基于所述膜的总重量的加入量为40～400ppm。
此处，在步骤a)中，在制备所述第一母料切片时，可以使用具有真空排气口的双螺杆挤出机，同时挤出机温度为240～265℃且聚合物在挤出机中的滞留时间为1分钟以下，并且，可以在该双螺杆挤出机的前端使用300～500目的变筛式滤器来进行均匀混合。
所述聚酯白色膜可以具有：100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率。
有益效果
如上所述，根据本发明的聚酯白色膜可以具有较高的光反应率、耐候性、耐久性和机械强度。
因此，根据本发明的聚酯白色膜具有较高的光反射率，从而防止太阳能电池组件在外部环境中的温度升高；并且由于光反射率特性，通过光的循环利用而具有优异的太阳光发电效率，因而适用于太阳能电池组件用背板。
此外，根据本发明的聚酯白色膜由于其优异的耐候性和长期耐久性而可以应用于背板的最外层，由此替代现有的氟膜，从而节约制备成本；并且，该聚酯白色膜由于较高的热形状稳定性而能够提供优异的背板制备加工性能，并由于紫外线稳定性而能够保持优美的外观。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本发明。
本发明涉及提供一种聚酯白色膜，并且根据本发明，用仅由该聚酯膜制成的膜替代现有的Tedlar膜/PET膜/Tedlar膜层合结构。本发明涉及一种用于太阳能电池组件用背板的白色膜，所述背板由本发明的白色膜制成或包括一层或多层本发明的白色膜。
本发明人对用完全由聚酯树脂制成的膜替代相关技术的将氟膜贴附在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜两个表面上的背板进行了研究。结果是，本发明人发现，为了通过阻断光而使光返回太阳能电池来提高光效率，需要满足高反射率、耐候性和耐水解性；为了满足上述物理性质，需要包含无机粒子；并且在将金红石型二氧化钛用于所述无机粒子的同时调节其含量，并将苯并噁唑类荧光增白剂与其相混合，从而能够实现所需的光反射率。本发明基于上述研究而得以完成。
本发明的第一方面为一种聚酯白色膜，该膜包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂，并且具有100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率。
本发明的第二方面为一种聚酯白色膜，该膜包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛、苯并噁唑类荧光增白剂和噁唑啉类增稠剂，并且具有100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率。
本发明的第三方面为一种聚酯白色膜，该膜包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛、苯并噁唑类荧光增白剂和油酸，并且具有100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率。
本发明的第四方面为一种聚酯白色膜，该膜包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛、苯并噁唑类荧光增白剂、噁唑啉类增稠剂和油酸，并且具有100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率。
本发明的以上几方面通过实例来进行举例说明，但并不局限于此。
本发明的聚酯白色膜可以用于太阳能电池组件用背板。
并且，由所述聚酯白色膜制成或包括一层或多层该聚酯白色膜的太阳能电池组件用背板也包含在本发明的范围内。
下文中，将更详细地描述本发明的各个组成部分。
所述聚酯树脂是连接单体残基与单体残基的共价键(其为主链中的主要键)为酯键的聚合物的通称，并且通常可以通过二羧酸化合物与二羟基化合物或二羧酸酯衍生物与二羟基化合物的缩聚反应制得。
此处，所述二羧酸化合物的实例可以为：芳族二羧酸，例如对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、间苯二甲酸、二苯基二羧酸、二苯砜二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、5-磺基间苯二甲酸钠和邻苯二甲酸等；脂族二羧酸，例如草酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、二聚酸、马来酸和富马酸等；脂环族二羧酸，例如环己烷二羧酸等；羟基羧酸(oxycarboxylic acids)，例如对羟基苯甲酸等。
另外，所述二羧酸酯衍生物的实例可以为上述二羧酸化合物的酯化化合物，例如对苯二甲酸甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸2-羟乙基甲酯、2,6-萘二羧酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、马来酸二甲酯和二聚酸二甲酯等。
所述羟基化合物的实例可以为：脂族羟基化合物，例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和新戊二醇等；聚亚氧烷基二醇，例如二甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基二醇等；脂环族二羟基化合物，例如1,4-环己烷二甲醇等；以及芳族二羟基化合物，例如双酚A和双酚S等。
在这些化合物中，可以优选使用对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸和间苯二甲酸等作为所述二羧酸化合物，并且可以优选使用新戊二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、聚四亚甲基二醇和1,4-环己烷二甲醇等作为所述二羟基化合物。
在这些化合物中，可以优选使用由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯与乙二醇制成的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在本发明的一方面中，金红石型二氧化钛对穿过太阳能电池的光进行反射而使光返回电池，由此提高光效率；并阻断透过构成背板的PET膜的紫外线，从而抑制PET的光降解。本发明的特征在于使用金红石型二氧化钛。使用金红石型二氧化钛使得光吸收区域向长波长移动而降低光催化剂的活性，从而抑制由紫外线造成的光降解，由此使耐久性得到改善。所述金红石型二氧化钛的含量优选为所述白色膜的总重量的10～20wt％。如果金红石型二氧化钛的含量低于10wt％，则白度指数和反射率较低，可能难以作为单独的膜而应用于太阳能电池组件用背板。如果金红石型二氧化钛的含量高于20wt％，则使得浇铸片材高度结晶化，这会造成片材脆弱易碎而导致难以拉伸，从而可能使成膜稳定性遭到严重劣化。另外，即使该金红石型二氧化钛的含量使膜具有足够的反射率，也会造成太阳能电池组件用背板所需的PCT(加压蒸煮器试验：121℃×RH100％×50小时)特性劣化而难以应用于背板。
关于PCT特性，用小刀对样品(MD×TD长度；300mm×200mm)以一个角为基准，以TD上15mm和MD上200mm的间距切割10次，使得尺寸为200mm×15mm(MD×TD)的膜悬挂在一个样品上。其后，在该样品中距TD切割起始点270mm的位置处打孔。将此样品悬挂在高压釜内的样品吊架上，使得该样品不浸入水中，然后在121℃×100％RH×2巴的高温高湿条件下进行老化50小时。老化结束后，将样品从高压釜中取出。将该样品在室温下保持24小时，然后测量其物理性质即PTC特性。
此外，所述无机粒子的平均粒度优选为0.1～0.5μm，更优选为0.2～0.40μm。如果无机粒子的平均粒度低于0.1μm，则细小的粒子重新团聚而产生分散性的缺陷，使得在成膜过程中滤器经常停止过滤，这会导致施工性能的劣化。如果无机粒子的平均粒度高于0.5μm，则在拉伸过程中由于粒度较大而使粒子间的距离增大，造成拉伸性能下降，这会导致施工性能的缺陷，例如断裂等。并且，即使粒子的含量相同也会造成反射率下降，而在增加粒子含量以实现所需反射率的情况下，由于制备成本的提高和加工性能的劣化而可能导致经济可行性的下降。
此外，出于提高膜的反射率和白度指数的目的而包含所述荧光增白剂，并且优选地，基于所述膜的总重量，可以含有100～900ppm的苯并噁唑类荧光增白剂。如果荧光增白剂的含量低于100ppm，则使得白度指数劣化，从而造成光反射率的下降。如果荧光增白剂的含量高于900ppm，则使得白度指数和光反射率提高，但是造成紫外线稳定性的劣化，这会导致在暴露于外部环境时的黄变现象，并可能最终降低白度指数和光反射率。
所述苯并噁唑类荧光增白剂的具体实例可以为2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)、4,4'-双(2-甲氧基苯乙烯基)-1,1'-联苯和2,2'-(1,2-亚乙基二基二-4,1-亚苯基)双苯并噁唑等。其商业化的实例可以为Eastman公司的OB-1等，但并不局限于此。
必要时，本发明还可以在所述基质树脂中包含添加剂，并且优选包含无机粒子、紫外线稳定剂、抗氧化剂或耐热稳定剂等中的至少一种作为添加剂。
在本发明的一方面中，所述聚酯白色膜还可以包含选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
具体而言，所述噁唑啉类增稠剂基于所述膜的总重量的含量可以为50～700ppm，所述油酸基于所述膜的总重量的含量可以为40～400ppm。
由于聚合物的热降解可以导致在制备第一母料切片时粘度下降，因此使用噁唑啉类增稠剂来提高粘度，从而改善膜制备的加工性能并防止物理性质的劣化。此处，基于膜的总重量，噁唑啉类增稠剂的含量优选为50～700ppm，更优选为400～600ppm。如果噁唑啉类增稠剂的含量低于50ppm，则由于该增稠剂而提高分子量的效果不够充分，因此对膜制备的加工性能和物理性质的劣化没有影响。如果噁唑啉类增稠剂的含量高于700ppm，则滤器的压力极高，导致膜制备加工性能的劣化。
油酸用于改善所述荧光增白剂的分散性，并且基于膜的总重量，其含量为40～400ppm，更优选为200～300ppm。如果油酸的含量低于40ppm，则其效果较不明显。如果油酸的含量高于400ppm，则可能对膜表面造成污染，导致白度指数和光反射率下降。
接下来，本发明的制备聚酯白色膜的方法包括：
a)将通过研磨第一聚酯树脂切片制得的聚酯树脂粉末、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂混合，然后在240～265℃的挤出机温度下熔融挤出，制备第一母料切片；
b)将所述第一母料切片和第二聚酯树脂切片进给至挤出机中，然后在280～320℃的温度下熔融挤出，制备未拉伸的片材；以及
c)对所述未拉伸的片材进行单轴或双轴拉伸，制备膜。
在步骤a)中，制备第一母料切片以使金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂与聚酯树脂切片均匀地混合。将所述聚酯树脂切片在室温下研磨成粉末状以提高与两种不同类型材料的可混合性，并使用定量进料器以预定的比例对各种材料进行混合，然后进给至挤出机中。所使用的挤出机优选为安装有真空排气口(vacuum vent)装置的双螺杆挤出机。
优选地，通过在240～265℃的双螺杆挤出机温度和1分钟以内的聚合物滞留时间(retention time)的条件下进行熔融挤出，制备熔体粘度(500sec-1剪切速率、280℃下)在200～1200泊的范围内的第一母料。
此外，将上述聚酯树脂、无机粒子和荧光增白剂的团聚物在双螺杆挤出机的前端过滤掉，并使用300～500目(目为表示不锈钢网网眼的单位，它是指在1英寸(24.5mm)距离内的网眼数，并且基于滤器的尺寸对应46～28微米)的变筛式滤器(screen change filter)来提高剪切应力，从而能够提供无机粒子和荧光增白剂的分散性较为均匀的母料。
更具体而言，在步骤a)中，所述第一母料切片可以通过如下方法制备：将40～60wt％的聚酯树脂粉末、40～60wt％的金红石型二氧化钛和300～3000ppm的苯并噁唑类荧光增白剂混合，然后将混合物进给至包括真空排气口和安装于前端的300～500目变筛式滤器的双螺杆挤出机中，接着在240～265℃的挤出机温度下熔融挤出。
此外，在步骤a)中，在制备所述第一母料切片时，还可以包含选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
此处，所述噁唑啉类增稠剂基于所述膜的总重量的加入量优选为50～700ppm，所述油酸基于所述膜的总重量的加入量优选为40～400ppm。
在步骤b)中，优选将所述第一母料切片与所述第二聚酯树脂切片混合，使得第一母料切片的含量基于膜的总重量包含10～20wt％的金红石型二氧化钛和100～900ppm的苯并噁唑类荧光增白剂。在将第一母料切片和第二聚酯树脂切片进给至挤出机中时，为了防止切片间由于比重差异而造成可混合性的劣化，优选在挤出机上端的料斗中安装分离器，并且基于该分离器，优选在位于挤出机行进方向起始点一侧的料斗的侧表面上配置用于进给母料切片的定量供给装置(能够通过调节旋转数来控制切片加入量的侧进料器)。
将聚酯树脂切片进给至分离器一侧的料斗上部，并使用能够以预定旋转数进给切片的侧进料器，将含有金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂的第一母料切片进给至该分离器的另一侧，然后通过挤出机的旋转，由挤出机内部螺杆将聚酯树脂切片和母料切片混合挤出，从而在不考虑切片尺寸及比重差异的情况下改善可混合性。
此外，为了改善聚酯树脂与母料切片之间的可混合性，在步骤b)中，熔融挤出的温度优选在280～320℃的温度下进行。
在步骤c)中，通过拉伸来制备膜。使所述未拉伸的片材通过80～100℃的预热辊，同时用红外加热器在500～900℃下非接触式照射，在纵向(MD)上以2.0～4.0倍的比例进行拉伸，冷却至20～35℃，再次在100～125℃下预热，然后在125～140℃的拉伸温度下，在横向(TD)上以3.0～4.0倍的比例进行双轴拉伸。
经拉伸的片材可以在200～240℃的温度范围内进行热处理，然后在5～10级的拉幅机上松弛。基于横向长度，可以将膜以1～10％的比例进行松弛，从而赋予该膜以热收缩和形状稳定性。
在本发明中，所述膜的整个厚度优选为50～300μm。如果膜的整个厚度低于50μm，则光反射率、耐久性和耐候性较不充分。如果膜的整个厚度高于300μm，则拉伸应力极高而反射率没有大的增加，因而使得制膜的加工性能大幅度下降，并且表层中可能发生脱层。
由本发明的制备方法制备的聚酯白色膜可以满足如下物理性质：白度指数为100以上，在550nm处的反射率为90％以上，在150℃下30分钟后的MD热收缩为2.0％以下，在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后的色差(ΔE)为2.0以下，以及在121℃和RH100％下50小时后的MD伸长保留率为50％以上。满足上述物理性质范围的聚酯白色膜适用于太阳能电池组件用背板。不满足上述物理性质中任何一项的聚酯白色膜不能实现本发明的目的。
白度指数为100以上，优选为100～110，更优选为104～108。如果白度指数低于100，则所需光反射效率的提高效果较小。由于光反射效率提高，在所述太阳能电池组件中通过光转换的发电效率可以提高至0.2～0.5％。
此外，在550nm处的反射率为90％以上，优选为92～99％，更优选为95～99％，再更优选为97～99％。如果反射率低于90％，则光的循环利用效果较低，因而太阳能电池组件通过光转换的发电效率的提高效果较小。
此外，MD热收缩(150℃×30分钟，烘箱中)为2.0％以下，优选为0.5～1.8％，更优选为1.0～1.6％。如果热收缩高于2.0％，则可能使耐热特性劣化，不利地由于热而导致物理性质的较大差异。
此外，在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后的色差(ΔE)为2.0以下，优选为0～1.6，更优选为0～0.5。如果色差(ΔE)高于2.0，则可能显著降低紫外线稳定性，导致长期耐久性的下降。
此外，在PCT(121℃×RH100％×50小时)后的MD伸长保留率为50％以上，优选为50％～100％，更优选为70～100％。如果伸长保留率低于50％，则会使物理性质快速劣化，从而导致长期耐久性的劣化。
下文中，将通过实施例详细地描述本发明，但本发明并不局限于下面的实施例。
下文中，本发明的物理性质按照如下测量。
1)白度指数
在膜卷整个宽度的纵向(MD)1m之内取10片测量样品。其后，使用分光光度色度计(spectrophometer colorimeter)(Datacolor600，Datacolor公司)测量每个样品的白度指数，然后求得除去最大值和最小值的8个样品的平均值，将该平均值确定为白度指数。
2)反射率(％)
在膜卷整个宽度的纵向(MD)1m之内取10片测量样品。其后，使用分光光度计(spectrophometer)(UV Spectrophotometers Cary5000，Varian公司)测量每个样品在550nm处的反射率，然后求得除去最大值和最小值的8个样品的平均值，将该平均值确定为反射率。
此处，膜的反射率为当硫酸钡标准白色板在上述分光光度计中的反射率为100％时的相对反射率，并且在550nm可见光处进行测量。此处，测量角度为3°20"；检测器检测信号的平均时间为0.1s；分析数据间隔为1nm；扫描速率为600nm/min。
3)热收缩(150℃×30分钟)
将膜在向前的方向上切割成对于MD和TD为200mm×200mm，并测量该膜在MD和TD上的长度。其后，使此膜在150℃的烘箱中于无载荷下进行热收缩30分钟。对热收缩后的膜在MD和TD上的长度进行测量，并根据等式1求得在MD和TD上的热收缩。
[等式1]
4)QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后色差(ΔE)
在膜卷整个宽度的纵向(MD)2m之内取20片测量样品。其后，使用分光光度色度计(Datacolor600，Datacolor公司)测量10个样品中每一个的L、a和b*值，求得这10个样品的L、a和b*值的平均值，将该平均值确定为L0、a0和b*0值。
使用加速老化试验机(型号名称：QUV/SPRAY，Q-Lab公司)，在紫外线灯照射强度为1.23W/m2、紫外线照射波长为340nm、温度为60℃以及照射时间为99小时的条件下，对所取的另外10个样品进行紫外线照射。其后，将这些样品从紫外线照射装置中取出，然后在室温下保持24小时。使用分光光度色度计(Datacolor600，Datacolor公司)测量这10个经紫外线照射后的样品中每一个的L、a和b*值，求得这10个样品的L、a和b*值的平均值，将该平均值确定为L1、a1和b*1值。
利用紫外线照射前和紫外线照射后的L、a和b*值的平均值，根据等式2求得QUV照射后的色差(ΔE)。
[等式2]
ΔE＝SQRT[(L0-L1)2+(aO-a1)2+(b*0-b*1)2]
(其中，SQRT是指平方根值)
5)PCT(加压蒸煮器试验；121℃×RH100％×50小时)后MD伸长保留率(％)
在膜卷的纵向(MD)5m之内取2片以MD为垂直方向并以TD为水平方向的尺寸为300mm×200mm的测量样品。首先，将所取的一个样品制成测量物理性质的样品，该样品在MD和TD上的尺寸为300mm×15mm。其后，使用拉伸试验机(Instron公司)，在测量样品宽度为15mm、计量长度为50mm和十字头最大速度为500mm/min的条件下，对PCT处理前的膜在MD上的切割伸长(cut elongation)测量10次，并求得其除去最大值和最小值的平均值。
用小刀对所取的另一个样品(MD×TD长度；300mm×200mm)以一个角为基准，以TD上15mm和MD上200mm的间距连续切割10次，使得尺寸为200mm×15mm(MD×TD)的膜悬挂在一个样品上。其后，在该样品中距TD切割起始点270mm的位置处打孔。将此样品悬挂在高压釜内的样品吊架上，使得该样品不浸入水中，然后在121℃×100％RH×2巴的高温高湿条件下进行老化50小时。老化结束后，将样品从高压釜中取出，并在室温下保持24小时。由该样品中取老化前已预先用小刀切割的尺寸为200mm×15mm的小样。其后，使用拉伸试验机(Instron公司)，在测量样品宽度为15mm、计量长度为50mm和十字头最大速度为500mm/min的条件下，对PCT处理后的小样在MD上的切割伸长测量10次，并求得其除去最大值和最小值的平均值。
利用PCT处理前和PCT处理后的MD伸长值，根据以下等式3求得PCT后的MD伸长保留率。
[等式3]
6)特性粘度(I.V.；dl/g)
在160±2℃下溶解邻氯苯酚(OCP)，然后使用自动粘度测量仪(Skyvis-4000)在25℃条件下测量粘度管中样品的粘度，然后利用该粘度值，根据以下等式4求得样品的特性粘度(IV)。
[等式4]
特性粘度(IV)＝{(0.0242×Rel)+0.2634}×F
7)熔体粘度(M.V.；泊)
在将母料切片于160℃的真空干燥器中干燥10小时后，使用熔体粘度测量仪(Rheo-Tester，Gottfert公司)，在280℃温度和500sec-1剪切速率的条件下，测得该母料切片的熔体粘度(泊)。
[实施例1]
第一母料切片的制备
使用研磨机，在室温下将特性粘度为0.85dl/g的第一聚对苯二甲酸乙二醇酯切片加工成粉末状。使用定量进料器，将200Kg(50wt％)的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末、199.52Kg(49.88wt％)的平均粒度为0.22μm的金红石型二氧化钛和0.48Kg(1200ppm，0.12wt％)的苯并噁唑类荧光增白剂(OB-1，Eastman公司)共混。其后，将此共混物进给至安装有真空排气口的双螺杆挤出机中，然后在245℃下于挤出机中滞留时间为25秒的情况下，使该共混物通过挤出机前端的400目变筛式滤器而熔融挤出，由此制备第一母料切片(A)。
所制备的第一母料切片(A)的物理性质的测量结果为：熔体粘度为315泊(在280℃和500sec-1剪切速率下)。
膜的制备
将上述制备的第一母料切片(A)和特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中。此处，为了防止切片间由于比重差异而造成可混合性的劣化，在料斗中安装分离器，并且基于该分离器，在位于挤出机行进方向起始点一侧的料斗的侧表面上配置用于进给母料切片的定量供给装置(侧进料器)。将所述聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至分离器一侧的料斗上部，并使用能够以预定旋转数进给切片的侧进料器，将所述母料切片进给至该分离器的另一侧，然后通过挤出机的旋转，由挤出机内部螺杆将聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和母料切片混合挤出，从而解决了由于切片尺寸和重量差异而造成的可混合性问题。
使用40wt％的第一母料切片(A)(基于整个膜，19.95wt％的金红石型二氧化钛和480ppm的荧光增白剂)和60wt％的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。将这些切片进给至挤出机中并在285℃下熔融，然后在通过T型模头挤出的同时，用21℃的浇铸辊(冷却辊)制备未拉伸的片材。此处，在浇铸辊中的滞留时间为22.5秒，浇铸速率为12.5m/min，气室温度为20℃。以连续的方式，使所述未拉伸的片材通过92℃的预热辊而在860℃的红外加热器温度下于纵向(MD)上以3.0倍的比例进行拉伸，通过22℃的冷却辊进行冷却，通过120℃的预热部分而在130℃下于横向(TD)上以3.85倍的比例进行拉伸，在225℃下进行热处理，然后在200℃下进行5.0％的松弛过程，由此制备整个厚度为188μm的膜。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[实施例2]
第一母料切片的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备第一母料切片(B)。所述母料切片的组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末180Kg(45wt％)、平均粒度为0.4μm的金红石型二氧化钛218.2Kg(54.55wt％)、苯并噁唑类荧光增白剂(OB-1，Eastman公司)1.0Kg(2500ppm，0.25wt％)，以及噁唑啉类增稠剂(增链剂)0.8Kg(2000ppm，0.20wt％)。在挤出机温度为260℃且挤出机中滞留时间为55秒的情况下，使用挤出机前端的350目变筛式滤器，制备第一母料切片(B)。
所制备的第一母料切片(B)的物理性质的测量结果为：熔体粘度为850泊(在280℃和500sec-1剪切速率下)。
膜的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备膜。在挤出机温度为295℃的情况下，将30wt％的第一母料切片(B)(基于整个膜，16.37wt％的金红石型二氧化钛、750ppm的荧光增白剂和600ppm的噁唑啉类增稠剂)和70wt％的特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中，制备未拉伸的片材。以相同的方式制备整个厚度为188μm的膜，不同之处在于，在浇铸辊中的滞留时间为18.8秒，浇铸速率为15.0m/min，在纵向(MD)上的拉伸比例为3.2倍，以及在横向(TD)上的拉伸比例为3.1倍。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[实施例3]
第一母料切片的制备
在母料切片(C)的制备中，所述母料切片的组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末200Kg(50wt％)、平均粒度为0.22μm的金红石型二氧化钛198.2Kg(49.55wt％)、苯并噁唑类荧光增白剂(OB-1，Eastman公司)0.6Kg(1500ppm，0.15wt％)、噁唑啉类增稠剂(增链剂)0.8Kg(2000ppm，0.20wt％)，以及油酸0.4Kg(1000ppm，0.10wt％)。在挤出机温度为240℃且挤出机中滞留时间为10秒的情况下，使用挤出机前端的400目变筛式滤器，制备母料切片(C)。
所制备的母料切片(C)的物理性质的测量结果为：熔体粘度为1100泊(在280℃和500sec-1剪切速率下)。
膜的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备膜。在挤出机温度为295℃的情况下，将21wt％的母料切片(C)(基于整个膜，10.41wt％的金红石型二氧化钛、315ppm的荧光增白剂、420ppm的噁唑啉类增稠剂和210ppm的油酸)和79wt％的特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中，制备未拉伸的片材。以相同的方式制备整个厚度为250μm的膜，不同之处在于，在浇铸辊中的滞留时间为25.5秒，浇铸速率为11.3m/min，在纵向(MD)上的拉伸比例为3.1倍，以及在横向(TD)上的拉伸比例为3.1倍。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例1]
采用与实施例1所述的相同方法，使用相同的组合物制备整个厚度为188μm的膜，不同之处在于，在母料切片(D)的制备中，使用平均粒度为0.85μm的硫酸钡(BaSO4)作为无机粒子。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例2]
在第一母料切片(E)的制备中，不使用荧光增白剂。
所述母料切片的组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末180Kg(45wt％)、平均粒度为0.4μm的金红石型二氧化钛219.2Kg(54.8wt％)以及噁唑啉类增稠剂(增链剂)0.8Kg(2000ppm，0.20wt％)。在挤出机温度为260℃且挤出机中滞留时间为55秒的情况下，使用挤出机前端的350目变筛式滤器，制备第一母料切片(E)。
所制备的第一母料切片(E)的物理性质的测量结果为：熔体粘度为850泊(在280℃和500sec-1剪切速率下)。
膜的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备膜。在挤出机温度为295℃的情况下，将30wt％的第一母料切片(E)(基于整个膜，16.44wt％的金红石型二氧化钛和600ppm的噁唑啉类增稠剂)和70wt％的特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中，制备未拉伸的片材。以相同的方式制备整个厚度为188μm的膜，不同之处在于，在浇铸辊中的滞留时间为18.8秒，浇铸速率为15.0m/min，在纵向(MD)上的拉伸比例为3.2倍，以及在横向(TD)上的拉伸比例为3.1倍。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例3]
采用与实施例1所述的相同方法制备膜，不同之处在于，使用15wt％的实施例1的第一母料切片(A)(基于整个膜，7.84wt％的金红石型二氧化钛和180ppm的荧光增白剂)和85wt％的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例4]
采用与实施例1所述的相同方法制备膜，不同之处在于，使用60wt％的实施例1的第一母料切片(A)(基于整个膜，29.93wt％的金红石型二氧化钛和720ppm的荧光增白剂)和40wt％的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例5]
第一母料切片的制备
在母料切片(F)的制备中，所述母料切片的组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末200Kg(50.25wt％)、平均粒度为0.22μm的金红石型二氧化钛197.9Kg(49.72wt％)以及苯并噁唑类荧光增白剂(OB-1，Eastman公司)0.1Kg(251ppm，0.025wt％)。以相同的方式制备母料切片(F)，不同之处在于，挤出机温度为240℃，挤出机中滞留时间为10秒，以及使用挤出机前端的400目变筛式滤器。
膜的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备膜。在挤出机温度为295℃的情况下，将30wt％的母料切片(F)(基于整个膜，14.92wt％的金红石型二氧化钛和75ppm的苯并噁唑类荧光增白剂)和70wt％的特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中，制备未拉伸的片材。以相同的方式制备整个厚度为188μm的膜，不同之处在于，在浇铸辊中的滞留时间为18.8秒，浇铸速率为15.0m/min，在纵向(MD)上的拉伸比例为3.2倍，以及在横向(TD)上的拉伸比例为3.1倍。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[比较例6]
第一母料切片的制备
在母料切片(G)的制备中，所述母料切片的组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯切片粉末200Kg(50wt％)、平均粒度为0.22μm的金红石型二氧化钛199Kg(49.75wt％)以及苯并噁唑类荧光增白剂(OB-1，Eastman公司)1.0Kg(2500ppm，0.25wt％)。以相同的方式制备母料切片(G)，不同之处在于，挤出机温度为240℃，挤出机中滞留时间为10秒，以及使用挤出机前端的400目变筛式滤器。
膜的制备
采用与实施例1所述的相同方法制备膜。在挤出机温度为295℃的情况下，将40wt％的母料切片(G)(基于整个膜，19.9wt％的金红石型二氧化钛和1000ppm的苯并噁唑类荧光增白剂)和60wt％的特性粘度为0.85dl/g的第二聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进给至挤出机中，制备未拉伸的片材。以相同的方式制备整个厚度为188μm的膜，不同之处在于，在浇铸辊中的滞留时间为18.8秒，浇铸速率为15.0m/min，在纵向(MD)上的拉伸比例为3.2倍，以及在横向(TD)上的拉伸比例为3.1倍。
测量所制备的白色膜的物理性质，测量结果列于表1中。
[表1]
由上表1可见，本发明的实施例满足如下所有物理性质：100以上的白度指数、在550nm处90％以上的反射率、在150℃下30分钟后2.0％以下的MD热收缩、在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后2.0以下的色差(ΔE)以及在121℃和RH100％下50小时后50％以上的MD伸长保留率，因此适于用作太阳能电池组件用背板。
比较例1对应于使用硫酸钡替代金红石型二氧化钛的情况。可见与实施例1所述含量相同无关，其反射率更低，白度指数较高，而且热收缩、色差和MD伸长保留率更差。
此外，比较例2对应于不使用苯并噁唑类荧光增白剂的情况。可见与在相同条件下进行实验的实施例2相比，其白度指数和反射率更低，而且光反射效率下降。
此外，由比较例3和比较例4可见，在金红石型二氧化钛的含量低于本发明所述范围的情况下，白度指数和反射率较低，因此其单一的层难以用作背板；而在金红石型二氧化钛的含量高于本发明所述范围的情况下，使得浇铸片材高度结晶化，这会造成片材脆弱易碎而导致难以拉伸，从而使成膜稳定性遭到严重劣化。
此外，由比较例5和比较例6可见，在苯并噁唑类荧光增白剂的含量低于本发明所述范围的情况下，使得白度指数和光反射率劣化；而在苯并噁唑类荧光增白剂的含量高于本发明所述范围的情况下，白度指数和反射率提高，但是造成紫外线稳定性下降，从而在长期暴露于外部环境时表现出黄变现象，并导致白度指数和反射率的劣化。

Claims (15)

1.一种聚酯白色膜，所述聚酯白色膜的白度指数为100以上，在550nm处的反射率为90％以上，在150℃下30分钟后的MD热收缩为2.0％以下，在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后的色差ΔE为2.0以下，以及在121℃和RH 100％下50小时后的MD伸长保留率为50％以上。
2.根据权利要求1所述的聚酯白色膜，包含由聚酯树脂制成的基质树脂、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂。
3.根据权利要求2所述的聚酯白色膜，其中，基于该膜的总重量，所述金红石型二氧化钛的含量为10～20wt％，所述苯并噁唑类荧光增白剂的含量为100～900ppm。
4.根据权利要求3所述的聚酯白色膜，其中，所述金红石型二氧化钛的平均粒度为0.1～0.5μm。
5.根据权利要求3所述的聚酯白色膜，还包含选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
6.根据权利要求5所述的聚酯白色膜，其中，所述噁唑啉类增稠剂基于该膜的总重量含量为50～700ppm，所述油酸基于该膜的总重量含量为40～400ppm。
7.根据权利要求2所述的聚酯白色膜，其中，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的聚酯白色膜，其中，该聚酯白色膜用于太阳能电池组件用背板。
9.一种太阳能电池组件用背板，所述背板由选自权利要求1至7所述的聚酯白色膜制成，或包括一层或多层该聚酯白色膜。
10.一种制备聚酯白色膜的方法，所述方法包括：
a)将通过研磨第一聚酯树脂切片制得的聚酯树脂粉末、金红石型二氧化钛和苯并噁唑类荧光增白剂混合，然后在240～265℃的挤出机温度下熔融挤出，制备第一母料切片；
b)将所述第一母料切片和第二聚酯树脂切片进给至挤出机中，然后在280～320℃的温度下熔融挤出，制备未拉伸的片材；以及
c)对所述未拉伸的片材进行单轴或双轴拉伸，制备膜。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤b)中，基于所述膜的总重量，所述第一母料切片的含量包含10～20wt％的金红石型二氧化钛和100～900ppm的苯并噁唑类荧光增白剂。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤a)中，在制备所述第一母料切片时，还混合选自噁唑啉类增稠剂、油酸以及它们的混合物的添加剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述噁唑啉类增稠剂基于所述膜的总重量加入量为50～700ppm，所述油酸基于所述膜的总重量加入量为40～400ppm。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤a)中，在制备所述第一母料切片时，使用具有真空排气口的双螺杆挤出机，同时挤出机温度为240～265℃且聚合物在挤出机中的滞留时间为1分钟以下，并且在该双螺杆挤出机的前端使用300～500目的变筛式滤器来进行均匀混合。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚酯白色膜的白度指数为100以上，在550nm处的反射率为90％以上，在150℃下30分钟后的MD热收缩为2.0％以下，在QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99小时)照射后的色差ΔE为2.0以下，以及在121℃和RH 100％下50小时后的MD伸长保留率为50％以上。
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