CN104263258B - 一种太阳能电池用tpu薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：部分硅烷化TPU颗粒100份、硅烷偶联剂5～15份、甲基硅油10～20份、触变剂5～8份、阻燃剂30～50份以及催化剂1～2份。本发明通过采用部分硅烷化TPU颗粒作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅油等，该树脂NCO官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开裂，同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。

Description

一种太阳能电池用TPU薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用TPU薄膜及其制备方法。

背景技术

目前，全球太阳能设施装机容量几乎以指数式增长，开发发电效率和生产效率更高的太阳能电池组件变得极为重要。如果硅晶片直接暴露在大气中，其光电转换机能就会衰减。为此需要采用一种透明、耐老化、粘结性好的胶层将硅晶片包封，并与上层保护玻璃、下层保护材料TPT(聚氟乙烯复合膜)粘合为一体，构成太阳电池组件。

EVA胶膜最基本的功能就是起粘结密封作用，即将硅晶片与大气隔绝。与此同时，还能起到对玻璃的增透作用，有利于太阳电池光电转换效率的提高。

太阳能电池封装用EVA是以EVA(醋酸乙烯含量为30-33％)为基料，辅以数种改性剂，经成膜设备热轧成薄膜型产品。该产品在太阳能电池封装过程中受热，产生交联反应，属热固性的热熔胶膜。固化后的胶膜具有相当高的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性及耐老化性能。

拜耳材料科技公司近年来在此方面获得重大突破。该公司研发人员开发成功的一种热塑性聚氨酯，利用热塑性聚氨酯制成商品名为VISTA-SOLAR的新型薄膜，将其用作太阳能电池原料替换传统的EVA薄膜，不仅使太阳能电池的生产更为方便和便捷，也大大提高了太阳能电池的发电效率。

发明内容

鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种太阳能电池用TPU薄膜，本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

本发明通过采用部分硅烷化TPU颗粒作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅油等，该树脂NCO官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开裂，同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯树脂，该树脂结构中具有烷氧基官能团，可以参与交联反应。同时结构中的氨基甲酸酯键，该结构可以与被粘材料分子上含有基团形成氢键，提高粘接强度。本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。

所述硅烷偶联剂的含量例如为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份。

所述甲基硅油的含量例如为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份。

所述触变剂的含量例如为5.2份、5.4份、5.6份、5.8份、6份、6.2份、6.4份、6.6份、6.8份、7份、7.2份、7.4份、7.6份或7.8份。

所述阻燃剂的含量例如为31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份或49份。

优选地，一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

优选地，一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或者至少两种的组合。

优选地，所述触变剂选自气相白炭黑、纳米活性碳酸钙、膨润土、硅基聚醚或氢化蓖麻油中的任意一种或者至少两种的组合。

优选地，所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1～1.2:2～3.5:1。本发明将膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物以及聚合物/无机纳米材料作为复配阻燃剂用于聚氨酯的阻燃，采用添加形式加入到聚氨酯体系中，满足了产业化的需求。同时，该阻燃剂的加入还协同提高了弹性体的粘结强度。

本发明所述的“主要由”，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，这些其他组份赋予所述TPU薄膜不同的特性。除此之外，本发明所述的“主要由”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

例如，所述TPU薄膜的原料还可以含有各种添加剂，作为具体例，可以举出抗氧剂、热稳定剂、抗水解剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、颜料、着色剂或润滑剂等。这些各种添加剂可以单独使用，也可以两种或者两种以上混合使用。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过采用部分硅烷化聚氨酯作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅油等，该树脂NCO官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开裂，同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯树脂，该树脂结构中具有烷氧基官能团，可以参与交联反应。同时结构中的氨基甲酸酯键，该结构可以与被粘材料分子上含有基团形成氢键，提高粘接强度。

本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

所述硅烷偶联剂选自γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述触变剂选自气相白炭黑。

所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1:2:1。

如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。

实施例2

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

所述硅烷偶联剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的组合。

所述触变剂选自气相白炭黑和纳米活性碳酸钙的组合。

所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1.2:3.5:1。

如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。

实施例3

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

所述硅烷偶联剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷的组合。

所述触变剂选自膨润土、硅基聚醚和氢化蓖麻油的组合。

所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1.1:2.5:1。

如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。

实施例4

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

所述硅烷偶联剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

所述触变剂选自氢化蓖麻油。

所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1.1:3:1。

如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。

对比例1

其他同实施例1，除膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1.5:2.5:1。

对比例2

对比例2为CN102775944A的实施例1。

对比例3

对比例3为CN102746486A的实施例4。

评价样品的制作

将125μm厚的PET薄膜(东丽株式会社制造的“X10S”)作为基材，将上述实施例和对比例中所得的TPU薄膜贴合25μm厚的氟薄膜(旭硝子株式会社制造的“AFLEX25PW”)而得到层压薄膜。将其在50℃下熟化72小时，得到评价样品。

对熟化处理后的复合膜进行层间剥离测试，实施例1～4中，层间剥离力均在9N/cm以上，而对比例1～8中，层间剥离力均为7～8N/cm。

对熟化后的复合膜进行湿热老化(DH)2000h、湿冻(HF)20个循环、加速湿热老化(105℃、100％RH、192h)及UV60kWh老化处理。对经老化处理的复合膜进行层间剥离测试，实施例1～4中，层间剥离力均在8N/cm以上，而对比例1～3中，层间剥离力均为5～6N/cm。

此外，实施例1～4的TPU薄膜的透光率可达到98％及以上，165～175℃，远高于对比例1～3的透光率85～90％，熔点130～140℃，具有高熔点、高透明以及透光性好的优点。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

所述硅烷偶联剂选自γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或者至少两种的组合；

所述触变剂选自气相白炭黑、纳米活性碳酸钙、膨润土、硅基聚醚或氢化蓖麻油中的任意一种或者至少两种的组合；

所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂:无机氢氧化物:聚合物/无机纳米材料的重量比是1～1.2:2～3.5:1。

2.如权利要求1所述的太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

3.如权利要求1或2所述的太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

4.一种如权利要求1-3之一所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。