CN104362207B - 一种高阻隔太阳能电池板背膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高阻隔太阳能电池板背膜及其制备方法，涉及太阳能电池板背膜技术领域，背膜为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物25‑45份、聚酰胺纤维15‑35份、有机硅树脂10‑16份、磷酸三乙酯2‑5份、硅烷偶联剂3‑8份、芳纶纤维1‑4份、固化剂5‑10份和溶剂15‑25份。本发明提供的高阻隔太阳能电池板背膜，不仅具有良好的耐候性能和耐腐蚀性能，而且对气体和水分具有较好的阻隔性能，且材料易于加工成型，制备工艺简单，成本较低，是一种理想的高阻隔太阳能电池板背膜。

Description

一种高阻隔太阳能电池板背膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能背膜技术领域，特别涉及一种高阻隔太阳能电池板背膜及其制备方法。

背景技术

太阳能电池板背膜，是太阳能电池组件封装材料之一，其主要性能是封装晶体硅，除必须具备优良的电绝缘性能、防氧化、抗潮湿和长期防止粘合物的水解性能等性能外，还应该具有较高的阻隔性能。

背膜的阻隔性能不仅包括水汽的阻隔，也包括气体的阻隔，空气和水汽一旦进入太阳能电池组件内部，就会极快的腐蚀相应组件，造成太阳能电池板的损害，因此，背膜的阻隔性能也至关重要。

现有的电池板背膜阻隔材料，一般为含氟树脂材料，包括PVDF，利用PVDF薄膜层阻隔空气和水分，但PVDF背膜的制备工艺较为严格，目前我国光伏行业对于PVDF背膜也主要依赖于进口，造成高阻隔膜发展的局限性，因此，需求制备工艺简单，阻隔效果优良的替代产品是现在发展的一个趋势。

申请号为201010532393.2的专利文献“一种高阻隔柔性背膜”，公开了一种太阳能电池板背膜，主要包括基材膜、铝箔、抗紫外线涂层、保护膜层、粘胶层。铝箔两侧通过胶黏剂分别与基材膜进行复合，抗紫外线层可直接涂覆或溅射到复合膜外侧，在抗紫外线层上直接涂覆或复合一层保护膜层，在复合膜的内侧涂覆一层粘胶层，即可得到高阻隔柔性背膜。本发明中，选用铝箔作为中间层，其具有极好的阻隔性能，可以满足新兴的以CIGS、OPV等为代表的柔性化的薄膜太阳能产品的高阻隔要求，并且能反射光线达到提高太阳能转化效率的功效；此外，本发明主要采用复合工艺制备。

由此可知，该技术方案是中作为阻隔作用的材料是铝箔，铝箔通过胶粘与基材膜进行复合，利用铝箔高致密度来达到阻隔作用，但是，铝箔通过胶粘与基材复合，其附着力较小，容易出现起泡等现象，其次，铝箔受到空气和水分的侵蚀，会出现缝隙和小孔，从而尚失其阻隔性能，因此，该方案提供的背膜阻隔性能并不稳定，不利于长期使用。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高阻隔太阳能电池板背膜及其制备方法。

本发明的技术方案：一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物25-45份、聚酰胺纤维15-35份、有机硅树脂10-16份、磷酸三乙酯2-5份、硅烷偶联剂3-8份、芳纶纤维1-4份、固化剂5-10份和溶剂15-25份。

作为优选，乙烯乙烯醇共聚物与聚酰胺纤维的质量之比为1-3:1。

作为优选，所述固化剂为异氰酸酯固化剂。

作为优选，所述溶剂为丙酮或二甲苯。

作为优选，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物28-42份、聚酰胺纤维18-32份、有机硅树脂11-15份、磷酸三乙酯2-4份、硅烷偶联剂4-7份、芳纶纤维2-3份、固化剂6-9份和溶剂16-24份。

更优地，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物30-40份、聚酰胺纤维20-30份、有机硅树脂12-14份、磷酸三乙酯3-4份、硅烷偶联剂5-7份、芳纶纤维2-3份、固化剂7-9份和溶剂18-22份。

更优地，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物35份、聚酰胺纤维24份、有机硅树脂13份、磷酸三乙酯3份、硅烷偶联剂6份、芳纶纤维3份、固化剂8份和溶剂20份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

有益效果：本发明提供的高阻隔太阳能电池板背膜，是以乙烯乙烯醇共聚物和聚酰胺纤维为主体材料。乙烯乙烯醇共聚物的特点是对气体具有极好的阻隔性能和极好的加工性能，另外还具有一定的机械强度和伸缩性；聚酰胺纤维对水分的阻隔性能较为优良，其特点是阻隔性能不随湿度的上升而下降，因此将乙烯乙烯醇共聚物和聚酰胺纤维复合在一起，控制两者的比例，使得具有最佳的成膜效果。

因此，本发明提供的高阻隔太阳能电池板背膜，不仅具有良好的耐候性能和耐腐蚀性能，而且对气体和水分具有较好的阻隔性能，且材料易于加工成型，制备工艺简单，成本较低，是一种理想的高阻隔太阳能电池板背膜。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物25份、聚酰胺纤维15份、有机硅树脂10份、磷酸三乙酯2份、硅烷偶联剂3份、芳纶纤维1份、异氰酸酯固化剂5份和丙酮15份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

实施例 2：

一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物45份、聚酰胺纤维35份、有机硅树脂16份、磷酸三乙酯5份、硅烷偶联剂8份、芳纶纤维4份、异氰酸酯固化剂10份和丙酮25份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

实施例 3：

一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物28份、聚酰胺纤维18份、有机硅树脂11份、磷酸三乙酯2份、硅烷偶联剂4份、芳纶纤维2份、异氰酸酯固化剂7份和二甲苯16-24份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

实施例4：

一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物42份、聚酰胺纤维32份、有机硅树脂15份、磷酸三乙酯4份、硅烷偶联剂7份、芳纶纤维3份、异氰酸酯固化剂9份和二甲苯24份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

实施例5：

一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物35份、聚酰胺纤维24份、有机硅树脂13份、磷酸三乙酯3份、硅烷偶联剂6份、芳纶纤维3份、异氰酸酯固化剂8份和丙酮20份。

一种高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。

申请号为201010532393.2的专利文献“一种高阻隔柔性背膜”公开的技术方案制备太阳能电池背膜，为对照组；测定上述具体实施方式和对照组背膜的性能。

（1）双八五老化试验

对实施例1-5和对照组进行双八五老化试验，结果如表1所示：

表1太阳能电池板背膜的耐候性测试

项目

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

对照组

双八五老化/h

≥2200

≥2200

≥2200

≥2200

≥2200

≥1800

由上表可知，实施例1-5双八五老化实验都超过2200h，对照组超过1800h，实施例1-5高于对照组，因此，实施例1-5的耐候性优于对照组。

（2）水蒸气透过率

测定实施例1-5和对照组的水蒸气透过率，结果如表2所示：

表2太阳能电池板背膜的水蒸气透过率测试

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对照组
							水蒸气透过率g/m2·d	0.4	0.1	0.2	0.3	0.2	0.7

由上表可知，实施例1-5的水蒸气透过率均低于对照组，处于优秀水平，其中实施例2和实施例5的水蒸气透过率最低。

综上所述，本发明提供的高阻隔太阳能电池板背膜具有优良的耐候性能和阻隔性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种高阻隔太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，外层为耐候层，中间层为PET层，内层为粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，其特征在于：外层耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物25-45份、聚酰胺纤维15-35份、有机硅树脂10-16份、磷酸三乙酯2-5份、硅烷偶联剂3-8份、芳纶纤维1-4份、固化剂5-10份和溶剂15-25份。

2.根据权利要求1所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于：乙烯乙烯醇共聚物与聚酰胺纤维的质量之比为1-3:1。

3.根据权利要求1所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于：所述固化剂为异氰酸酯固化剂。

4.根据权利要求1所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于：所述溶剂为丙酮或二甲苯。

5.根据权利要求1所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物28-42份、聚酰胺纤维18-32份、有机硅树脂11-15份、磷酸三乙酯2-4份、硅烷偶联剂4-7份、芳纶纤维2-3份、固化剂6-9份和溶剂16-24份。

6.根据权利要求5所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物30-40份、聚酰胺纤维20-30份、有机硅树脂12-14份、磷酸三乙酯3-4份、硅烷偶联剂5-7份、芳纶纤维2-3份、固化剂7-9份和溶剂18-22份。

7.根据权利要求6所述的高阻隔太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分构成：乙烯乙烯醇共聚物35份、聚酰胺纤维24份、有机硅树脂13份、磷酸三乙酯3份、硅烷偶联剂6份、芳纶纤维3份、固化剂8份和溶剂20份。

8.一种根据权利要求1所述的高阻隔太阳能电池板背膜的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）将乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺纤维和有机硅树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入磷酸三乙酯和芳纶纤维，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候层；

（2）将耐候层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到高阻隔太阳能电池板背膜。