CN104393074A - 一种太阳电池组件用绝缘膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳电池组件用绝缘膜及其制备方法，所述的绝缘膜自上而下依次包括熔融粘结层，绝缘层和粘结层，或粘结层仅作粘结改善处理，包括涂胶或等离子体处理绝缘层的处理方法。本发明采用复合结构，并通过材料的优化，使绝缘膜的绝缘性能、水汽阻隔性能和长期稳定性能得到了较大提高，改善了材料的耐穿刺性能，稳定了组件的长期功率；通过膜层设计，改善对电池的粘结性和封装的融合性，提高操作便利性并降低成本，不须使用额外封装胶垫片，使用高性能聚烯烃材料，提高了耐UV老化性能，耐水解性能，热降解或分解等性能，有效地阻隔水汽和氧气，提高绝缘性能及其长期可靠性。

Description

一种太阳电池组件用绝缘膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种太阳能电池组件用绝缘膜及其制备方法。

背景技术

绝缘膜也称为绝缘条，隔离膜，用于太阳电池组件中汇流条之间，或汇流条与电池之间的隔离绝缘，适应较高的串并联组件电压，起到分割焊带，固定汇流条作用。特别设计的绝缘膜能够较好地抵制水汽透过，避免组件因为接线盒导出线开口水汽渗透，影响整个组件的功率。

一般绝缘膜主体膜材采用三层复合结构，或者五层复合结构，通常胶水层处理，起到粘接强化作用达到使用要求即可。

市售的绝缘膜(绝缘条)主要有两种形式，一种为F/P/F(TPT为注册商标)结构，即上层和下层为氟膜结构，中间层为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)结构，另一种为EVA/PET/EVA结构。含氟的F/P/F结构，对电池不粘，需要额外垫乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，并粘接不可靠。氟膜难加工，为了成膜，需要添加多种添加成分，一方面引入杂质导致绝缘性能相对降低，另一方面，因为小分子挥发，导致氟膜的多孔性。以上缺陷导致绝缘条耐水汽透过性能以及耐氧气老化性能会降低，加上光的降解作用，导致PET老化，长期性能受到影响。EVA/PET/EVA结构上层厚度不够，粘接电池融合性差，上层耐UV等性能差，材料易降解或分解，造成脱胶等情况，不耐水解，无法有效阻隔水汽，使组件绝缘性能的长期稳定受影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳电池组件用绝缘膜及其制备方法，本发明采用复合结构，通过材料的优化，绝缘膜的绝缘性能，水汽阻隔性能和长期稳定性能得到较大提高，也改善了材料的耐穿刺性能，大大稳定了组件的长期功率；通过膜层设计，改善对电池的粘结性和封装的融合性，提高操作便利性并降低成本，不须使用额外封装胶垫片，使用高性能聚烯烃材料，提高了耐UV老化性能，耐水解性能，热降解或分解等性能，有效地阻隔水汽和氧气，提高绝缘性能及其长期可靠性。

第一方面，本发明提供了一种太阳能电池组件内部用复合绝缘膜，所述绝缘膜自上而下依次包括熔融粘结层、绝缘层和粘结层，或粘结层仅作粘结改善处理，其中，所述熔融粘结层至少包括聚烯烃材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物。

本发明中，所述的聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯或含乙烯单元的乙烯类弹性体中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述的熔融粘结层厚度大于25μm。

本发明所述的熔融粘结层熔点或玻璃化转变温度小于130℃；所述的熔融粘结层与用于太阳能电池的封装胶膜的层间玻璃强度大于40N/cm；所述的熔融粘结层与太阳能电池背面剥离强度大于2N/cm。本发明中，所述的熔融粘结层还含有耐老化剂、粘结促进剂或交联剂中的任意一种或至少两种的混合物；其中，所述的耐老化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、受阻胺稳定剂、二苯甲酮类、苯并三唑类、羟胺类或苯并呋喃酮衍生物中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明所述的熔融粘结层还含有抗紫外无机填料，所述的无机填料为氧化锌，二氧化钛，滑石粉，氧化镁或氧化铁中的任意一种或至少两种的混合物。本发明中，所述的绝缘层材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯或丁二醇酯中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述的绝缘层厚度大于30μm。

本发明中所述的绝缘层工频电气强度大于50N/μm；所述的绝缘层玻璃化转变温度或熔点或软化点大于145℃；所述的绝缘层穿刺强度大于100N。本发明中，所述的粘结层至少包括聚烯烃材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；优选地，所述的聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、改性聚乙烯或改性聚丙烯中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明所述的粘结层为聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂或热熔胶中的任意一种或至少两种的混合物，也可以选自任意一种可与EVA封装胶起到长期粘结作用的涂层。优选地，所述的粘结层还含有耐老化剂、粘结促进剂或交联剂中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、改性聚乙烯或改性聚丙烯中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述的耐老化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、受阻胺稳定剂、二苯甲酮类、苯并三唑类、羟胺类或苯并呋喃酮衍生物中的任意一种或至少两种的混合物；所述的交联剂为烷基或芳基过氧化物、过氧化酯、过氧化碳酸酯、二芳酰基过氧化物或过氧化缩酮中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述的粘结层厚度大于5μm。

本发明中所述的粘结层与用于太阳能电池的封装EVA的层间剥离强度大于40N/cm。本发明中的粘结层仅表现为改用底胶处理或等离子体处理。

第二方面，本发明还提供了如本发明第一方面所述绝缘膜的制备方法，对于只含有熔融粘结层和绝缘层的绝缘膜，采用将相对熔融粘接层的绝缘层另一面用底胶处理或等离子体处理即可制得。

对于含有熔融粘结层、绝缘层和粘结层的绝缘膜，采用将所述的绝缘层与熔融粘结层和粘结层分别进行涂胶上胶处理，干后涂胶厚度小于50μm。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明采用复合结构，通过材料的优化，绝缘膜的绝缘性能，水汽阻隔性能和长期稳定性能得到较大提高，也改善了材料的耐穿刺性能，大大稳定了组件的长期功率；

(2)本发明通过膜层设计，改善对电池的粘结性和封装的融合性，提高操作便利性并降低成本，不须使用额外封装胶垫片，使用高性能聚烯烃材料，提高了耐UV老化性能，耐水解性能，热降解或分解等性能，有效地阻隔水汽和氧气，提高绝缘性能及其长期可靠性。

附图说明

图1为本发明的太阳电池组件用绝缘膜的结构示意图。

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。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明提供了一种太阳能电池组件内部用复合绝缘膜，所述绝缘膜自上而下依次为熔融粘结层、绝缘层和粘结层或者自上而下依次为熔融粘结层和绝缘层，不含有粘结层，仅作粘结改善处理，包括涂底胶或等离子体处理。

本发明采用三层结构或五层结构，其中上层为熔融粘接层，也称作抗老化层，面向组件中的电池和封装材料；熔融粘接层为耐老化功能的聚烯烃材料或聚烯烃功能性配方材料，提供优异的绝缘性能，良好的水汽阻隔性，出色的氧气阻隔性，以及稳定的耐紫外老化和热氧化能力，并保证以上性能的长期稳定。

本发明的熔融粘接层提供了良好的粘接性能，确保和组件的电池片、封装材料(如EVA，聚烯烃封装材料)等之间良好粘结性及长期稳定性，材料采用非填充料加工，避免了氟膜材料的多孔性和小分子添加剂影响，大大提高了材料的绝缘性能，避免用EVA，也较好地改善了水汽阻隔性能，EVA的醋酸的降解带来的导电风险，提高了更高温度的稳定性能。

本发明的熔融粘接层采用耐紫外老化配方设计，保证自身紫外稳定外，能有效地吸收紫外线，完全屏蔽紫外线对中间层的影响。

本发明的熔融粘接层包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯材料、含乙烯单元的乙烯类弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的混合物。其中聚烯烃材料包括聚烯烃材料以及聚烯烃耐老化配方材料，包括含耐老化有机化合物一种或多种的配方，含耐老化无机化合物一种或多种的配方，或者含有机和无机混合的两种或两种成分以上的配方。

本发明的绝缘膜的中间为绝缘层，提供绝缘隔绝保护作用，中间层同样表现较强的机械性能，保证稳定的力学性能及机械性能，高的结晶性大大提高了致密性，大大提高的水汽阻隔性能，良好地结合大大提高了尺寸稳定性和长期耐老化性能。中间层为结晶性工程塑料及其配方料；中间层材料包括但不限于PET，PBT，PA，PS，PC，PP,聚萘二甲酸乙二醇酯或丁二醇酯，其中之一或者混合物，以及其中一种或多种数值为了提高紫外稳定性或水汽稳定性添加的无机化合物或有机化合物的一种或多种形成的配方，如含有机紫外吸收剂，无机紫外吸收剂的一种或多种。

本发明的绝缘膜的底下为粘结层，面向组件中的封装材料和汇流条。粘接层提供良好的粘接性能，确保复合膜和封装材料、汇流条层的粘接强度以及长期稳定性，材料绝缘性能好，有良好的水气阻隔性，耐水解和热氧化降解。

本发明的粘结层为聚烯烃材料或聚烯烃功能性配方材料，包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯材料、含乙烯单元的乙烯类弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的混合物。其中聚烯烃材料包括聚烯烃材料以及聚烯烃耐老化配方材料，包括含耐老化有机化合物一种或多种的配方，含耐老化无机化合物一种或多种的配方，或者含有机和无机混合的两种或两种成分以上的配方。

本发明中的上述三层复合成为复合膜，其中，熔融粘接层和绝缘层，绝缘层和粘接层进行涂胶或粘结处理。胶水层为薄薄一层，起到锚接熔融粘接层和绝缘层，或绝缘层和粘结层作用。胶水层提供足够的强度和稳定性。确保产品长期稳定性。表面处理方式包括但不限于火焰法，化学品腐蚀氧化处理，电晕处理，等离子处理等等。

作为改进绝缘膜材料，本发明分别对绝缘层做了阻隔性改进处理，包括但不限于在绝缘层做了无机填料或无机材料表面成膜的改进处理，无机材料包括但不限于二氧化硅，三氧化二铝，氧化锌，二氧化钛等。

以下将结合附图和具体实施例详细阐述和理解本发明。

实施例1

(1)绝缘膜的制备：选择聚酯(PET)材料，按照重量百分含量，该绝缘膜的配方为：聚酯(PET)50％～99％，钛白粉0.5％～40％，紫外吸收剂0.1％～5％，紫外稳定剂0.1％～5％，抗氧剂0.1％～5％；

(2)熔融粘结层的制备：选择聚烯烃材料，按照重量百分含量，该熔融粘结层的配方为：聚烯烃50％～99％，钛白粉0.5％～40％，紫外吸收剂0.1％～5％，紫外稳定剂0.1％～5％，抗氧剂0.1％～5％，交联剂0.1％～5％；通过高温挤出，把该熔融粘结层复合到步骤(1)的绝缘膜上，挤出温度为150℃～400℃；

(3)通过高温挤出，把粘结层复合到步骤(1)的绝缘膜上，挤出温度为100℃～400℃。

其中，绝缘层厚度为30μm～300μm；熔融粘结层厚度为25μm～300μm；粘结层厚度为5μm～200μm。

实施例2

其制备方法同实施例1，其中，绝缘层除熔融粘结层的另一面进行底胶处理，底胶为耐老化改进的聚丙烯酸酯涂层。

实施例3

其制备方法同实施例1，其中，绝缘层除熔融粘结层的另一面用等离子体处理，以改善粘结性。上述实施例1-3所制得的太阳电池组件用绝缘膜性能如下所示：

层间剥离强度(N/cm)(测试标准为GB/T 1040)≥4；

对EVA封装胶剥离强度(N/cm)(测试标准为GB/T 1040)≥40；

水汽透过率**(克/平米·天)(测试标准为GB/T 1037)≤4；

击穿电压(KV)(测试标准为ASTM D149)≥15；紫外老化性能***(黄变值*)(测试标准为ASTM G154)<3；

工频电气强度(N/μm)(测试标准为GB/T 1408)≥40；

穿刺强度(N)(测试标准为GBT 10004)>100。

通过测试上述性能可以得出，本发明采用复合结构，通过材料的优化，绝缘膜的绝缘性能，水汽阻隔性能和长期稳定性能得到较大提高，也改善了材料的耐穿刺性能，大大稳定了组件的长期功率；通过膜层设计，改善对电池的粘结性和封装的融合性，提高操作便利性并降低成本，不须使用额外封装胶垫片，使用高性能聚烯烃材料，提高了耐UV老化性能，耐水解性能，热降解或分解等性能，有效地阻隔水汽和氧气，提高绝缘性能及其长期可靠性。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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 (10)

1.一种太阳能电池组件内部用复合绝缘膜，其特征在于，所述绝缘膜自上而下依次包括熔融粘结层，绝缘层和粘结层，或粘结层仅作粘结改善处理，其中，所述熔融粘结层至少包括聚烯烃材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物。

2.如权利要求1所述的绝缘膜，其特征在于，所述的聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯或含乙烯单元的乙烯类弹性体中的任意一种或至少两种的混合物。

3.如权利要求1或2所述的绝缘膜，其特征在于，所述的熔融粘结层厚度大于25μm；

优选地，所述的熔融粘结层熔点或玻璃化转变温度小于130℃；

优选地，所述的熔融粘结层与用于太阳能电池的封装胶膜的层间玻璃强度大于40N/cm；

优选地，所述的熔融粘结层与太阳能电池背面剥离强度大于2N/cm。

4.如权利要求1-3任一项所述的绝缘膜，其特征在于，所述的熔融粘结层还含有耐老化剂、粘结促进剂或交联剂中的任意一种或至少两种的混合物；其中，所述的耐老化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、受阻胺稳定剂、二苯甲酮类、苯并三唑类、羟胺类或苯并呋喃酮衍生物中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的熔融粘结层还含有抗紫外无机填料，所述的无机填料为氧化锌，二氧化钛，滑石粉，氧化镁或氧化铁中的任意一种或至少两种的混合物。

5.如权利要求1-4任一项所述的绝缘膜，其特征在于，所述的绝缘层材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯或丁二醇酯中的任意一种或至少两种的混合物。

6.如权利要求1-5任一项所述的绝缘膜，其特征在于，所述的绝缘层厚度大于30μm；

优选地，所述的绝缘层工频电气强度大于50N/μm；

优选地，所述的绝缘层玻璃化转变温度或熔点或软化点大于145℃；

优选地，所述的绝缘层穿刺强度大于100N。

7.如权利要求1-6任一项所述的绝缘膜，其特征在于，所述的粘结层至少包括聚烯烃材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；优选地，所述的聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、改性聚乙烯或改性聚丙烯中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的粘结层为聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂或热熔胶中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的粘结层还含有耐老化剂、粘结促进剂或交联剂中的任意一种或至少两种的混合物。

8.如权利要求7所述的绝缘膜，其特征在于，所述的耐老化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、受阻胺稳定剂、二苯甲酮类、苯并三唑类、羟胺类或苯并呋喃酮衍生物中的任意一种或至少两种的混合物；所述的交联剂为烷基或芳基过氧化物、过氧化酯、过氧化碳酸酯、二芳酰基过氧化物或过氧化缩酮中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的粘结层厚度大于5μm；

优选地，所述的粘结层与用于太阳能电池的封装EVA的层间剥离强度大于40N/cm。

9.如权利要求1-6任一项所述绝缘膜的制备方法，其特征在于，所述绝缘膜自上而下依次为熔融粘结层和绝缘层，相对熔融粘接层的绝缘层另一面仅作粘结改善处理，所述处理包括用底胶处理或等离子体处理制得。

10.如权利要求7-9所述绝缘膜的制备方法，其特征在于，采用将所述的绝缘层与熔融粘结层和粘结层分别进行涂胶上胶处理，或底胶处理，干后涂胶厚度小于50μm。