CN104393081B - 一种防水太阳能电池板背膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种防水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，背膜包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层厚度为30‑60μm，由以下各个组分组成：有机硅树脂、硅烷偶联剂、玻璃纤维、蒙脱土和溶剂Ⅰ；粘接层厚度为30‑50μm，由以下组分组成：聚氨酯树脂、纳米陶瓷颗粒、聚甲基丙烯酸酯、固化剂和溶剂Ⅱ。本发明提供的防水太阳能电池板背膜，是通过内外两层防水层达到优良的防水性能，同时耐候层的具有优良的耐候性，能够有效封装太阳能电池，避免水汽对晶体硅造成侵害。

Description

一种防水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，特别涉及一种防水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。太阳能电池封装所用的背封膜，一般有五层（同三层）结构，自上而下，包括耐候层、胶粘层、PET层或中间层、胶粘层和粘接层。太阳能电池板背膜的主要性能是封装晶体硅，因此其需达到良好的空气隔绝性能、防氧化和抗潮湿性能，同时必须具有良好的电绝缘性能、能长期防止粘合物的水解性能等，以长期保护晶体硅免受外界的侵蚀和保证晶体硅光电转化效率。

防水性能也是太阳能电池板背膜必须具备的性能之一，因此，对于太阳能电池板背膜的要求较为严格。

现有的太阳能电池板背膜，防潮性能较好，但是防水性能并不理想，国外进口的含氟复合膜，性能优良，但是制备工艺复杂且成本较高，因此，如何进一步提高太阳能电池板背膜的防水性能，也是背膜发展的一个方向。

申请号为201010133745.7的专利文献“高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法”，公开了一种太阳能电池板背膜，具有高水汽阻隔性、与EVA具有优异的粘结性能及其制备方法简单、易于实施的高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法。该背膜由耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层复合而成,所述阻水层为液晶聚合物(LCP)。该方法是在耐候层、阻水层、绝缘层、耐候层采用胶黏剂涂布复合并固化后，再对耐候层进行等离子气体表面接枝处理。

由此可知，该技术方案是由多个功能膜层结合而成的复合膜，阻水层位于第二层，而耐候层的防水性能较为一般，因此，水汽较多的环境下，耐候层首先受到影响，在耐候层因腐蚀或其它原因造成损害时，阻水层虽然具备防水性能，但是其耐候性能不佳，因此，该复合膜的防水性能并不稳定。

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防水太阳能电池板背膜及其制备方法。

本发明的技术方案：一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层厚度为30-60μm，由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂50-75份、硅烷偶联剂5-10份、玻璃纤维3-8份、蒙脱土2-5份和溶剂Ⅰ15-25份；

粘接层厚度为30-50μm，由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂45-60份、纳米陶瓷颗粒5-10份、聚甲基丙烯酸酯4-8份、固化剂6-10份和溶剂Ⅱ12-22份。

作为优选，所述溶剂Ⅰ为丙酮或丁醇。

作为优选，所述固化剂为异氰酸酯固化剂。

作为优选，所述纳米陶瓷颗粒为纳米碳化硅陶瓷颗粒。

作为优选，所述溶剂Ⅱ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组成：有机硅树脂60-70份、硅烷偶联剂6-9份、玻璃纤维4-7份、蒙脱土3-5份和溶剂Ⅰ16-22份。

作为优选，粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂50-58份、纳米陶瓷颗粒6-8份、聚甲基丙烯酸酯5-7份、固化剂7-9份和溶剂Ⅱ15-20份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到溶剂Ⅰ中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30-60μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到溶液Ⅱ中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30-50μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

有益效果：本发明提供的防水太阳能电池板背膜，是一种复合膜结构，以PET为中间层，其耐候层和粘接层均为树脂层，其中耐候层是以有机硅树脂为主体材料的膜层，其不仅具有良好的耐候性能，成膜之后的膜层对于水汽的透过率较低，具有优良的防水性能；粘接层，是以聚氨酯为树脂材料的膜层，其水汽透过率也较低，防水性能优良。

因此，本发明提供的防水太阳能电池板背膜，是通过内外两层防水层达到优良的防水性能，同时耐候层的具有优良的耐候性，能够有效封装太阳能电池，避免水汽对晶体硅造成侵害。

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：

一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，

耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂50份、硅烷偶联剂5份、玻璃纤维3份、蒙脱土2份和丙酮15份；

粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂45份、纳米碳化硅陶瓷颗粒5份、聚甲基丙烯酸酯4份、异氰酸酯固化剂6份和丙酮12份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到丙酮中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到丙酮中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

实施例 2：

一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，

耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂75份、硅烷偶联剂10份、玻璃纤维8份、蒙脱土5份和丙酮25份；

粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂60份、纳米碳化硅陶瓷颗粒10份、聚甲基丙烯酸酯8份、异氰酸酯固化剂10份和丙酮22份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到丙酮中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度60μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到丙酮中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度50μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

实施例 3：

一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，

耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂60份、硅烷偶联剂6份、玻璃纤维4份、蒙脱土3份和丁醇16份。

粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂50份、纳米碳化硅陶瓷颗粒6份、聚甲基丙烯酸酯5份、异氰酸酯固化剂7份和二甲苯15份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到丁醇剂中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度40μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到二甲苯中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度35μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

实施例4：

一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，

耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂70份、硅烷偶联剂9份、玻璃纤维7份、蒙脱土5份和丁醇22份。

粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂58份、纳米碳化硅陶瓷颗粒8份、聚甲基丙烯酸酯7份、异氰酸酯固化剂9份和二甲苯20份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到丁醇中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度50μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到二甲苯中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度45μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

实施例5：

一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，

耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂65份、硅烷偶联剂7份、玻璃纤维6份、蒙脱土4份和丙酮19份。

粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂55份、纳米碳化硅陶瓷颗粒7份、聚甲基丙烯酸酯6份、异氰酸酯固化剂8份和丙酮17份。

一种防水太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到丙酮中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度45μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到丙酮中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度40μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。

申请号为201010133745.7的专利文献“高水汽阻隔率太阳能背膜及其制作方法”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

由上表可知，实施例1-5双八五老化实验都超过2000h，而对照组超过1500h，实施例1-5显著高于对照组，因此，实施例1-5的耐候性优于对照组。

（2）防水性能

测定实施例1-5和对照组的水汽透过率，结果如表2所示：

表2太阳能电池板背膜的水汽透过率测试

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
							水汽透过率 g/m2·d	1.2	0.6	0.9	0.8	0.8	1.6

由上表可知，实施例1-5的水汽透过率均小于对照组，其中实施例2的水汽透过率最低，与对照组差异显著。

综上所述，本发明提供的防水太阳能电池板背膜具有优良的耐候性能和防水性能。

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)

1.一种防水太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，其特征在于：耐候层厚度为30-60μm，由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂50-75份、硅烷偶联剂5-10份、玻璃纤维3-8份、蒙脱土2-5份和溶剂Ⅰ15-25份；

粘接层厚度为30-50μm，由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂45-60份、纳米陶瓷颗粒5-10份、聚甲基丙烯酸酯4-8份、固化剂6-10份和溶剂Ⅱ12-22份。

2.根据权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜，其特征在于：所述溶剂Ⅰ为丙酮或丁醇。

3.根据权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜，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所述的防水太阳能电池板背膜，其特征在于：所述纳米陶瓷颗粒为纳米碳化硅陶瓷颗粒。

5.根据权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜，其特征在于：所述溶剂Ⅱ为丙酮或二甲苯。

6.根据权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：有机硅树脂60-70份、硅烷偶联剂6-9份、玻璃纤维4-7份、蒙脱土3-5份和溶剂Ⅰ16-22份。

7.根据权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜，其特征在于，粘接层由以下质量份数的各个组分组成：聚氨酯树脂50-58份、纳米陶瓷颗粒6-8份、聚甲基丙烯酸酯5-7份、固化剂7-9份和溶剂Ⅱ15-20份。

8.一种制造权利要求1所述的防水太阳能电池板背膜的方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）制备耐候层：将有机硅树脂、玻璃纤维和蒙脱土加入到溶剂中，超声搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30-60μm；

（2）制备粘结层：将聚氨酯树脂和聚甲基丙烯酸酯加入到溶液中，搅拌均匀之后，加入固化剂和纳米陶瓷颗粒，搅拌至混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30-50μm；

（3）将耐候层、PET层和粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（4）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到防水太阳能电池板背膜。