CN104409543A - 一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents

一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法，该背板包括基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜由氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇配比混合而成。制备方法：将原料混合，搅拌均匀，加热得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；基材层和耐候膜通过粘结层在高压下完成粘合，得初级品；将太阳能电池背板的初级品降温，得太阳能电池背板的半成品；将半成品放在110-120℃下保温，再将半成品放入-20℃下保温，得太阳能电池背板。本发明背板抗老化，经久耐用。

Description

一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法
 
技术领域
本发明涉及太阳能电池背板领域，尤其涉及一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法。
 
背景技术
太阳能背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。一般具有三层结构，外层保护层具有良好的抗环境侵蚀能力。太阳电池背膜主要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。含氟背膜表面的氟材料由于氟元素电负性大，范德华半径小，碳氟键键能极强，且其独特的氟化链整体结构中的螺旋形棒状分子紧密、刚硬、表面平滑，使得氟树脂的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化学药品性等各项性能均十分优越。氟树脂的优异特性使得含氟材料具有优异的耐侯性能，可保障长期户外使用的可靠性。作为对外部环境与太阳电池内部起阻隔作用的背膜，其与外部接触的空气面以及与EVA结合的粘结面（光照面）遭受着主要的老化作用。然而，由于目前背膜开发生产企业考虑到双面含氟材料给整个背膜生产造成的成本压力，厂商采用了EVA材料（或其他烯烃聚合物）替代双面含氟的TPT结构背膜中EVA粘结面的氟材料，从而出现了单面含氟的TPE结构的背膜。此类TPE结构的背膜在与组件封装用EVA胶膜粘结后，由于其光照面无含氟材料，对背膜的PET主体基材进行有效保护，组件安装后背膜无法经受长期的紫外老化考验，在几年之内组件就会出现背膜黄变、脆化老化等不良现象，严重影响组件的长期发电效能，因此单面含氟的TPE结构的背膜是不适用于晶硅太阳电池组件的封装使用的。
申请号为2011104424470 的中国专利公开了一种太阳能电池背板及其制备方法，该太阳能电池背板原料包括聚偏二氟乙烯，改性PE，改性EVA和钛白粉，其制备备步骤包括：原料混合、分类烘干和微层共挤。该发明太阳能电池背板所需的原材料无需进口，且采用流延复合工艺进行太阳能电池背板的制作，制作工艺简单，不仅产品的性能好，且制造成本低。该发明太阳能电池背板与EVA的粘结强度、与硅胶的剥离强度、水蒸气透过率、击穿电压等技术指标优于传统涂布复合工艺生产的太阳能电池背板。但是该发明受热易变形，性能不稳定。
 
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗老化太阳能电池背板及其制备方法，热稳定性好，不易卷曲。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种抗老化太阳能电池背板，包括基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂10-30份、二氧化钛25-45份、甲基丙烯酸异辛酯30-45份、间甲基苯乙烯45-55份、乙烯甲基醚20-40份、乙酸异丙酯40-60份、邻苯二甲酸酐40-50份、聚四氟乙烯15-25份，异丙醇5-16份。
作为抗老化太阳能电池背板的优选，氟碳树脂15-25份、二氧化钛30-40份、甲基丙烯酸异辛酯35-42份、间甲基苯乙烯48-52份、乙烯甲基醚25-35份、乙酸异丙酯50-55份、邻苯二甲酸酐42-48份、聚四氟乙烯18-23份，异丙醇8-14份。
作为抗老化太阳能电池背板的优选，所述基材层厚度为65-80μm。
作为抗老化太阳能电池背板的优选，所述耐候膜厚度为60-70μm。
作为抗老化太阳能电池背板的优选，所述粘结层厚度为4-9μm。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180-300℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品降温5-10min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在110-120℃的条件下保温30-60min，再将半成品放入-20℃下保温20-30min，得太阳能电池背板。
作为上述抗老化太阳能背板的制备方法的优选，骤2，基材层和耐候膜通过粘接层在180-250MPa下完成粘合。
作为上述抗老化太阳能背板的制备方法的优选，步骤3，降温速度为-15～-10℃/min。
 
有益效果
本发明的梯度降温明显提高了太阳能电池背板的耐候性，高温处理后立即低温处理，有效低提高了分子间的稳定性，热收缩率小，稳定性高。
 
具体实施方式
 
实施例1
一种抗老化太阳能电池背板，包括65μm厚的基材层，所述基材层的上、下两面均设有60μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过4μm后粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂10份、二氧化钛25份、甲基丙烯酸异辛酯30份、间甲基苯乙烯45份、乙烯甲基醚20份、乙酸异丙酯40份、邻苯二甲酸酐40份、聚四氟乙烯15份，异丙醇5份，。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在180MPa的高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品以-15℃/min降温5min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在110℃的条件下保温30min，再将半成品放入-20℃下保温20min，得太阳能电池背板。
 
实施例2
一种抗老化太阳能电池背板，包括68μm厚的基材层，所述基材层的上、下两面均设有63μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过5μm厚的粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂15份、二氧化钛30份、甲基丙烯酸异辛酯35份、间甲基苯乙烯48份、乙烯甲基醚25份、乙酸异丙酯50份、邻苯二甲酸酐42份、聚四氟乙烯18份，异丙醇8份。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至240℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在200MPa的高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品以-12℃/min降温7min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在112℃的条件下保温40min，再将半成品放入-20℃下保温24min，得太阳能电池背板。
 
实施例3
一种抗老化太阳能电池背板，包括75μm的基材层，所述基材层的上、下两面均设有66μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过6μm厚的粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂25份、二氧化钛40份、甲基丙烯酸异辛酯42份、间甲基苯乙烯52份、乙烯甲基醚35份、乙酸异丙酯55份、邻苯二甲酸酐48份、聚四氟乙烯23份，异丙醇14份。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至260℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在220MPa的高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品以-11℃/min降温8min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在118℃的条件下保温50min，再将半成品放入-20℃下保温28min，得太阳能电池背板。
 
实施例4
一种抗老化太阳能电池背板，包括80μm的基材层，所述基材层的上、下两面均设有70μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过9μm的粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂30份、二氧化钛45份、甲基丙烯酸异辛酯45份、间甲基苯乙烯55份、乙烯甲基醚40份、乙酸异丙酯60份、邻苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯25份，异丙醇16份。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180-300℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在250MPa高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品以-10℃/min降温10min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在120℃的条件下保温60min，再将半成品放入-20℃下保温30min，得太阳能电池背板。
 
对比例1
一种抗老化太阳能电池背板，包括65μm厚的基材层，所述基材层的上、下两面均设有60μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过4μm后粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂10份、二氧化钛25份、甲基丙烯酸异辛酯30份、间甲基苯乙烯45份、乙烯甲基醚20份、乙酸异丙酯40份、邻苯二甲酸酐40份、聚四氟乙烯15份，异丙醇5份，。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在180MPa的高压下完成粘合，得太阳能电池背板。
 
对比例2
一种抗老化太阳能电池背板，包括65μm厚的基材层，所述基材层的上、下两面均设有60μm厚的耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过4μm后粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂10份、二氧化钛25份、甲基丙烯酸异辛酯30份、间甲基苯乙烯45份、乙烯甲基醚20份、乙酸异丙酯40份、邻苯二甲酸酐40份、异丙醇5份，。
上述抗老化太阳能背板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在180MPa的高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品以-15℃/min降温5min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在110℃的条件下保温30min，再将半成品放入-20℃下保温20min，得太阳能电池背板。
 
性能试验
将本发明的背板与对比例1-2的性能进行比较，测试方法按照国标的要求进行，所得数据如下表所示。
从上表数据可以看出，本发明的太阳能电池背板的散热性好，且不易剥离，水汽透过率低反应了背板的防渗透性好，热缩率低反应出耐候膜性能好。通过比较实施例1和对比例1的数据可知，梯度降温有助于防止电池板层层之间的剥离，延长了使用寿命。

Claims (8)

1.一种抗老化太阳能电池背板，包括基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，其特征在于，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂10-30份、二氧化钛25-45份、甲基丙烯酸异辛酯30-45份、间甲基苯乙烯45-55份、乙烯甲基醚20-40份、乙酸异丙酯40-60份、邻苯二甲酸酐40-50份、聚四氟乙烯15-25份，异丙醇5-16份。
2.根据权利要求1所述的抗老化太阳能电池背板，其特征在于：所述耐候膜包括以下重量份计的组分：氟碳树脂15-25份、二氧化钛30-40份、甲基丙烯酸异辛酯35-42份、间甲基苯乙烯48-52份、乙烯甲基醚25-35份、乙酸异丙酯50-55份、邻苯二甲酸酐42-48份、聚四氟乙烯18-23份，异丙醇8-14份。
3.根据权利要求1所述的抗老化太阳能电池背板，其特征在于：所述基材层厚度为65-80μm。
4.根据权利要求1所述的抗老化太阳能电池背板，其特征在于：所述耐候膜厚度为60-70μm。
5.根据权利要求1所述的抗老化太阳能电池背板，其特征在于：所述粘结层厚度为4-9μm。
6.权利要求1所述的抗老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将氟碳树脂、二氧化钛、甲基丙烯酸异辛酯、间甲基苯乙烯、乙烯甲基醚、乙酸异丙酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯，异丙醇混合，搅拌均匀，加热至180-300℃得第一混合物，将第一混合物投入挤出机中，挤出母粒，在利用吹膜机制成耐候膜；
步骤2，基材层和耐候膜通过粘结层在高压下完成粘合，得太阳能电池背板的初级品；
步骤3，将太阳能电池背板的初级品降温5-10min，得太阳能电池背板的半成品；
步骤4，将太阳能电池背板的半成品放在110-120℃的条件下保温30-60min，再将半成品放入-20℃下保温20-30min，得太阳能电池背板。
7.根据权利要求6的抗老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：步骤2，基材层和耐候膜通过粘接层在180-250MPa下完成粘合。
8.根据权利要求6的抗老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于：步骤3，降温速度为-15~-10℃/min。
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