CN106244081A - 太阳能电池背板用胶黏剂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池背板用胶黏剂组合物及其制备方法，所述胶黏剂组合物由预聚体组分和固化组分组成，其中，所述预聚体组分包括如下原料：氟改性树脂、聚酯树脂、抗氧剂、紫外光吸收剂、抗水解剂、乙酸乙酯；所述固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体。所述胶黏剂组合物的制备方法为：分别制备预聚体组分和固化组分；其中，所述预聚体组分的制备方法为：将各原料混合均匀即可。使用时，将预聚体组分和固化组分按(15～18):1的重量比混合即可。本发明的优点在于：增大了接触面积从而提高了背板的整体剥离力；通过在胶黏剂中加入氟树脂可以进一步增加背板的耐老化性能，使双“85”测试超过3000小时。

Description

太阳能电池背板用胶黏剂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背板用胶黏剂组合物及其制备方法，属于太阳能电池背板用胶黏剂技术领域。

背景技术

近年来，随着全球性机械化、现代化水平的提高，能源的需求继续增加。光伏产业作为可再生能源的重要组成部分，将成为解决全球能源危机的主要方法。

光伏产品的特殊使用环境，对其相应的各个组成部分提出了较高的要求，例如在耐老化、耐高低温、耐水解性、耐击穿等方面都有严格的标准。其中，背板是光伏组件生产过程中最重要的封装原料之一。背板的特性直接决定了光伏组件的外观及使用寿命。

现在市场上有多种结构的背板产品，如TPT、TPE、AAA、PET、涂覆型等。双面含有氟膜的TPT型仍旧是高端光伏组件上的优选。由于此类背板的三层结构(氟膜/PET/氟膜)需要靠胶黏剂来粘结而成，因此PET膜(P)与氟膜(T)之间的粘结强度也是一直以来业界的主要困扰。现有的胶黏剂都存在着或多或少的缺陷，如胶黏剂的黏接强度不够及耐老化性能无法满足现有市场的需求等，因此开发出一类对背板中PET薄膜与氟膜等其他材料两相界面黏结强度高，同时在耐老化性，耐碱、耐汽油、耐水等方面都表现出优异的综合性能的胶黏剂是太阳能电池封装行业迫切解决的课题。

CN 101880516A公开了一种低游离MDI单体无溶剂双组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，预聚体组分由二元醇和二元酸通过酯化反应得到，固化组分由MDI单体、多元醇按NCO/OH＝3～5.5:1(摩尔比)反应制得。固化组分的制备包括将多元醇脱水至含水量(质量百分数)低于0.05％，加入MDI单体、分子量调节剂，升温至70～80℃反应至体系内羟基反应完全；加入三聚催化剂进行三聚反应直至三聚反应完全，终止反应，得到固化组分。该方法通过控制多元醇的含水量以及低游离MDI单体制备得到耐水解性能高的聚氨酯胶黏剂。但是，现有的聚氨酯胶黏剂的水解一般是由于其使用环境湿度大等造成，仅仅靠控制含水量等并不能完全达到提高聚氨酯胶黏剂的耐湿热性能和耐水解性能的目的。

CN 104017531A公开了一种新型的聚酯多元醇，与异氰酸酯固化剂反应可得到耐水解性聚氨酯胶黏剂，在保留良好的力学性能的前提下，提高了使用传统聚酯多元醇制得的聚氨酯胶粘剂的耐水解性能，同时在胶黏剂中加入了一定配比的光稳定剂，一定程度的提高了聚氨酯胶黏剂用于光伏背板中的耐水解、耐老化性能，但是整体的耐老化性能还是达不到目前的双“85”(即温度为85℃、湿度为85％条件下的老化试验。)测试3000h的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能电池背板用胶黏剂组合物及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种太阳能电池背板用胶黏剂组合物，由预聚体组分和固化组分组成，其中，所述预聚体组分包括按重量份数计的如下原料：

所述固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体。所述预聚体组分和固化组分的重量比为(15～18):1。

氟改性树脂若比例少于2份，则耐候性的改善部明显；若高于15份则胶黏剂的内聚力减弱，剥离力降低；聚酯树脂若比例少于10份，则剥离力无法满足要求；若高于25份则耐候性不足以达到更高的要求；抗氧剂若比例少于0.1份，效果不够明显；若高于1份则剥离力会下降；紫外光吸收剂若比例少于0.1份，效果不够明显；若高于2份则剥离力会下降；抗水解剂若比例少于0.5份，效果不够明显；若高于1份则剥离力会下降。

作为优选方案，所述氟改性聚酯、氟改性聚氨酯、氟改性聚乙烯树脂、氟改性聚丙烯酸酯树脂中的至少一种。

作为优选方案，所述聚酯树脂的数均分子量为3000～13000、羟值为10～30、且玻璃化温度在0～20℃。

作为优选方案，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯中的一种或几种。

作为优选方案，所述紫外光吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的至少一种或者至少两种。

作为优选方案，所述紫外光吸收剂包括苯并三唑类、苯酮类或受阻胺类中的至少一种或者至少两种。

作为优选方案，所述紫外光吸收剂包括苯并三唑类或二苯甲酮类。

作为优选方案，所述紫外光吸收剂包括2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔戊基苯基)苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种或者至少两种。

作为优选方案，所述抗水解剂为单体碳化二亚胺类水解稳定剂、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂中的一种或几种。

第二方面，本发明还提供了一种如前述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物的制备方法，其包括如下步骤：

分别制备预聚体组分和固化组分；

其中，所述预聚体组分的制备方法为：将各原料混合均匀即可。

本发明的胶黏剂组合物适用于各种光伏背板的层间交联。特别适用于双面复合型光伏背板。最适用于双面为氟膜层的复合型光伏背板。以双面为氟膜层的复合型光伏背板为例，其制备方法为：在PET基材两面分别用刮刀涂布的方式涂布胶黏剂，并复合氟膜形成双面氟膜背板，之后将已经熟化完成的双面氟光伏背板通过一个亚光金属辊与硅橡胶的胶辊组合，两辊间压力在1.5～5.5公斤，金属辊的表面温度为90～120℃，橡胶辊的表面温度为100～150℃，处理面为与金属辊接触的表面。胶黏剂的涂布量为7～12g/m²。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过有机氟树脂的引入降低了体系的表面张力，使胶黏剂在基材表面更好的润湿，增大了接触面积从而提高了背板的整体剥离力；

2、氟树脂本身耐老化性卓越，广泛应用于耐老化涂料当中，背板中的氟膜耐候性如此之好就来源于氟元素的引入，通过在胶黏剂中加入氟树脂可以进一步增加背板的耐老化性能，使双“85”测试超过3000小时。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种太阳能电池背板用胶黏剂：由预聚体组分和乙组分组成，其中预聚体组分由10wt％的氟改性聚酯树脂、15wt％的羟基聚酯树脂、0.5wt％的抗氧剂1010、1wt％的抗氧剂168、1.5wt％的紫外线吸收剂234、2wt％聚碳化二亚胺P200水解稳定剂、70wt％乙酸乙酯稀释剂混合均匀制成，固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；将预聚体组分与固化组分按15:1的重量比混合均匀后，通过自动化连续成型工艺均匀涂覆在被黏接材料PET薄膜表面，施胶量为10g/m²，待溶剂挥发干燥后，贴合上25μm厚的PVDF膜，按250μmPET/胶黏剂/25μmPVDF膜次序放入烘箱内，固化温度为120℃，固化时间为3min，放入40℃烘箱熟化3天。

实施例2

本实施例涉及一种太阳能电池背板用胶黏剂：由预聚体组分和乙组分组成，其中预聚体组分由2wt％的氟改性聚氨酯树脂、25wt％的羟基聚酯树脂、0.1wt％的抗氧剂1076、0.4wt％的抗氧剂168、0.5wt％的UV-531、2wt％聚碳化二亚胺P100水解稳定剂、70wt％乙酸乙酯稀释剂混合均匀制成，固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；将预聚体组分与固化组分按18:1的重量比混合均匀后，通过自动化连续成型工艺均匀涂覆在被黏接材料PET薄膜表面，施胶量为10g/m²，待溶剂挥发干燥后，贴合上25μm厚的PVDF膜，按250μmPET/胶黏剂/25μmPVDF膜次序放入烘箱内，固化温度为120℃，固化时间为3min，放入40℃烘箱熟化3天。

实施例3

本实施例涉及一种太阳能电池背板用胶黏剂：由预聚体组分和乙组分组成，其中预聚体组分由15wt％的氟改性聚乙烯树脂、10wt％的羟基聚酯树脂、1wt％的抗氧剂1076、2wt％的UV-326、2wt％单体碳化二亚胺水解稳定剂、70wt％乙酸乙酯稀释剂混合均匀制成，固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；将预聚体组分与固化组分按16:1的重量比混合均匀后，通过自动化连续成型工艺均匀涂覆在被黏接材料PET薄膜表面，施胶量为10g/m²，待溶剂挥发干燥后，贴合上25μm厚的PVDF膜，按250μmPET/胶黏剂/25μm PVDF膜次序放入烘箱内，固化温度为120℃，固化时间为3min，放入40℃烘箱熟化3天。

实施例4

本实施例涉及一种太阳能电池背板用胶黏剂：由预聚体组分和乙组分组成，其中预聚体组分由7wt％的氟改性聚丙烯酸酯树脂、20wt％的羟基聚酯树脂、0.4wt％的抗氧剂1010、1wt％的抗氧剂DLTP、0.6wt％的UV-327、1wt％的SAG-005水解稳定剂、70wt％乙酸乙酯稀释剂混合均匀制成，固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；将预聚体组分与固化组分按15:1的重量比混合均匀后，通过自动化连续成型工艺均匀涂覆在被黏接材料PET薄膜表面，施胶量为10g/m²，待溶剂挥发干燥后，贴合上25μm厚的PVDF膜，按250μmPET/胶黏剂/25μmPVDF膜次序放入烘箱内，固化温度为120℃，固化时间为3min，放入40℃烘箱熟化3天。

对比例1

取与实施例相同PET膜，在PET膜一侧涂布公知的聚氨酯胶，涂胶量为10g/m²复合与实施例相同的氟膜，另一侧涂布公知的聚氨酯胶，涂胶量为10g/m²复合与实施例相同的氟膜。采用与实施例相同的热压处理方法。

表1实施例与对比例性能对比

通过上述数据可以看出通过添加氟改性树脂后，剥离力较对比例均有提高，且耐老化数据同样提高明显。实施例3中氟树脂添加量最多，耐老化性能也最优异，双“85”测试后剥离力均在7.5N/cm以上；实施例2中羟基聚酯比例最高，因此其初始剥离力最高，虽然氟树脂有提高胶水润湿性的效果，但是聚酯对附着力的贡献更大。本发明通过引入氟改性树脂有效提高了初始剥离力，且在耐候性方面性能突出，高于目前市面上产品水准，大大提高了背板的使用期限。

需要说明的是，胶黏剂胶膜的各项性能指标是通过以下的方法来进行测定的：

1.剥离强度

测试方法参照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。

样品制作：将胶黏剂A、B组分按一定比例进行预先混合并搅拌均匀，在厚度为250μm的PET表面均匀涂覆上平均克重为10g/m²干胶含量的胶黏剂，待溶剂挥发干燥后，贴合上25μm厚的PVDF膜，按250μmPET/胶黏剂/PVDF膜次序放入烘房内，在120℃静置固化3min，之后放入40℃烘箱3天，获得样品以300mm/min速度在拉力机上测定PVDF与PET间的粘结强度，记录剥离强度数值。

2、恒定耐湿热老化性能

按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化试验。

试验条件：85℃，相对湿度85％，2000h。试验前、后对试样按照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》进行剥离力测定。

3、PCT耐老化性能

试验条件：121℃，相对湿度100％，72h。

试验前、后对样张按照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》进行剥离力测定。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种太阳能电池背板用胶黏剂组合物，由预聚体组分和固化组分组成，其特征在于，所述预聚体组分包括按重量份数计的如下原料：

氟改性树脂 2～15份；

聚酯树脂 10～25份；

抗氧剂 0.1～1份；

紫外光吸收剂 0.1～2份；

抗水解剂 0.5～2份；

乙酸乙酯 30～70份；

所述固化组分为六亚甲基二异氰酸酯三聚体。

2.如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述氟改性聚酯、氟改性聚氨酯、氟改性聚乙烯树脂、氟改性聚丙烯酸酯树脂中的至少一种。

3.如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述聚酯树脂的数均分子量为3000～13000、羟值为10～30、且玻璃化温度在0～20℃。

4.如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述紫外光吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的至少一种或者至少两种。

6.如权利要求5所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述紫外光吸收剂包括苯并三唑类、苯酮类或受阻胺类中的至少一种或者至少两种。

7.如权利要求6所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述紫外光吸收剂包括苯并三唑类或二苯甲酮类。

8.如权利要求7所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述紫外光吸收剂包括2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔戊基苯基)苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种或者至少两种。

9.如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物，其特征在于，所述抗水解剂为单体碳化二亚胺类水解稳定剂、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂中的一种或几种。

10.一种如权利要求1所述的太阳能电池背板用胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别制备预聚体组分和固化组分；

其中，所述预聚体组分的制备方法为：将各原料混合均匀即可。