CN106910788B - 一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池背板膜技术领域，具体涉及一种高阻水型太阳能电池背板用聚酯薄膜及其制备方法。为了提升现有太阳能背板膜阻水性能，拓宽太阳能电池的应用范围，降低高阻水太阳能背板的成本，本发明提供一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜及其制备方法。所述聚酯薄膜包括ABA三层结构，所述A层的原料包括聚酯切片76‑97.7％，耐水解剂0.2‑2％，阻水剂2‑20％，无机填料α0.1‑2％；所述B层的原料包括聚酯切片83‑98.8％，耐水解剂0.2‑10％，无机填料β1‑15％；所述百分比为重量百分比。本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜具有较好的耐水解性、绝缘性和高阻水性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池背板膜技术领域，具体涉及一种高阻水型太阳能电池背板用聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，太阳能电池由低铁钢化玻璃、硅片、EVA胶和背膜经过层压制备。太阳能电池背板膜(简称为太阳能背板膜)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。太阳能背板通常工艺分为两种，一是复合法：直接将两张氟膜贴合在PET薄膜基材上，二是涂布法：将氟树脂和固化剂涂布在PET基材上，形成网状结构的氟结构。复合法的优点是设备投入低，速度快，性能好，缺点是成本较高。涂布法的优点是背板成本较低，但是阻水性和耐老化性由于本身工艺技术的缺陷，难以与复合法相比，影响太阳能电池寿命。如采用复合法制得的聚酯薄膜的阻水性能能够达到1.5g/m2×24h，而涂布法制得的聚酯薄膜的阻水性能仅仅达到2.5g/m2×24h，因此涂布法制得的具有高阻水的聚酯薄膜有利于减低太阳能背板的成本。
近年来，随着太阳能电池在水上发电的快速技术发展，对于背板的阻水性要求也会越来越高。目前大部分专利对于阻水性能的提升主要是通过添加阻水层来达到要求，成本较高。另一方面，太阳能电池组件成本的压力越来越大，因此开发一款高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜能够降低太阳能背板的成本，使其结构简单，易于制备。
发明内容
为了提升现有太阳能电池背板用薄膜的阻水性能，本发明提供一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜及其制备方法。本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜具有较好的耐候性、绝缘性和高阻水性。本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜拓宽了太阳能电池的应用范围，且降低了高阻水太阳能电池背板用薄膜(简称太阳能电池背板膜)的成本，进而降低了太阳能电池的成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，所述聚酯薄膜包括ABA三层结构，所述A层的原料包括聚酯切片76-97.7％，耐水解剂0.2-2％，阻水剂2-20％，无机填料α0.1-2％；所述B层的原料包括聚酯切片83-98.8％，耐水解剂0.2-10％，无机填料β1-15％；所述百分比为重量百分比。
A层为阻水层，B层为绝缘层和耐候层。
进一步的，所述聚酯薄膜的总厚度为150-350μm。进一步的，所述聚酯薄膜的总厚度为200-300μm。其中，一个A层的厚度占总厚度的4-12％，B层的厚度占总厚度76-92％。前述总厚度是指聚酯薄膜ABA三层结构的总厚度。
进一步的，一个A层的厚度占总厚度的6％，B层的厚度占总厚度88％。
进一步的，所述的聚酯薄膜中，A层的原料包括聚酯切片91-95％，耐水解剂0.8-1.2％，阻水剂3.9-7％，无机填料α0.3-0.8％；B层的原料包括聚酯切片91.8-96.2％，耐水解剂0.8-1.2％，无机填料β3-7％；所述百分比为重量百分比。前述技术方案对应实施例1、实施例7-8。
进一步的，所述聚酯薄膜的A层中，聚酯切片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。进一步的，所述聚酯切片的特性粘度为0.6-0.9dL/g。进一步的，所述聚酯切片的特性粘度为0.65-0.7dL/g。
进一步的，所述聚酯薄膜的A层中，耐水解剂选自碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、或环氧聚合物中的一种。
进一步的，所述聚酯薄膜的A层中，阻水剂选自纳米蒙脱土、或环烯烃共聚物中的一种。
进一步的，所述聚酯薄膜的A层中，无机填料α选自二氧化硅、或硫酸钡中的一种。进一步的，无机填料α粒径为1-6μm。进一步的，无机填料α粒径为3-5μm。
进一步的，所述聚酯薄膜的B层中，聚酯切片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。进一步的，聚酯切片的特性粘度为0.6-0.9dL/g。进一步的，所述聚酯切片的特性粘度为0.65-0.7dL/g。
进一步的，所述聚酯薄膜的B层中，耐水解剂选自碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、或环氧聚合物(也称为环氧树脂)中的一种。
进一步的，所述聚酯薄膜的B层中，无机填料β选自金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、碳酸钙、或立德粉中的一种。进一步的，无机填料β的粒径为0.2-0.6μm。进一步的，无机填料β粒径为0.2-0.3μm。
本发明还提供上述高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)造粒：将聚酯切片、耐水解剂、耐阻水剂和无机填料α混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒A；将聚酯切片、耐水解剂和无机填料β混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒B；
(2)铸片：分别将聚酯切片、聚酯功能母粒A按配比加入A层挤出机，将聚酯切片、聚酯功能母粒B按配比加入B层挤出机进行三层共挤熔融塑化、流延铸片；
(3)拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸、横向拉伸、热定型、收卷和包装，得到高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜。
进一步的，在制备聚酯功能母粒步骤中，所述的双螺杆挤出机各区温度为240-300℃，主机转速为200-800rpm，过滤器滤网孔径为20-100μm。
进一步的，在所述铸片步骤中，干燥温度为130-170℃，干燥时间为4-6h，冷却铸片温度为15-25℃。
进一步的，在拉伸成膜步骤中，纵向拉伸温度为70-95℃，纵向拉伸比为2.5-3.4，横向拉伸温度为100-125℃，横向拉伸比为2.5-3.4，热定型温度为250-270℃，热定型时间为0.2-2min。
与现有太阳能电池背板膜相比，本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜具有较好的耐候性、绝缘性和高阻水性，综合性能较好。
说明书附图
图1为本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，该聚酯薄膜包括ABA三层结构。
本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜及其制备方法包括如下步骤：1)造粒：将聚酯切片、耐水解剂、耐阻水剂和无机填料α混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒A；将聚酯切片、耐水解剂和无机填料β混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒B；2)铸片：分别将聚酯切片、聚酯功能母粒A按配比加入A层挤出机，将聚酯切片、聚酯功能母粒B按配比加入B层挤出机进行三层共挤熔融塑化、流延铸片；3)拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸、横向拉伸、热定型、收卷和包装，得到高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜。
按照上述方法制备得到的聚酯薄膜，采用下述测试方法检测主要性能。
拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T1040-2006标准，采用美国英斯特朗公司生产的INSTRON万能材料试验机，测试聚酯薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。拉伸强度和断裂伸长率的数值越高，说明聚酯薄膜的力学性能越好。
水蒸气透过率(又称为水汽透过率)：按照GB/T 1037-1988标准测试，采用TSY-W2水蒸气透过率测试仪对聚酯薄膜进行测试。水蒸气透过率的数值越低，说明阻水性越好。
热收缩率：将样品放置在150℃烘箱内半小时，测定其热收缩率。热收缩率越低越好，较低的热收缩能够降低制备太阳能背板过程中的收缩，有利于背板的平整性。
击穿电压测试：按照GB/T 13542.2-2009标准测试，采用击穿强度测试仪对背板用聚酯薄膜进行测试。测得的击穿电压值越高，说明绝缘性越好。
局部放电压测试：按照IEC 60664-1-2007标准测试，采用GYJF-II局部放电测试仪进行测试。测得的局放电压值越高，说明绝缘性越好。
耐候性测试：将样品放置在PCT测试烘箱中，PCT测试条件为121℃,2atm。60h后取出测试薄膜的断裂伸长率。断裂伸长率越高，说明耐候性越好。
实施例1
按照上述方法制备高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，配比为A层93.5％PET切片，特性粘度0.68dL/g，1％碳化二亚胺，5％纳米蒙脱土，0.5％二氧化硅，粒径为4μm。B层为94％PET切片，特性粘度0.68dL/g，1％碳化二亚胺，5％金红石型钛白粉，粒径为0.2μm。聚酯薄膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度6％，B层的厚度占总厚度88％。所得聚酯薄膜相关性能见表1。
实施例2
按照上述方法制备高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，配比为A层90.5％PET切片，特性粘度0.7dL/g，1％聚碳化二亚胺，8％纳米蒙脱土，0.5％二氧化硅，粒径为2μm。B层为96％PET切片，特性粘度0.7dL/g，1％聚碳化二亚胺，3％锐钛型钛白粉，粒径为0.2μm。聚酯薄膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度6％，B层的厚度占总厚度88％。所得聚酯薄膜相关性能见表1。
实施例3
按照上述方法制备高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，配比为A层88％PET切片，特性粘度0.75dL/g，1.5％环氧聚合物，10％纳米蒙脱土，0.5％硫酸钡，粒径为4μm。B层为80％PET切片，特性粘度0.75dL/g，10％环氧聚合物(环氧树脂)，10％碳酸钙，粒径为0.5μm。聚酯薄膜的厚度为250μm，其中A层的厚度占总厚度的8％，B层的厚度占总厚度的84％。所得聚酯薄膜相关性能见表1。
实施例4
按照上述方法制备高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，配比为A层82％PET切片，特性粘度0.8dL/g，2％碳化二亚胺，15％纳米蒙脱土，1％二氧化硅粒径为1μm。B层为85％PET切片，特性粘度0.8dL/g，10％环氧聚合物(也称环氧树脂)，5％立德粉，粒径为0.6μm。聚酯薄膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度的4％，B层的厚度占总厚度的92％。所得聚酯薄膜相关性能见表1。
实施例5
如实施例1提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其中，配比为A层76％PET切片，特性粘度0.6dL/g，2％碳化二亚胺，20％环烯烃共聚物，2％二氧化硅，粒径为6μm。B层为83％PET切片，特性粘度0.6dL/g，2％碳化二亚胺，15％金红石型钛白粉，金红石型钛白粉的粒径为0.2μm。聚酯薄膜的厚度为150μm，其中，A层的厚度占总厚度12％，B层的厚度占总厚度的76％。所得聚酯薄膜相关性能见表2。
实施例6
如实施例1提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其中，配比为A层97.7％PET切片，特性粘度0.9dL/g，0.2％碳化二亚胺，2％纳米蒙脱土，0.1％二氧化硅，粒径为1μm。B层为98.8％PET切片，特性粘度0.9dL/g，0.2％碳化二亚胺，1％金红石型钛白粉，金红石型钛白粉的粒径为0.3μm。聚酯薄膜的厚度为350μm，其中A层的厚度占总厚度4％，B层占总厚度92％。所得聚酯薄膜相关性能见表2。
实施例7
如实施例1提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其中，配比为A层91％PET切片，特性粘度0.65dL/g，1.2％碳化二亚胺，7％纳米蒙脱土，0.8％二氧化硅，粒径为3μm。B层为91.8％PET切片，特性粘度0.65dL/g，1.2％碳化二亚胺，7％金红石型钛白粉，金红石型钛白粉的粒径为0.2μm。聚酯薄膜的厚度为200μm，其中A层的厚度占总厚度12％，B层占总厚度76％。所得聚酯薄膜相关性能见表2。
实施例8
如实施例1提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其中，配比为A层95％PET切片，特性粘度0.7dL/g，0.8％碳化二亚胺，3.9％纳米蒙脱土，0.3％二氧化硅，粒径为5μm。B层为96.2％PET切片，特性粘度0.7dL/g，0.8％碳化二亚胺，3％金红石型钛白粉，金红石型钛白粉的粒径为0.3μm。聚酯薄膜的厚度为300μm，其中A层的厚度占总厚度12％，B层占总厚度76％。所得聚酯薄膜相关性能见表2。
对比例1
聚酯薄膜，厚度250μm，南洋科技公司生产，产品型号为T0-1。
表1实施例1-4所得聚酯薄膜的主要性能测试结果
表2实施例5-8所得聚酯薄膜的主要性能测试结果
由表1和表2的数据可以得出，本发明提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜具有较好的耐候性、绝缘性和高阻水性，综合性能较好。其中，实施例1、实施例7-8提供的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜不仅阻水性好，而且耐候性和绝缘性更好，综合性能更好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (9)
1.一种高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜包括ABA三层结构，所述A层的原料包括聚酯切片91-95％，耐水解剂0.8-1.2％，阻水剂3.9-7％，无机填料α0.3-0.8％；B层的原料包括聚酯切片91.8-96.2％，耐水解剂0.8-1.2％，无机填料β3-7％；所述百分比为重量百分比；无机填料α粒径为3-5μm，无机填料β的粒径为0.2-0.3μm。
2.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的A层中，所述聚酯切片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
3.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的A层中，所述耐水解剂选自碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、或环氧聚合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的A层中，所述阻水剂选自纳米蒙脱土、或环烯烃共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的A层中，所述无机填料α选自二氧化硅、或硫酸钡中的一种。
6.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的B层中，所述聚酯切片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
7.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的B层中，所述耐水解剂选自碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、或环氧聚合物中的一种。
8.根据权利要求1所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜，其特征在于，在所述聚酯薄膜的B层中，所述无机填料β选自金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、碳酸钙、或立德粉中的一种。
9.一种根据权利要求1-8之中任一项所述的高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)造粒：将聚酯切片、耐水解剂、耐阻水剂和无机填料α混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒A；将聚酯切片、耐水解剂和无机填料β混合均匀并进行双螺杆混炼造粒得到聚酯功能母粒B；
(2)铸片：分别将聚酯切片、聚酯功能母粒A按配比加入A层挤出机，将聚酯切片、聚酯功能母粒B按配比加入B层挤出机进行三层共挤熔融塑化、流延铸片；
(3)拉伸成膜：将铸片进行纵向拉伸、横向拉伸、热定型、收卷和包装，得到高阻水型太阳能背板用聚酯薄膜。
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