CN107134502A - 一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池背板膜技术领域，具体涉及一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法。为了减少太阳能背板膜生产中的加工路线和提升太阳能电池的发电效率，本发明提供一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法。所述的高反射型太阳能电池背板膜为ABA三层结构，所述的A层的材料包括PET、PBT、或PEN中的一种，含量为93‑98.8％；所述的B层的材料包括PET、PBT、PEN中的一种，含量为51‑92％；所述的百分比为重量百分比。本发明提供的太阳能背板膜具有更高的反射率，更好的电绝缘性能和更好的耐候性，能够提升太阳能电池发电效率，该背板一步成型，其制备方法工艺简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池背板膜技术领域，具体涉及一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法。
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。目前太阳能电池主要是晶硅型太阳能，由于发电效率一直在13-15％的范围内，影响了光伏的电价成本，因此通过技术提升，如通过高反射背板提升发电效率具有极其重要的现实意义。
目前太阳能背板的结构主要是TPT或KPF结构，其中T是杜邦PVF膜，P是BOPET薄膜，K是PVDF膜，F是氟涂料。这些传统背板均需要离线涂布或离线复合的技术路线，多次加工路线将导致背板膜的生产成本较高。本发明提供三层共挤直接制备高反射型太阳能背板，具有极高的市场前景。
发明内容
为了简化太阳能背板膜的制备方法及提高背板膜的反射率，本发明提供一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法。本发明提供的太阳能电池背板膜具有高反射率、良好的电绝缘性，能够有效地提升太阳能电池发电效率，该背板一步成型，制备方法工艺简单，具有极好的性价比。太阳能电池背板膜也简称为太阳能背板膜，太阳能背板或背板膜。本发明提供的技术方案能够减少太阳能背板膜生产中的加工路线，并提升太阳能电池的发电效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种高反射型太阳能电池背板膜，所述的高反射型太阳能电池背板膜为ABA三层结构，所述的A层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种，含量为93-98.8％；所述的B层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种，含量为51-92％；所述的百分比为重量百分比。
进一步的，所述的背板膜A层优选为PET或PEN，特性粘度为0.7-0.9dL/g。
进一步的，所述的背板膜B层优选为PET，特性粘度为0.7-0.9dL/g。
进一步的，所述的太阳能背板膜的厚度为150-350μm，其中一层A层占背板膜总厚度的6-20％，B层占背板膜总厚度的60-88％。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜A层还包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体(SBS)、或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的一种，含量为1-5％，所述的百分比为重量百分比。
SBS热塑性弹性体是苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜A层还包括无机粒子，所述无机粒子选自二氧化硅、碳酸钙、或硫酸钡中的一种，含量为0.2-2％，所述的百分比为重量百分比。
进一步的，在背板膜的A层中，所述的无机粒子的粒径为0.2-7μm。
进一步的，在背板膜的A层中，所述的无机粒子的粒径为2-7μm。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜B层还包括无机粒子，所述无机粒子选自金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、硫酸钡、或碳酸钙的一种，含量为5-35％，所述的百分比为重量百分比。
进一步的，在背板膜的B层中，所述的金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、硫酸钡、或碳酸钙的粒径为0.2-7um。
进一步的，在背板膜的B层中，所述的金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、硫酸钡、或碳酸钙的粒径为0.2-0.7um。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜B层还包括碳化二亚胺、或聚碳化二亚胺中的一种，含量为0.5-2％，所述的百分比为重量百分比。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜B层还包括增韧剂，所述增韧剂选自MAH-g-POE、MAH-g-PP、或GMA-g-POE中的一种，含量为0.5-2％，所述的百分比为重量百分比。
MAH-g-POE是马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，接枝率≥0.5％。MAH-g-PP是马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率≥0.5％。GMA-g-POE是甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体，接枝率≥0.5％。
进一步的，在所述的高反射型太阳能电池背板膜中，所述的背板膜B层还包括纳米蒙脱土，含量为2-10％，所述的百分比为重量百分比。
进一步的，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm。
进一步的，所述的太阳能背板膜的厚度为250-350μm，其中一个A层的厚度占总厚度的10-20％，B层的厚度占总厚度的60-80％。
进一步的，A层原料配比为：94-96％PEN或PET切片，特性粘度0.8-0.9dL/g，2.5-3.5％SBS，1.5-2.5％二氧化硅(粒径3-5μm)。B层原料配比为：91-93％PET切片，特性粘度0.8-9dL/g，4.5-5.5％金红石型钛白粉(粒径为0.3-0.5μm)，0.4-0.6％碳化二亚胺，0.4-0.6％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，1.7-2.3％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250-350μm，其中一个A层的厚度占总厚度10-20％，B层的厚度占总厚度60-80％。所述技术方案对应实施例7-9。
进一步的，所述的A层原料配比优选为95％PET切片，特性粘度0.85dL/g，3％SBS，2％二氧化硅(粒径3μm)。B层原料配比优选为：92％PET切片，特性粘度0.9dL/g，5％金红石型钛白粉(粒径为0.5μm)，0.5％碳化二亚胺，0.5％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，2％纳米蒙脱土。背板膜的厚度优选为350μm，其中一个A层的厚度占总厚度优选为20％，B层的厚度占总厚度优选为60％。所述技术方案对应实施例7。
本发明还提供一种制备所述的高反射型太阳能电池背板膜的方法，所述方法包括下述步骤：
将A层和B层的原料分别加入A层挤出机和B层挤出机，熔融、ABA三层共挤出；冷却铸片；纵向拉伸，横向拉伸；热定型处理，收卷；分切，得到所述高反射型太阳能电池背板膜。
所述的背板膜一步成型，通过ABA三层共挤并且双向拉伸制备得到。
进一步的，在上述制备方法中，A层挤出机和B层挤出机所用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，冷却铸片温度为15-20℃。
进一步的，在拉伸成膜步骤中，纵向拉伸温度为80-95℃，纵向拉伸比为2.5-3.2，横向拉伸温度为100-125℃，横向拉伸比为2.8-3.2。
进一步的，在热定型处理中，热定型温度为250-280℃，热定型时间为0.5-2min。
为了提升太阳能电池的发电效率，本发明提供一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法。该背板膜通过ABA三层共挤并且双向拉伸制备得到。
本发明所述的背板膜A层提供机械性能，背板膜B层提供反射率，绝缘性和阻水性能。与现有技术相比，本发明提供的太阳能背板膜具有更高的反射率，更好的电绝缘性能和更好的耐候性，能够提升太阳能电池发电效率。其制备方法工艺简单，易于操作。
附图说明
图1为本发明提供的三层共挤高反射型太阳能背板膜的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种三层共挤高反射型太阳能背板膜，所述太阳能背板膜为ABA三层结构，1为背板膜的A层，2为背板膜的B层。其中，所述的太阳能背板的厚度为150-350μm，其中A层占背板膜总厚度6-20％，B层占背板膜总厚度60-88％。背板膜总厚度是指ABA三层结构的总厚度。
本发明提供的三层共挤高反射型太阳能背板膜的制备方法包括如下步骤：将A层和B层的原料分别加入A层挤出机和B层挤出机，熔融、ABA三层共挤出，冷却铸片，纵向拉伸，横向拉伸，热定型处理，收卷，分切，得到所述三层共挤高反射率太阳能背板膜。
进一步的，A层挤出机和B层挤出机所用的双螺杆挤出机各区温度为240-300℃，主机转速200-800rpm，过滤器滤网孔径为20-100μm。
进一步的，在铸片步骤中，冷却铸片温度为15-20℃。
进一步的，拉伸成膜步骤中，纵向拉伸温度为80-95℃，纵向拉伸比为2.5-3.2，横向拉伸温度为100-125℃，横向拉伸比为2.8-3.2，热定型温度为240-280℃，热定型时间为0.5-2min。
按照上述方法制得三层共挤高反射型太阳能电池背板膜，其性能测试方法如下：
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，测试背膜的拉伸强度和断裂伸长率。
水蒸气透过率：按照GB/T 1037-1988标准测试，采用TSY-W2水蒸气透过率测试仪对背膜进行测试。
热收缩率：按照GB/T 13542.4-2009标准测试，将样品放置在150℃烘箱内30min，测定其热收缩率。
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℃，100％RH，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。
反射率：按照GB/T3979-2008标准，采用ColorQuest XE分光测色仪(Hunterlab公司制)，在D65光源条件下，通过积分球d/8°结构测试其反射率，反射率数据为400-1100nm每隔10nm波长的反射率的加权平均值，权值对应D65光源的能量分布曲线。
实施例1
本发明提供一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜，所述的高反射型太阳能电池背板膜为ABA三层结构，A层原料配比为：98％PET切片，特性粘度0.75dL/g，1％SBS，1％二氧化硅(粒径2μm)。B层原料配比为：88.5％PET切片，特性粘度0.75dL/g，5％金红石型钛白粉(粒径为0.2μm)，1％碳化二亚胺，0.5％MAH-g-POE(接枝率≥0.5％)，5％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占背板膜总厚度10％，B层的厚度占背板膜总厚度80％。
按照下述方法制备上述背板膜：
熔融挤出：将A层和B层的原料分别加入A层挤出机和B层挤出机，熔融挤出，A层挤出机和B层挤出机所用的双螺杆挤出机各区温度为250-280℃，主机转速500-700rpm，过滤器滤网孔径为25-50μm；
冷却铸片：铸片所述步骤中，冷却铸片温度为15-20℃。
拉伸成膜：纵向拉伸，横向拉伸。纵向拉伸温度为80-95℃，纵向拉伸比为2.5-3.2，横向拉伸温度为115-120℃，横向拉伸比为2.8-3。
热定型处理：热定型有4-6段，各段温度分别为240-250℃，热定型时间为1-2min。
收卷，分切，得到所述三层共挤高反射率型太阳能背板膜。所得背板膜相关性能见表1。
实施例2
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能电池背板膜，其中，A层原料配比为：96％PET切片，特性粘度0.75dL/g，2％MBS，2％碳酸钙(粒径4μm)。B层原料配比为：85.5％PET切片，特性粘度0.75dL/g，10％锐钛型钛白粉(粒径为0.2μm)，1％碳化二亚胺，0.5％MAH-g-POE(接枝率≥0.5％)，3％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度9％，B层的厚度占总厚度82％。所得背板膜相关性能见表1。
实施例3
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能背板膜，其中，A层原料配比为：97％PET切片，特性粘度0.8dL/g，2％MBS，1％硫酸钡(粒径5μm)。B层原料配比为：83％PET切片，特性粘度0.8dL/g，10％硫酸钡(粒径为0.7μm)，1.5％聚碳化二亚胺，0.5％MAH-g-PP(接枝率≥0.5％)，5％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度10％，B层的厚度占总厚度80％。所得背板膜的相关性能见表1。
实施例4
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能背板膜，其中，A层原料配比为：97％PBT切片，特性粘度0.8dL/g，2％MBS，1％二氧化硅(粒径4μm)。B层原料配比为：59％PBT切片，特性粘度0.8dL/g，30％碳酸钙(粒径为0.7μm)，1.5％碳化二亚胺，1.5％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，8％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度10％，B层的厚度占总厚度80％。所得背板膜相关性能见表1。
实施例5
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能背板膜，A层原料配比为：93％PEN切片，特性粘度0.9dL/g，5％SBS，2％二氧化硅(粒径4μm)。B层原料配比为：87％PET切片，特性粘度0.85dL/g，5％金红石型钛白粉(粒径为0.2μm)，1％碳化二亚胺，2％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，5％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度12％，B层的厚度占总厚度76％。所得背板膜相关性能见表1。
实施例6
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能背板膜，A层原料配比为：98.8％PEN切片，特性粘度0.7dL/g，1％SBS，0.2％二氧化硅(粒径7μm)。B层原料配比为：51％PET切片，特性粘度0.7dL/g，35％金红石型钛白粉(粒径为0.4μm)，2％碳化二亚胺，2％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，10％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为150μm，其中一个A层的厚度占总厚度6％，B层的厚度占总厚度88％。所得背板膜相关性能见表1。
实施例7
按照实施例1所述方法制备高反射型太阳能背板膜，A层原料配比为：95％PEN切片，特性粘度0.9dL/g，3％SBS，2％二氧化硅(粒径3μm)。B层原料配比为：92％PET切片，特性粘度0.9dL/g，5％金红石型钛白粉(粒径为0.5μm)，0.5％碳化二亚胺，0.5％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，2％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为350μm，其中一个A层的厚度占总厚度20％，B层的厚度占总厚度60％。所得背板膜相关性能见表2。
实施例8
按照实施例7所述方法制备高反射型太阳能背板膜，A层原料配比为：94％PEN切片，特性粘度0.85dL/g，3.5％SBS，2.5％二氧化硅(粒径5μm)。B层原料配比为：91％PET切片，特性粘度0.80dL/g，5.5％金红石型钛白粉(粒径为0.3μm)，0.6％碳化二亚胺，0.6％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，2.3％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为250μm，其中一个A层的厚度占总厚度10％，B层的厚度占总厚度80％。所得背板膜相关性能见表2。
实施例9
按照实施例7所述方法制备高反射型太阳能背板膜，A层原料配比为：96％PEN切片，特性粘度0.80dL/g，2.5％SBS，1.5％二氧化硅(粒径4μm)。B层原料配比为：93％PET切片，特性粘度0.85dL/g，4.5％金红石型钛白粉(粒径为0.4μm)，0.4％碳化二亚胺，0.4％GMA-g-POE(接枝率≥0.5％)，1.7％纳米蒙脱土。背板膜的厚度为300μm，其中一个A层的厚度占总厚度15％，B层的厚度占总厚度70％。所得背板膜相关性能见表2。
对比例1四川东材科技集团股份有限公司太阳能背板用聚酯膜DS11，厚度为250μm。
表1实施例1-5提供的三层共挤高反射型太阳能背板膜及对比例1提供的背板膜的性能测试表
表2实施例6-9提供的三层共挤高反射型太阳能背板膜的性能测试表
由上面表1和表2中所示性能检测结果可知，本发明提供的太阳能背板膜具有较高的反射率，较好的电绝缘性能和较好的耐候性。其中，实施例7-9提供的太阳能背板膜具有较高的反射率，较好的电绝缘性能和较好的耐候性，综合性能较好；进一步的，实施例7提供的太阳能背板膜的综合性能最好，具有更高的反射率，更好的电绝缘性能和更好的耐候性。
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 (10)
1.一种高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的高反射型太阳能电池背板膜为ABA三层结构，所述的A层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种，含量为93-98.8％；所述的B层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种，含量为51-92％；所述的百分比为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的太阳能背板膜的厚度为150-350μm，其中一层A层占背板膜总厚度的6-20％，B层占背板膜总厚度的60-88％。
3.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜A层还包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体(SBS)、或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的一种，含量为1-5％，所述的百分比为重量百分比。
4.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜A层还包括无机粒子，所述无机粒子选自二氧化硅、碳酸钙、或硫酸钡中的一种，含量为0.2-2％，所述的百分比为重量百分比。
5.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜B层还包括无机粒子，所述无机粒子选自金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、硫酸钡、或碳酸钙的一种，含量为5-35％，所述的百分比为重量百分比。
6.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜B层还包括碳化二亚胺、或聚碳化二亚胺中的一种，含量为0.5-2％，所述的百分比为重量百分比。
7.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜B层还包括增韧剂，所述增韧剂选自MAH-g-POE、MAH-g-PP、或GMA-g-POE中的一种，含量为0.5-2％，所述的百分比为重量百分比。
8.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的背板膜B层还包括纳米蒙脱土，含量为2-10％，所述的百分比为重量百分比。
9.根据权利要求1所述的高反射型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述的太阳能背板膜的厚度优选为250-350μm，其中一个A层的厚度占总厚度的10-20％，B层的厚度占总厚度的60-80％。
10.一种制备权利要求1至9中任一项所述的高反射型太阳能电池背板膜的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
将A层和B层的原料分别加入A层挤出机和B层挤出机，熔融、ABA三层共挤出；冷却铸片；纵向拉伸，横向拉伸；热定型处理，收卷；分切，得到所述高反射型太阳能电池背板膜。
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