CN108075006A - 多层结构的太阳能电池背板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层结构的太阳能电池背板，其结构依次包括第一聚乙烯层、第一粘结性树脂层、聚酯层、第二粘结性树脂层、第二聚乙烯层，所述的第一聚乙烯层为交联聚乙烯层，所述的背板为多层共挤一体成型。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及太阳能电池背板，具体是指一种多层结构的太阳能电池背板。
背景技术
随着人类社会经济发展，能源日益被消耗，以石油为主的不可再生能源日益减少，且其对环境的影响也日益加剧，寻求可再生的新能源迫在眉睫。作为新能源的光能，因为取之不尽用之不竭，而且环保卫生，是人类首选的清洁新能源。
太阳能光伏电池，作为新能源使用的转化器，将光能转化成人类使用的电能，具有很好的应用前景。作为太阳能电池的封装材料，良好的耐候性是必须的。太阳能电池的背板作为太阳能的封装材料，对电池的使用寿命起关键作用，它可以保护太阳能电池组件不受水汽的侵蚀，阻隔氧气防止氧化、耐高低温、具有良好的绝缘性和耐老化、耐腐蚀性能，还可以反射阳光，提高太阳能组件的发电效率，可达到25年的使用寿命。
但是常用背板的耐候材料一般都是含氟的塑料，含氟塑料因为较好的耐候性而被广泛使用，但是其在自然环境中也很难降解，因此废弃后的背板也对环境产生一定影响。新型的无氟背板也引起了人们的关注。通过聚乙烯的辐照交联技术，利用电子加速器发出的高能量电子束流，电离和激发高分子链，使其被打断而产生自由基，因自由基不稳定，相互之间要重新组合，重新组合后的高分子链互相缠结，形成三维网状结构，提高了耐热性和耐老化性能，增强耐化学稳定性和耐溶剂性等各项性能。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种表层是交联聚乙烯的五层共挤一体化成型、免去胶水的复合过程、大大缩短工艺流程降低了生产成本的多层结构的太阳能电池背板。
为了实现上述目的，本发明的多层结构的太阳能电池背板，其主要特点是，
所述的背板依次包括第一聚乙烯层、第一粘结性树脂层、聚酯层、第二粘结性树脂层、第二聚乙烯层，所述的第一聚乙烯层为交联聚乙烯层，所述的背板为多层共挤一体成型。
较佳地，所述的交联聚乙烯层采用电子辐照交联，辐照强度为1～300KGY。
较佳地，所述的第一聚乙烯层中聚乙烯的质量比超过50％。
较佳地，所述的第一粘接性树脂和第二粘接性树脂均为带极性基团的碳碳结构的聚合物，包括乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或硅烷接枝的PE、EVA和POE中的一种或多种，所述的聚合物在第一粘结性树脂层和和第二粘接性树脂中的质量比均超过60％。
较佳地，所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或者聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG，所述的聚酯在聚酯层中的质量比超过70％。
较佳地，所述的第二聚乙烯层中聚乙烯的质量比超过50％。
较佳地，所述的背板包括的各层的厚度范围依次为：
第一聚乙烯层10～100μm，
第一粘结性树脂层3～30μm，
聚酯层100～400μm，
第二粘结性树脂层3～30μm，
第二聚乙烯层10～300μm。
采用了该发明中的多层结构的太阳能电池背板，优选五层结构，生产工艺极其简单，一体成型的成本大大降低。采用了新型的五层背板结构，特别是使用PET/PETG树脂作为主要材质，PET/PETG拥有很宽的加工范围，较高的机械强度和柔性，且耐候性优良，且为五层共挤一体化成型，免去了胶水的复合过程，大大缩短了工艺流程，降低了生产成本，交联后的PE具有更强的机械性能和耐候阻水性，与PET/PETG复合后组成的背板具有较高的工业生产价值，是一种新型结构的环保背板。
附图说明
图1为本发明的多层结构的太阳能电池背板的结构示意图。
附图标记
1 第一聚乙烯层
2 第一粘接性树脂层
3 聚酯层
4 第二粘接性树脂层
5 第二聚乙烯层
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的多层结构太阳能背板包括聚酯层3，聚酯层3的两侧分别设置有第一聚乙烯层和第二聚乙烯层(1,5)，所述的第一聚乙烯层、第二聚乙烯层和聚酯层之间还包括粘接性树脂层(2,4)，所述的聚酯层为PET或PETG结构层，所述的背板为多层共挤一体成型，厚度在230～560μm之间。
如图1所示，本发明提供的一种实施方式中，太阳能背板为五层结构，包括依次设置的第一聚乙烯层1、第二粘接性树脂层2、聚酯层3、第二粘接性树脂层4、第二聚乙烯层5，其中的第一聚乙烯层和第二聚乙烯层均为PE组合物，所述的第一聚乙烯层为交联聚乙烯层，聚乙烯层按质量的百分配比为：PE树脂50～100份、EVA树脂0～30份、无机填料0～50份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份、光稳定剂0.5～1.5份、偶联剂0～2份，且厚度控制在10～300μm，其中PE可以是高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、茂金属催化聚乙烯、线性低密度聚乙烯等以乙烯为主要链段的高分子聚合物中的一种或多种，其中，所述的第一聚乙烯层为交联聚乙烯层，交联聚乙烯层需要进行电子束辐照交联处理，该层辐照处理的辐照剂量控制在1～300KGy，辐照后该层的交联度可达到30％以上，第一聚乙烯层的厚度控制在10～100μm。
聚酯层可以为PETG组合物，本发明提供一种聚酯层的具体实施方式，按质量百分比为：PETG树脂70～100份、PC树脂0～40份、ABS树脂0～30份、无机填料0～40份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份、光稳定剂0.5～1.5份、润滑剂0～0.5份、偶联剂0～2份等，且厚度控制在100～400μm。
粘接性树脂层为带极性基团的碳碳结构的聚合物，包括且不限于乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或硅烷接枝的PE、EVA和POE中的一种或多种，且厚度控制在3～30μm。
抗氧化剂可以是酚系抗氧化剂、亚磷酸酯系抗氧化剂、受阻胺类等抗氧剂中的一种或者多种；紫外吸收剂可以是对苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类等紫外吸收剂中的至少一种；无机填料可以是钛白粉、云母粉、滑石粉、碳酸钙、硅灰石、氢氧化镁、氢氧化铝、炭黑等中的一种或几种，无机填料粒径为3～30μm；偶联剂可以是氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂。
交联聚乙烯层的材料选用聚烯烃树脂，优选聚乙烯树脂的合金，也可以选用MDPE和EVA的组合物其改性制备方法为：将聚乙烯和无机填料、抗氧剂、紫外吸收剂及偶联剂等按一定重量份在高混机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中造粒。
PETG结构层的制备方法为：将PETG树脂、PC树脂、ABS树脂和无机填料、偶联剂、抗氧剂、紫外吸收剂、润滑剂等按一定重量份在高混机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中造粒。
所述的五层结构太阳能电池背板制造方法为，将改性后的聚乙烯粒料、粘接性树脂层粒料、聚酯层用PETG粒料放入各自的单螺杆挤出机中，通过五层共挤流延设备流延一体化成型，成型后的五层一体化背板放入电子辐照设备中进行电子束辐照交联处理，辐照剂量控制在1～300KGy
实施例1：
交联聚乙烯层原料按重量份计，将60份中密度PE树脂、40份氢氧化镁、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到交联聚乙烯层的原料；将80份中密度PE树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚乙烯层的原料。
聚酯层原料按重量份计，将100份PETG树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、0.8份紫外吸收剂、0.4份光稳定剂、0.1份润滑剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在230℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚酯层的原料。
将上述3种制备好的树脂合金及粘接性树脂EMA分别加入到四台单螺杆挤出机，采用普通的5层挤出流延摸头进行定型，经过冷却牵引收卷。
将制好的背板放入电子束辐照交联设备中进行辐照，交联聚乙烯层为辐照交联面，辐照剂量为50KGy。
实施例2：
交联聚乙烯层原料按重量份计，将50份中密度PE树脂、10份EVA树脂、40份氢氧化镁、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到交联聚乙烯层的原料；将70份中密度PE树脂、10份EVA树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚乙烯层的原料。
聚酯层原料按重量份计，将100份PETG树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、0.8份紫外吸收剂、0.4份光稳定剂、0.1份润滑剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在230℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚酯层的原料。
将上述3种制备好的树脂合金及粘接性树脂马来酸酐接枝的POE分别加入到四台单螺杆挤出机，采用普通的5层挤出流延摸头进行定型，经过冷却牵引收卷。
将制好的背板放入电子束辐照交联设备中进行辐照，交联聚乙烯层辐照交联面，辐照剂量为50KGy。
实施例3：
交联聚乙烯层原料按重量份计，将60份中密度PE树脂、40份氢氧化镁、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到交联聚乙烯层的原料；将80份中密度PE树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚乙烯层的原料。
聚酯层原料按重量份计，将70份PETG树脂、30份PC树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、0.8份紫外吸收剂、0.4份光稳定剂、0.1份润滑剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在230℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚酯层的原料。
将上述3种制备好的树脂合金及粘接性树脂EMA分别加入到四台单螺杆挤出机，采用普通的5层挤出流延摸头进行定型，经过冷却牵引收卷。
将制好的背板放入电子束辐照交联设备中进行辐照，交联聚乙烯层为辐照交联面，辐照剂量为50KGy。
实施例4：
交联聚乙烯层原料按重量份计，将85份中密度PE树脂、15份EVA树脂、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和1份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到交联聚乙烯层的原料；将65份中密度PE树脂、5份EVA树脂、30份钛白粉、0.5份抗氧剂、1份紫外吸收剂、0.5份光稳定剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在180℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚乙烯层的原料。
聚酯层原料按重量份计，将70份PETG树脂、30份PC树脂、20份钛白粉、0.5份抗氧剂、0.8份紫外吸收剂、0.4份光稳定剂、0.1份润滑剂和2份偶联剂在高混机中混合均匀后，在230℃的挤出温度下进行挤出造粒，得到聚酯层的原料。
将上述3种制备好的树脂合金及粘接性树脂EMA分别加入到四台单螺杆挤出机，采用普通的5层挤出流延摸头进行定型，经过冷却牵引收卷。
将制好的背板放入电子束辐照交联设备中进行辐照，交联聚乙烯层为辐照交联面，辐照剂量为150KGy。
采用了该发明中的多层结构的太阳能电池背板，优选五层结构，生产工艺极其简单，一体成型的成本大大降低。采用了新型的五层背板结构，特别是使用PET/PETG树脂作为主要材质，PET/PETG拥有很宽的加工范围，较高的机械强度和柔性，且耐候性优良，且为五层共挤一体化成型，免去了胶水的复合过程，大大缩短了工艺流程，降低了生产成本，是一种新型结构的环保背板，交联后的PE具有更强的机械性能和耐候阻水性，与PET/PETG复合后组成的背板具有较高的工业生产价值。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (8)
1.一种多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的背板依次包括第一聚乙烯层、第一粘结性树脂层、聚酯层、第二粘结性树脂层、第二聚乙烯层，所述的第一聚乙烯层为交联聚乙烯层，所述的背板为多层共挤一体成型。
2.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的交联聚乙烯层采用电子辐照交联，辐照强度为1～300KGY。
3.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的第一聚乙烯层中聚乙烯的质量比超过50％。
4.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的第一粘接性树脂和第二粘接性树脂均为带极性基团的碳碳结构的聚合物，包括乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐或硅烷接枝的PE、EVA和POE中的一种或多种，所述的聚合物在第一粘结性树脂层和和第二粘接性树脂中的质量比均超过60％。
5.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或者聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG。
6.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的聚酯在聚酯层中的质量比超过70％。
7.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的第二聚乙烯层中聚乙烯的质量比超过50％。
8.根据权利要求1所述的多层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述的背板包括的各层的厚度范围依次为：
第一聚乙烯层 10～100μm，
第一粘结性树脂层 3～30μm，
聚酯层 100～400μm，
第二粘结性树脂层 3～30μm，
第二聚乙烯层 10～300μm。
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