CN108365036A - 包含硅烷交联聚乙烯的太阳能电池组件的背板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池组件的背板，其依次包含：(i)由包含硅烷交联聚乙烯组合物的片组成的支撑层；(ii)包含聚氨酯组成的粘结剂层；和(iii)包含含氟聚合物组成的耐候层；其中所述耐候层(iii)具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；所述粘结剂层(ii)结合于所述耐候层(iii)的前表面和所述支撑层(i)。在此还公开了包含上述背板的太阳能电池组件以及制备上述背板的方法。

Description

包含硅烷交联聚乙烯的太阳能电池组件的背板
技术领域
本发明涉及一种包含硅烷交联聚乙烯组合物的太阳能电池组件的背板、由所述背板制得的太阳能电池组件、以及制备所述背板的方法。
背景技术
太阳能电池是用太阳光产生电能，为传统发电方法提供了环境友好的替代方法。通常，多个太阳能电池可通过电连接形成列阵，且这种列阵可以在单一安装中连接在一起以提供所需电量；电连接的太阳能电池的列阵通常被前封装材料和后封装材料封装，经封装的组件列阵进一步被夹于透明的前板和背板之间，制成太阳能电池组件。太阳能电池组件的背板可用支撑物和抵御环境。现有技术中被广泛使用的背板一般是包含氟材料的多层结构，例如乙烯醋酸乙烯酯共聚物/聚对苯二甲酸乙二酯/聚氟乙烯(EVA/PET/PVF)或聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二酯/聚氟乙烯(PVF/PET/PVF)，其中彼此相邻的层之间还有粘结剂层用以提高其间的粘结强度。这样的背板的缺点是制备过程中需要多次涂覆粘结剂然后复合，制备过程复杂且成本高。而且，由于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的材料成本较高、且其机械性能容易随时间而变差，即耐老化性较差，由此造成太阳能电池组件的快速失效。有人提出将交联聚乙烯的膜用于太阳能电池组件的背板中，以增强背板的耐老化性能，但是交联聚乙烯在制备成膜时容易产生大量孔洞，用于背板会导致背板的阻水性、电绝缘性和机械性能都较差。所以，仍有需要开发一种制备步骤简便、材料成本和制备成本较低，且具备优异的机械性能、阻水性、和电绝缘性的背板。
发明内容
本发明提供了一种太阳能电池组件的背板，其依次包含：
(i)由包含硅烷交联聚乙烯组合物的片组成的支撑层；
(ii)包含聚氨酯的粘结剂层；和
(iii)包含含氟聚合物的耐候层；
其中
所述耐候层(iii)具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；
所述粘结剂层(ii)结合于耐候层(iii)的前表面和支撑层(i)；
所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、及其混合物；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-33.95重量％的至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；
其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，其包含至少一个太阳能电池、后封装层、和上述背板；所述太阳能电池具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面，后封装层结合于太阳能电池的背表面和背板的支撑层。
本发明还提供了一种制备上述太阳能电池组件的背板的方法，其包含：
(1)提供一层包含含氟聚合物的耐候层(iii)，其具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；
(2)施加包含聚氨酯的粘结剂组合物在耐候层(iii)的前表面上，制得粘结剂层(ii)；
(3)提供如下的组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f):
(a)约60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、及其混合物；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-33.95重量％的至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；
所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量；
(4)在约180-230℃的温度条件下混合组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f),得到其混合物；
(5)将步骤(4)得到的混合物挤出流延,制得一个包含硅烷交联聚乙烯组合物的片；和
(6)将上述包含硅烷交联聚乙烯组合物的片复合到粘结剂层(ii)上，制得太阳能电池组件的背板。
附图说明
图1示出了本发明的太阳能电池组件的背板100的一个实施方案的展开侧视图，所述背板依次包含：(i)支撑层11、(ii)粘结剂层12、和(iii)耐候层13；其中耐候层具有使用时面向太阳辐射的前表面131和不面向太阳辐射的背表面132，粘结剂层12结合于耐候层的前表面131和支撑层11。
图2示出了本发明的太阳能电池组件200的一个实施方案的展开侧视图，所述太阳能电池组件依次包含：前板21、前封装层22、太阳能电池23、焊带24、后封装层25、和背板100；太阳能电池23具有使用时面向太阳辐射的前表面231和不面向太阳辐射的背表面232，后封装层结合于太阳能电池的背表面232和背板100的支撑层11。
具体实施方式
除非另外说明，本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用明确地将其全部内容加入本文中，如同将它们在本文中被全公开。
除非另有限定，此处所用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同的含义。在抵触情况下，则以本说明书的定义为准。
除非另有指示，全部的百分比、份数、比率等是按重量计的。
在本文中，术语“由…制得”等同于“包含”。本文中所用的术语“包含(comprises,comprising)”、“包括(includes,including)”、“具有(has,having)”或“含有(contains,containing)”或其任何其它的变体旨在覆盖非排除性的包含。例如，包含一系列要素的组合物、工艺、方法、制品或设备不仅仅局限于这些要素，而且还可以包括这些组合物、工艺、方法、制品或设备所未明确列举的或所固有的其它要素。
连接词“由…组成”不包括任何没有明确列举的要素、步骤或成分。如果在权利要求中，所述连接词将使所述权利要求限于所描述的材料而不包含未描述的材料，但仍包含与那些所描述的材料通常相关的杂质。当连接词“由…组成”出现在权利要求的特征部分，而非紧随前序部分时，则它仅仅限制该特征部分中所述的要素；其他要素并未被从权利要求整体中排除。
连接词“基本上由…组成”用于定义组合物、方法或设备，其包括除了字面上所述的那些材料、步骤、特征、组分或要素之外还包含另外的材料、步骤、特征、组分或要素，前提是这些另外的材料、步骤、特征、组分或要素不实质性地影响所要求保护的发明的基本特征和新颖性特征。术语“基本上由…组成”是处于“包含”和“由…组成”之间的中间地带。
术语“包含”旨在包括术语“基本上由…组成”和“由…组成”所涵盖的实施方案。类似地，术语“基本上由…组成”旨在包括术语“由…组成”所涵盖的实施方案。
术语“不包含”某种/些组分表示某种/些组分，相对于所述不包含氧化钛的无机填料的总重，应包含低于0.1重量％，优选地0重量％。
当以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值给出数量、浓度或其它数值或参数时，这理解为明确公开了由任何成对的任何范围上限或优选的值和任何范围下限或优选的值形成的全部的范围，而无论所述范围是否分别被公开。例如当描述了“1至5”的范围时，所述范围应当解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。在提及数字值范围之处，除非另有指示，否则该范围旨在包括其端点和处于该范围内的全部整数和分数。
当使用术语“约”来描述值或范围端点值时，所述公开的内容应当理解为包括所提及的具体值或端值。
此外，除非有明确的相反指示，否则“或者(或)”表示包含性的“或者(或)”而不是排除性的“或者(或)”。例如条件A“或”B满足下面的任何之一：A是真(或存在)和B是假(或不存在)，A是假(或不存在)和B是真(或存在)，和A和B都是真(或存在)。
在本文中，术语“层”描述了聚合物膜或片的一种总体呈平面的排列。在此可互换使用的术语“膜”或“片”是指具有均一厚度的连续的薄的扁平结构。本文中，“膜或片的平面”上是指其具有均一厚度的连续的薄的扁平结构。通常，片可具有大于约100μm的厚度，而膜可具有约100μm或更小的厚度。
在发明内容中描述的本发明的实施方案(包括此处描述的任何其他实施方案)可以以任何方式相合并，并且实施方案中对于变量的描述不仅适于本发明的背板，而且还适于由其所制得的太阳能电池组件。
以下详细描述本发明。
支撑层
在本发明中，支撑层(i)由包含硅烷交联聚乙烯组合物的片组成，其厚度为约100-500μm，或约150-450μm，或约200-350μm。所述支撑层或硅烷交联聚乙烯组合物的片的平面上没有孔洞或每100m2的面积上孔洞的数目不超过15个，或不超过10个，或不超过5个，或不超过3个，本文中，将因缺少硅烷交联聚乙烯的而在其平面上形成的可穿透的面积大于0.01cm2的空洞视作一个孔洞。
用于本发明的支撑层(i)的硅烷交联聚乙烯组合物是指通过引入硅烷，形成网络交联结构的聚乙烯，其可以由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、及其混合物；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-33.95重量％的至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；
其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
适合本发明的聚乙烯(a)可选自LLDPE、LDPE、HDPE、及其混合物。聚乙烯是通过乙烯的加成聚合而成的，其中LLDPE是通过在聚乙烯的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的，其密度为约0.915-0.925g/cm3；LDPE是使用高温高压下的自由基聚合生成的，其分子链上有许多支链，其密度为约0.910-0.940g/cm3；HDPE通常使用齐格勒-纳塔催化剂聚合法制造，其分子链排布规整且分子链上基本没有支链，其密度大于或等于约0.941g/cm3。在一个实施方案中，用于本发明的聚乙烯的为LLDPE。在另一个实施方案中，用于本发明的聚乙烯的为HDPE。
在此使用的聚乙烯可商购得到。例如，可商购的LLDPE包括但不限于：可购自Lyondell Chemical Company的GS707TM、可购自ExxonMobil的LLDPE LL 1002YB和LLDPE LL6201XR、可购自上海赛科石油化工有限责任公司的LL0220AA；可商购的LDPE包括但不限于：可购自ExxonMobil的LDPE LD 654、可购自中海壳牌石油化工有限公司的LDPE LD 654；可商购的HDPE包括但不限于：可购自Dow Chemical的CONTINUUMTM和UNIVALTM、可购自Borealis的BS2581、可购自Lyondell/Basell的HostalenACP 5831D、可购自Ineos的HD5502S、可购自Sabic的B5823和B5421、可购自Total的HDPE 5802和BM593、可购自上海赛科石油化工有限责任公司的HD5502FA。
适合本发明的硅烷(b)可以是含有可接枝的乙烯基及可水解的烷氧基、酰氧基、氨基或含氯官能团的硅烷。在一个实施方案中，用于本发明的硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(VTMES)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(VMMS)、及其混合物。在另一个实施方案中，用于本发明的硅烷为VTES。
在此使用的硅烷可商购得到，例如：可购自瓦克集团的Geniosil GF58、可购自迈图高新材料集团的SilquestTM的A-171和A-151、或可购自信越化学工业的KBM-1003，KBE-1003。
适合本发明的过氧化物(c)作为引发剂，受热分解产生自由基夺取聚乙烯分子链上的氢原子，所产生的聚乙烯大分子链自由基与硅烷分子中的双键发生接枝反应；适合本发明的过氧化物(c)优选为有机过氧化物，其可选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物、及其混合物。在一个实施方案中，用于本发明的过氧化物为过氧化二异丙苯。
适合本发明的羧酸锡(d)作为催化剂，可选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡月桂酸酯、二正丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、及其混合物。在一个实施方案中，用于本发明的羧酸锡为二月桂酸二丁基锡。
适合本发明的氧化钛(e)的形状也没有任何的限定，可以是球状、多角形、或不规则块状，优选为球状；适合的球状氧化钛具有约0.05-5μm、或0.05-1μm、或约0.05-0.29μm的平均粒径。所述氧化钛的晶型可以为锐钛矿型(Anatase，简称A型)和金红石型(Rutile，简称R型)。氧化钛中还包含其他成分的杂质，如氧化铝或二氧化硅，其中氧化钛的含量大于90％，优选大于92％。
根据需要，氧化钛可以直接加入，也可以按照本领域公知的方法进行表面处理(比如硅烷偶联剂处理)后再加入。这些技术对于本领域技术人员而言是显然的，在此不再赘述。
适用于本发明的玻璃纤维可商购得到，例如：可购自科慕公司(Chemours)的Ti-PureTM R-105。
适合本发明的至少一种添加剂(f)可选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物。这些添加剂的合适用量和将这些添加剂掺入聚合物组合物的方法是本领域技术人员已知的。参见例如Modern Plastics Encyclopedia。
根据本发明，所述不包含氧化钛的无机填料可以选自玻璃纤维、滑石、二氧化硅、云母、硫化锌、碳酸钙、氮化硼、粘土、及其混合物。
在一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述不包含氧化钛的无机填料选自玻璃纤维、滑石、二氧化硅、及其混合物，不包含氧化钛的无机填料的含量为约3-33重量％，所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
适合本发明的玻璃纤维可以是磨碎玻璃纤维，其平均直径为约0.05-30μm，其平均长度小于100μm。适用于本发明的玻璃纤维可商购得到，例如：可购自中国巨石股份有限公司的EMG13-70C、可购自泰山玻璃纤维有限公司的EMG10-35、EMG10-70、EMG13-70C或EMG17-200C。
在一个实施方案中，所述玻璃纤维的含量为约3-33重量％，或约3-18重量％，或5-15重量％，其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
适合本发明的滑石为平均粒径小于约1000目，或小于约5000目的滑石粉。适用于本发明的滑石可商购得到，例如：可购自意米法比公司(IMI FABI)的HTP2、HM4、HTP05、HTPultra5L或HTPultra5C、可购自Mondo Minerals的Finntalc M10E、Finntalc M03、Finntalc M05SL或Finntalc M15。
在一个实施方案中，所述滑石的含量为约3-33重量％，或约8-25重量％，或约10-20重量％，其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
适合本发明的二氧化硅为球状二氧化硅，其平均粒径为约5-100μm，或约5-20μm。适用于本发明的二氧化硅可商购得到，例如：可购自日本Denka电气化学株式会社的FB-15D、FB-975FD、FB-105FD或FB-970FD、可购自Adamatechs的FEB-75A、FED-75A或SC-250G。
在一个实施方案中，所述二氧化硅的含量为约3-33重量％，或约15-32重量％，或约20-30重量％，其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
根据需要，所述不包含氧化钛的无机填料，可以按照本领域公知的方法进行表面处理，以提高其与聚合物的结合力或相容性。这些技术对于本领域技术人员而言是显然的，在此不再赘述。
合适的抗紫外剂和抗氧化剂包括但不限于：受阻酚化合物，包括例如商品名为1010和1076的四(亚甲基(3,5-二(叔)丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯))甲烷，商品名为TinuvinTM622的聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯，均可购自BASF。其他合适的抗氧化剂包括亚磷酸盐或酯，例如GE Specialty Chemical(Morgantown,W.Va.,USA)所售的ULTRANOX 626和619。BASF所售的168(三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)是常见的热稳定剂，通常作为辅助抗氧化剂使用。
合适的润滑剂包括但不限于含氟聚合物，其单体主要为四氟乙烯、乙烯、六氟丙烯、丙烯，氟乙烯，偏二氟乙烯。用于本发明的润滑剂可商购得到，例如科慕公司所售的VitonTM Freeflow Z200、VitonTMFreeflow Z210、Cognis所售的Loxiol P861/3.5、LoxiolPTS HOB 7119、Clariant Corp.所售的Licomont ET 132、Licomont ET141、Licomont waxOP。
用作本发明的硅烷交联聚乙烯组合物可以由上述组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得，其方法可以是本领域技术人员已知的，例如Sioplas法、Monosil法、或其他改进的方法。Sioplas法为两步法,即先用两台挤出机预先分别挤出聚乙烯硅烷接枝料和催化母料,然后将两种料按比例混合在挤出机上挤出得到硅烷交联聚乙烯组合物。Monosil法为一步法,即将聚乙烯、硅烷、过氧化物、羧酸锡等直接加入到同一台挤出机中挤出得到硅烷交联聚乙烯组合物。在一个实施方案中，将聚乙烯、氧化钛、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂混合均匀后，投入挤出机中熔融挤出造粒，制成第一种母粒；再将聚乙烯和其他无机填料等进行混合均匀，投入挤出机中熔融挤出造粒，制成第二种母粒；然后将上述两种母粒、聚乙烯、硅烷、过氧化物、以及催化剂等混合均匀，再投入挤出机中熔融挤出，得到硅烷交联聚乙烯组合物。
所述包含硅烷交联聚乙烯组合物的片可通过将上述硅烷交联聚乙烯组合物在熔融挤出时通过流延方法制得。在一个实施方案中，将上述组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得的硅烷交联聚乙烯组合物在挤出机中熔融挤出时，通过T型结构成型模具挤出，呈片状流延至平稳旋转的冷却辊筒的辊面上，所得的片在冷却辊筒上经冷却降温定型，再经牵引、切边后制得所述包含硅烷交联聚乙烯组合物的片。
粘结剂层
在本发明中，粘结剂层(ii)的厚度为约5-20μm，或约10-15μm，其可由包含聚氨酯的粘结剂制得，优选为由双组分型聚氨酯粘结剂制得。所述双组分型聚氨酯粘结剂由甲、乙两个组分组成，甲组分(主剂)为含活泼氢组分，即聚氨酯多元醇，例如聚乙二醇、聚醚多元醇或聚丁二醇；乙组分(固化剂)为含-NCO基团的聚氨酯预聚体，即多异氰酸酯，可以是芳香族二异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯、或二苯基甲烷二异氰酸酯，也可以是脂肪族二异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯、或异佛尔酮二异氰酸酯。
用于本发明的双组分型聚氨酯粘结剂可商购得到，例如购自Henkel的Liofol LA2525-21/UR 7397、购自大日本油墨(DIC)的CA022/TSH900。
在本发明中,所述粘结剂层还可进一步包含其它常用添加剂，例如抗氧剂、紫外稳定剂、抗水解剂、阻燃剂、颜料、偶联剂、受阻胺稳定性以及其他添加剂,只要其不影响粘结性能，能将支撑层(i)和耐候层(iii)粘接起来即可。
通常可调节双组分型聚氨酯粘结剂的两个组分的原料和分子量，使之下有合适的粘度，并将两个组分与溶剂(如乙酸乙酯)混合成粘结剂组合物，然后施加到耐候层(iii)上，制得所述粘结剂层，施加的方式包括但不限于辊涂、刮涂、或喷涂。
耐候层
在本发明中，耐候层(iii)包含的含氟聚合物可选自：氟乙烯(VF)、偏氟乙烯(VDF)、四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物，及它们中的两种或更多种的组合。在此使用的更具体的示例性氟聚合物包括但不限于聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯/氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)，及它们中的两种或更多种的组合。在一个实施方案中，所述含氟聚合物可选自PVF、PVDF、及它们的组合。在另一个实施方案中，所述含氟聚合物为PVF。
在本发明中，耐候层(iii)为包含含氟聚合物的膜或片，其厚度为约5-50μm，或约10-40μm,或约15-30μm。所述由含氟聚合物组成的膜或片可是是经拉伸的或未经拉伸的，优选为经拉伸的。
在此使用的术语“经拉伸的”是指拉伸过程，在该拉伸过程中，聚合物膜或片在横向和/或纵向上被单向或双向拉伸，以达到机械和物理性质的组合。得经到单向或双拉伸的膜或片的拉伸设备和方法是本领域已知的，并且本领域技术人员可适当改变该方法，以制备在此所公开的包含含氟聚合物的膜或片。该设备和方法的实例包括如在美国专利3,278,663、3,337,665、3,456,044、4,590,106、4,760,116、4,769,421、4,797,235和4,886,634中所公开的那些。
在一个实施方案中，可用于耐候层(iii)的膜或片是包含PVF或基本由PVF组成的PVF膜或片，PVF是具有-(CH2CHF)n-重复单元的热塑性氟聚合物。其可通过任何合适的方法制备，如美国专利2,419,010中所公开的那些方法。根据本公开，PVF膜或片可通过任何合适的方法制备，如浇注或溶剂辅助挤出。例如，美国专利3,139,470公开了用于制备PVF膜的方法。
在此使用的PVF膜或片还可商购得到，例如：购自美国E.I.内穆尔杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)(以下称为“杜邦”)的
在另一个实施方案中，用于耐候层(iii)的膜或片是包含PVDF或基本上由PVDF组成的PVDF膜或片，PVDF是具有-(CH2CF2)n-重复单元的热塑性氟聚合物。可商购的PVDF膜或片包括但不限于来自美国阿克玛公司(Arkema Inc.)的KynarTM PVDF膜，和来自日本Denka电气化学株式会社(Denka Group)的Denka DX膜。
此外，根据本公开，在此使用的包含含氟聚合物的膜或片还可包括那些经各种表面处理过的膜或片，以改进它们对其它膜或片的粘结性能。示例性的表面处理包括但不限于化学处理(参见如美国专利3,122,445)、火焰处理(参见如美国专利3,145,242)，和放电处理(参见如美国专利3,274,088)。
本发明还提供了一种制备上述太阳能电池组件的背板的方法，其包含：
(1)提供一层包含含氟聚合物的耐候层(iii)，其具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；
(2)施加包含聚氨酯的粘结剂组合物在耐候层(iii)的前表面上，制得粘结剂层(ii)；
(3)提供如下的组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f):
(a)约60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、及其混合物；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-33.95重量％的至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；
所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量；
(4)在约180-230℃的温度条件下混合组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f),得到硅烷交联聚乙烯组合物；
(5)将步骤(4)中得到的硅烷交联聚乙烯组合物挤出流延,制得一个包含硅烷交联聚乙烯组合物的片；和
(6)将上述包含硅烷交联聚乙烯组合物的片复合到粘结剂层(ii)上，制得太阳能电池组件的背板。
在一个实施方案中，步骤(4)中混合组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)时，先将聚乙烯、氧化钛、抗氧化剂、抗紫外剂、及润滑剂等混合均匀后，投入挤出机中进行熔融挤出造粒制得第一种母料；再将聚乙烯和其他无机填料等进行混合均匀后，投入挤出机中进行熔融挤出造粒制得第二种母料；然后将上述两种母料、聚乙烯、硅烷、过氧化物、及羧酸锡等混合均匀，再投入挤出机中进行熔融挤出，得到硅烷交联聚乙烯组合物。
根据本发明，步骤(2)中将粘结剂组合物施加在耐候层的方式包括但不限于辊涂、刮涂和喷涂，将粘结剂组合物施加在耐候层的前表面上得到粘结剂层和耐候层的复合体后，需将该复合体通过传送辊送入干燥烘箱，在约50-100℃的温度条件干燥时间约1分钟，使得粘结剂组合物中的溶剂充分挥发。
根据本发明，步骤(6)中将包含硅烷交联聚乙烯组合物的片复合到粘结剂层(ii)上之前，需先将包含硅烷交联聚乙烯组合物的片放置在室温或高温的环境中使聚乙烯充分交联反应；然后将步骤(2)中得到的复合体和包含硅烷交联聚乙烯组合物的片分别送入复合设备的两个传送辊(预热至约60-80℃)，再传送至复合辊使之复合，然后冷却。复合设备包括但不限于压送辊、压延辊、和平板热压机。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，其包含至少一个太阳能电池、后封装层、和上述背板，所述太阳能电池具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面，后封装层结合于所述太阳能电池的背表面和背板的支撑层。
在此所用的太阳能电池可以是可将太阳辐射转换为电能的任意光电转换装置。它们可由光电转换体形成，在其两个主面上形成有电极。所述光电转换体可由任何合适的光电转换材料制得，如晶体硅(c-Si)、非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CuInSe2或CIS)、铜铟/镓二硒化物(CuInxGa(1-x)Se2或CIGS)、吸光染料和有机半导体。前电极可由导电浆料如银浆料形成，其通过任何合适的印刷方法，如丝网印刷或喷墨印刷涂覆于所述光电转换体的前表面上。前导电浆料可以包含多个平行的导电栅线，且垂直于导电栅线上有与其连接的焊带将电流汇流至汇流条，而背电极可通过将金属浆料印刷于所述光电转换体的整个背表面而形成。形成所述背电极的合适的金属包括但不限于铝、铜、银、金、镍、钼、镉及它们的合金。
在使用中，太阳能电池通常具有面向太阳辐射的前表面，和背对太阳辐射的背表面。因此，太阳能电池组件中的各组分层具有前表面和背表面。
根据本公开，所述后封装层包含选自聚烯烃(PO)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、或其混合物的聚合物材料，或优选地，后封装层中包含的聚合物材料为EVA。适用于本发明的基于EVA的封装层可商购获得，例如购自日本普利司通公司(Bridgestone)的EVASKYTM、日本山特维克公司(Sanvic Inc.)的UltrapearlTM、美国Bixby International Corp.的BixCureTM、或温州瑞阳光伏材料有限公司的RevaxTM、杭州福斯特光伏材料有限公司的FirstTM(福斯特)。
在此所述的太阳能电池组件还可包括层压至所述太阳能电池前表面的透明前封装层，和进一步层压至所述前封装层的前表面的透明前板。
用于所述透明前封装层的适宜的材料包括但不限于包含以下物质的组分：EVA、离子聚合物、聚(乙烯醇缩丁醛)(PVB)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、聚烯烃嵌段弹性体、乙烯/丙烯酸酯共聚物(如乙烯/丙烯酸甲酯共聚物和乙烯/丙烯酸丁酯共聚物)、酸共聚物、硅氧烷弹性体、环氧树脂、及它们的组合。
任何合适的玻璃或塑料片都可用作所述透明前板。用于塑料前板的适宜的材料可包括但不限于玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、聚丙烯酸酯、环状聚烯烃、茂金属催化的聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、氟聚合物、及它们的组合。
可使用任何合适的层压方法制备在此公开的太阳能电池组件。在一个实施方案中，所述方法包括：(a)提供多个电互连的太阳能电池；(b)形成预层压组件，其中将太阳能电池放置在后封装层上，再将其放置在背板上；和(c)在热和压力下层压所述预层压组件。在另一个实施方案中，所述方法包括：(a)提供多个电互连的太阳能电池；(b)形成预层压组件，其中将太阳能电池夹在透明前封装层和后封装层之间，然后再将其夹在透明前板和背板之间；和(c)在热和压力下层压所述预层压组件。
如前所述，期望开发一种制备步骤简便、材料成本和制备成本较低，且具备优异的阻水性、绝缘性、和机械性能的背板。该目标可以通过用本发明的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片作为背板的支撑层而实现。本发明的发明人成功地将包含硅烷交联聚乙烯组合物的片的平面上孔洞数从150个/m2降到了没有孔洞或1-2个/m2，相应的背板的机械性能(纵/横向拉伸强度、纵/横向断裂伸长率、纵/横拉伸强度保持率、纵/横向断裂伸长率保持率)、电绝缘性(局部放电电压和击穿电压)、阻水性(透水率)，以及与EVA封装材料之间的粘结性能(剥离强度)都得到了出乎意料的改善。此外，本发明的背板不仅省去了成本较高和性能较差的聚对苯二甲酸乙二酯，制备过程中需要施加粘结剂的次数减少了，制备工艺变得更加简便。
无需进一步的阐述，相信使用前述描述，本领域技术人员能够将本发明利用至其最大程度。
实施例
下述实施例是示例性的，不会对本发明的范围构成不当的限制。缩写“E”表示“实施例”，“CE”表示“对比例”，其后数字表示在哪个实施例和对比例中制备了背板。所有的实施例和对比例均以相似的方式进行制备和测试。除非另外指明，百分比是重量百分比。
材料
·LLDPE：牌号为LL0220AA的线性低密度聚乙烯，获自上海赛科石油化工有限责任公司；
·HDPE：牌号为HD5502FA的高密度聚乙烯，获自上海赛科石油化工有限责任公司；
·Silane：牌号为SilquestTMA-151的乙烯基三乙氧基硅烷，获自迈图高新材料集团；
·TiO2：牌号为Ti-PureTMR-105的氧化钛，平均粒径为0.25-0.27μm，纯度为表面有硅烷偶联剂处理，其中TiO2的含量为95％，获自科慕公司；
·DCP：过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide),CAS No.:80-43-3,获自SigmaAldrich；
·DBTDL：二月桂酸二丁基锡(dibutyltin dilaurate)，CAS No.:77-58-7,获自Sigma Aldrich；
·Antioxidant agent:牌号为1010的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，CAS No.：6683-19-8，获自BASF；
·Anti-UV agent:牌号为TinuvinTM622的聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯，CAS No.：65447-77-0，获自BASF；
·Lubricant:牌号为VitonTM FreeflowTM Z210的聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)，CAS No.：9011-17-0，获自科慕公司；
·GF：牌号为EMG10-35-106的磨碎玻璃纤维，平均直径为约10μm，平均长度为约35μm，获自泰山玻璃纤维有限公司；
·Talc：牌号为HTP ultra 5L的滑石粉，平均粒径为约1μm，获自IMI FABI；
·SiO2:牌号为FB15D的二氧化硅，球状，平均粒径为约10-20μm，获自Denka；
·粘结剂组合物：聚氨酯粘结剂(CA022，购自DIC)、固化剂(TSH900，购自DIC)和乙酸乙酯按18:1:14的重量比例配成的混合溶液；
·PVF膜： PV2025，经拉伸的聚氟乙烯膜，厚度为约25μm，获自杜邦；
·EVA片：FirstTM 806，乙烯醋酸乙烯酯共聚物片，厚度为约500μm，获自杭州福斯特光伏材料有限公司。
制备实施例E1-E10和对比例CE1-CE3的背板
各实施例和对比例的背板的制备分为以下两步：
1.制备包含硅烷交联聚乙烯组合物的片
对于实施例E1-E2和对比例CE2-CE3：(1)首先将约9.4重量％的聚乙烯(以聚乙烯的总重量计)、氧化钛、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂投入高速搅拌机(SUPER FLOATER SFC-50)混合均匀后，然后将其混合物投入双螺杆挤出机(Berstorff ZE25A)中进行熔融挤出造粒，挤出机的10个加热段的温度设定在80/200/200/200/200/200/200/200/200/200℃，螺杆转速为约400rpm，挤出产量为约20-25千克/小时，冷却切粒得到1号母料；(2)将1号母料，硅烷、过氧化物、羧酸锡、和剩余的约90.6重量％的聚乙烯加入投入高速搅拌机(SUPERFLOATER SFC-50)混合均匀，投入单螺杆挤出机(Davis-Standard HPE 1.25)中进行熔融挤出，螺杆温度为约190-210℃，待挤出的混合物料在螺杆中的停留时间为2-5分钟，然后进入T型模头流延挤出，模头温度为200℃，通过辊筒冷却、牵引、切边，牵引速度控制在3-5米/分钟，从而得到包含硅烷交联聚乙烯组合物的片。实施例E1-E2和对比例CE2-CE3中各组分的用量如表1所示。
对于实施例E3-E10：(1)首先将约9.4重量％(以聚乙烯总重量计)的聚乙烯、氧化钛、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂投入高速搅拌机(SUPER FLOATER SFC-50)中进行混合均化后，再将其混合物投入双螺杆挤出机(Berstorff ZE25A)中进行熔融挤出造粒，挤出机的10个加热段的温度设定在80/200/200/200/200/200/200/200/200/200/200℃，螺杆转速为约400rpm，挤出产量设定为20～50千克/小时，冷却切粒得到1号母料；(2)再将约5-30重量％(以聚乙烯总重量计)的聚乙烯与无机填料(如磨碎玻璃纤维、滑石、或二氧化硅)以1:1的重量比例加入混合器中进行混合均匀后，再将其混合物投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机(Berstorff ZE25A)螺杆温度设置为约200℃，螺杆转速400转/分钟，冷却切粒得到2号母料；(3)然后将1号母料，2号母料，硅烷、过氧化物、羧酸锡、以及剩余的聚乙烯加入高速搅拌机中混合均化，再将其混合物投入单螺杆挤出机(Davis-Standard HPE1.25)中进行熔融挤出，螺杆温度为约190-210℃，螺杆转速为约100转/分钟，待挤出的混合物料在螺杆中的停留时间为约2-5分钟，然后将其进入T型模头，模头温度为约200℃，通过辊筒冷却、牵引、切边，牵引速度控制在3-5米/分钟，从而得到包含硅烷交联聚乙烯组合物的片。实施例E3-E10中各组分的用量如表1所示。
对于对比例CE1：(1)首先将约9.4重量％(以聚乙烯总重量计)、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂加入混合器投入高速搅拌机(SUPER FLOATER SFC-50)中进行混合均化后，投入双螺杆挤出机(Berstorff ZE25A)中进行熔融挤出造粒，对于包括10个加热段设计的挤出机，挤出机的温度设定在80/200/200/200/200/200/200/200/200/200℃，螺杆转速为400rpm，挤出产量设定为20～50千克/小时，冷却切粒得到1号母料；(2)将1号母料，硅烷剂、过氧化物、羧酸锡、和剩余的约90.6重量％的聚乙烯加入高速搅拌机(SUPER FLOATER SFC-50)中混合均化，投入单螺杆挤出机(Davis-Standard HPE 1.25)中进行熔融挤出，螺杆温度为190-210℃，螺杆转速为100转/分钟，待挤出的混合物料在螺杆中的停留时间为2-5分钟，然后将其进入T型模头，模头温度为200℃，通过辊筒冷却、牵引、切边，牵引速度控制在3-5米/分钟，从而得到包含硅烷交联聚乙烯组合物的片。对比例CE1中各组分的用量如表1所示。
2.制备背板：首先将上述所得的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片在60℃放置5天，使聚乙烯充分交联；然后通过辊涂的方式将粘结剂组合物施加在耐候层的前表面上，得到粘结剂层和耐候层的复合体表面，涂胶量在8-10g/m2，并将该复合体通过传送辊送入烘道中，放置约1分钟，使粘结剂组合物中的溶剂充分挥发，烘道温区为三段：60℃/70℃/80℃；最后将烘干的复合体和包含硅烷交联聚乙烯组合物的片分别送入复合设备的两个传送辊(预热至约60-80℃)，再传送至复合辊使之复合，冷却至室温，再将其放入温度为约50-60℃的烘箱中放置约3-5天，制得太阳能电池组件的背板。
测试方法
·孔洞数：在挤出流延制备包含硅烷交联聚乙烯组合物的片时监测及统计其平面上孔洞的数目，因为缺少硅烷交联聚乙烯组合物而在其平面上形成的可穿透的面积大于0.01cm2的空洞视作一个孔洞，每100m2的平面上孔洞的数目记为孔洞数，单位为个/m2。
·拉伸强度和断裂伸长率：根据GB/T13542.2-2009，将各实施例和对比例中包含硅烷交联聚乙烯组合物的片或背板裁为长200mm、宽10mm的样品；沿样品的纵向(长度方向)以100mm/min的拉伸速度施加负荷直至样品破坏，测得其纵向拉伸强度(单位为Mpa)和纵向断裂伸长率(单位为％)，取5个样品的测试值的中值作为结果；沿样品的横向(宽度方向)以100mm/min的拉伸速度施加负荷直至样品破坏，测得其横向拉伸强度(单位为Mpa)和横向断裂伸长率(单位为％)，取5个样品的测试值的中值作为结果。
·拉伸强度及断裂伸长率的保持率：根据GB/T2423.40，将各实施例和对比例的背板放入加速老化试验机中，放置48小时，加速老化试验机的温度为约121℃，压力为约0.09-0.11Mpa，湿度为100％；然后将样品取出按照上述测试拉伸强度和断裂伸长率的方法测试老化后的背板的纵向拉伸强度、横向拉伸强度、纵向断裂伸长率和横向断裂伸长率；用老化后背板的纵向拉伸强度值除以老化前背板的纵向拉伸强度值并乘以百分百计算得到其纵向拉伸强度保持率(单位为％)；用老化后背板的横向拉伸强度值除以老化前背板的横向拉伸强度值并乘以百分百计算得到其横向拉伸强度保持率(单位为％)；用老化后背板的纵向断裂伸长率除以老化前背板的纵向断裂伸长率值并乘以百分百计算得到其纵向断裂伸长率保持率(单位为％)；用老化后背板的横向断裂伸长率值除以老化前背板的横向断裂伸长率值并乘以百分百计算得到其横向断裂伸长率保持率(单位为％)。
·剥离强度：根据GB/T 31034-2014，将各实施例和对比例的背板裁为长250-300mm、宽20mm的样品；将背板样品、EVA片和厚度为约3mm的钢化玻璃按照由下到上的顺序(背板/EVA/玻璃)铺层，其中背板的支撑层与EVA贴合，放入真空层压机中，在145℃、真空条件下层压10分钟，待冷却至室温后取出，使用拉力测试机以10cm/min的拉伸速度进行180°角的剥离测试，得到背板与EVA封装材料之间的剥离强度，单位为N/cm。
·透水率：根据GB/T 20263-2010测试各实施例和对比例的背板的水蒸气透过量(WVTR)，在温度为约38℃、相对湿度为约90％的条件下测试面积为1m2的样品在24小时内透过的水蒸气量，单位为g/(m224h)。
·局部放电电压：根据GB/T 7354-2003测试各实施例和对比例的背板的局部放电电压，升压速率为约200～200V/s，结果取10个样品的测试中值，单位为kV。
·击穿电压：根据GB/T 1408.1-2006测试各实施例和对比例的背板的击穿电压，升压速率1000V/s，结果取5个样品的测试中值，单位为kV。
·反射率：使用分光光度计在波长范围400-1100nm范围内测试各实施例和对比例的背板的反射率，入射光从背板的支撑层的表面入射，结果取5个样品的测试平均值，单位为％。
按照上述方法所测的各实施例和对比例的各项性能的数据报告于表1-2中。
表1
包含硅烷交联聚乙烯的片的性能
背板的性能
由表1的结果，以下叙述是明显的。
比较E1和CE2的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片的性能，CE2中TiO2的含量为4重量％的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片上孔洞数为120个/m2,相比之下，E1中TiO2的含量为2重量％的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片上完全没有孔洞；与CE2中包含硅烷交联聚乙烯组合物的片的各性能相比，E1中包含硅烷交联聚乙烯组合物的片的纵向拉伸强度增加了338％，横向拉伸强度增加了551％，纵向断裂伸长率增加了593％，横向断裂伸长率增加了963％。
比较E1和CE2的背板的性能，与CE2的背板的机械性能相比，E1的背板的机械性能得到了意想不到的改进，如纵向拉伸强度增加了5.8％，横向拉伸强度增加了5.8％，纵向断裂伸长率增加了36％，横向断裂伸长率增加了50％；即使经过加速老化，E1的背板的拉伸强度保持率和断裂伸长率保持率也与CE2的背板的相应的拉伸强度保持率和断裂伸长率相当。与CE2的背板的透水率相比，E1的背板的透水率降低了25％，也就是说E1的背板的阻水性得到了意想不到的改善。与CE2的背板的局部放电电压和击穿电压相比，E1的背板的局部放电电压增加了18.5％，E1的背板的击穿电压也基本保持不变，E1的背板的绝缘性能得到了改善。与CE2的背板的剥离强度相比，E1的背板的剥离强度增加了3.4％，E1的背板与EVA封装材料的粘结性能得到了改善。
比较E1和CE1的背板的反射率，CE1的背板的反射率仅为68％，不能满足太阳能电池组件的背板应用中需要大于70％的要求，E1的背板的反射率改进到了82.5％。
在一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约90-98.74重量％的线型低密度聚乙烯；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-3.95重量％的至少一种添加剂，其选自抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
同样的，比较E2和CE3的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片和背板的性能，与CE3包含硅烷交联聚乙烯组合物的片相比，E2的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片的平面上孔洞数从150个/m2,减少到1个/m2，纵向拉伸强度增加了242％，横向拉伸强度增加了268％，纵向断裂伸长率增加了489％，横向断裂伸长率增加了532％；与CE3的背板的机械性能相比，E2的背板的机械性能得到了意想不到的改进，如纵向拉伸强度增加了18.8％，横向拉伸强度增加了18.4％，纵向断裂伸长率增加了28.8％，横向断裂伸长率增加了24.3％，即使经过加速老化，E2的背板的拉伸强度保持率和断裂伸长率保持率，与CE3的背板相比，也意想不到的改进了2.5％-9.6％；与CE3的背板的透水率相比，E2的背板的透水率降低了24％，也就是说E2的背板的阻水性得到了意想不到的改善。与CE3的背板的局部放电电压和击穿电压相比，E2的背板的局部放电电压和击穿电压基本保持不变。与CE3的背板的剥离强度相比，E1的背板的剥离强度增加了11.4％，E2的背板与EVA封装材料的粘结性能得到了改善。
在一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约90-98.74重量％的高密度聚乙烯；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-3.95重量％的至少一种添加剂，其选自抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
表2
包含硅烷交联聚乙烯的片的性能
背板的性能
由表2的结果，以下叙述是明显的。
比较E3-E5和CE2的性能，与CE2的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片相比，E3-E5的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片上孔洞数从120个/m2减少到1-2个/m2，纵/横向拉伸强度和纵/横向断裂伸长率都得到了提高；与CE2的背板的机械性能相比，E3-E5的背板的机械性能以及老化后的机械性能也得到了意想不到的改进，例如E5的背板的老化后的拉伸强度保持率，与CE2或E1的背板相比，显著地改进了31.8％；与CE2的背板的透水率相比，E3-E5的背板的阻水性得到了意想不到的改善，例如E5的背板的透水率降低了35.7％；与CE2的背板的局部放电电压和击穿电压相比，E3-E5的背板的局部放电电压和击穿电压也基本保持不变或有提高；更出乎意料的是，E3-E5的背板与EVA封装材料之间的粘结性能得到了极其显著的改善，例如与CE2的背板的剥离强度相比，E5的背板的剥离强度增加了102％。
在一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约60-95.74重量％的线型低密度聚乙烯；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-0.95重量％的选自抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物的至少一种添加剂和约3-33重量％的玻璃纤维，所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
同样的，比较E6-E10和CE2，与CE2的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片相比，E6-E10的包含硅烷交联聚乙烯组合物的片上孔洞数从120个/m2减少到1-2个/m2，纵/横向拉伸强度和纵/横向断裂伸长率都得到了提高；与CE2的背板相比，E6-E10的背板的机械性能以及老化后的机械性能、阻水性、电绝缘性、与EVA封装材料之间的粘结性能都得到了意想不到的改善。
在一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约60-95.74重量％的线型低密度聚乙烯；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-0.95重量％的选自抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物的至少一种添加剂和约3-33重量％的滑石，所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
在另一个实施方案中，本发明的太阳能电池组件的背板中，所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)约60-95.74重量％的线型低密度聚乙烯；
(b)约0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)约1-3重量％的氧化钛；
(d)约0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)约0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)约0.1-0.95重量％的选自抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物的至少一种添加剂和约3-33重量％的二氧化硅，所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
尽管已在典型的实施方案中解释和描述了本发明，但不意图将其限于所示的细节，这是由于可能有各种修改和替换而不脱离本发明的精神。因此，此处公开的本发明的修改和等同物可由本领域技术人员仅使用常规实验即获得，则认为所有的这样的修改和等同物是处于如以下权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件的背板，其依次包含：
(i)由包含硅烷交联聚乙烯组合物的片组成的支撑层；
(ii)包含聚氨酯的粘结剂层；和
(iii)包含含氟聚合物的耐候层；
其中所述耐候层(iii)具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；所述粘结剂层(ii)结合于所述耐候层(iii)的前表面和所述支撑层(i)；所述硅烷交联聚乙烯组合物由以下组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)反应制得:
(a)60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、及其混合物；
(b)0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)1-3重量％的氧化钛；
(d)0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)0.1-33.95至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；其中所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，其中所述硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、及其混合物。
3.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，其中所述过氧化物选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物、及其混合物。
4.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，其中所述羧酸锡选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡月桂酸酯、二正丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、及其混合物。
5.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，其中所述支撑层(i)的厚度为100-500μm，且所述支撑层(i)的平面上没有孔洞，或每100m2的面积上孔洞的数目不多于15个。
6.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，其中所述粘结剂层(ii)的厚度为5-20μm，所述耐候层(iii)的厚度为5-50μm。
7.如权利要求1所述的太阳能电池组件的背板，所述不包含氧化钛的无机填料选自玻璃纤维、滑石、二氧化硅、云母、硫化锌、碳酸钙、氮化硼、粘土、或其混合物，所述不包含氧化钛的无机填料的含量为3-33重量％，所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量。
8.一种太阳能电池组件，其包含至少一个太阳能电池、后封装层、和权利要求1-7中任一所述的太阳能电池组件的背板；所述太阳能电池具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面，后封装层结合于所述太阳能电池的背表面和所述背板的支撑层。
9.如权利要求8所述的太阳能电池组件，其中所述后封装层包含选自聚烯烃、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、或其混合物的聚合物材料。
10.一种制备权利要求1-7中任一所述的太阳能电池组件的背板的方法，其包含：
(1)提供一层包含含氟聚合物的耐候层(iii)，其具有使用时面向太阳辐射的前表面和不面向太阳辐射的背表面；
(2)施加包含聚氨酯的粘结剂组合物在耐候层(iii)的前表面上，制得粘结剂层(ii)；
(3)提供如下的组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f):
(a)60-98.74重量％的聚乙烯，其选自线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯的聚乙烯、及其混合物；
(b)0.1-2.5重量％的硅烷；
(c)1-3重量％的氧化钛；
(d)0.05-0.5重量％的过氧化物；
(e)0.01-0.05重量％的羧酸锡；和
(f)0.1-33.95重量％的至少一种添加剂，其选自不包含氧化钛的无机填料、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、及其混合物；
所述重量％是基于组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)的总重量；
(4)在180-230℃的温度条件下混合组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f),得到其混合物；
(5)将步骤(4)中得到的混合物挤出流延,制得一个包含硅烷交联聚乙烯组合物的片；和
(6)将上述包含硅烷交联聚乙烯组合物的片复合到粘结剂层(ii)上，制得太阳能电池组件的背板。
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