CN109326666B - 太阳能电池背板用主绝缘功能膜、背板和太阳能电池组件 - Google Patents

太阳能电池背板用主绝缘功能膜、背板和太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低成本耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜及含该主绝缘功能膜的太阳能电池背板和太阳能电池组件，主绝缘功能膜至少包括一层树脂薄膜层，树脂薄膜层的原料配方包括：聚酯0~80%、聚合树脂10~80%、相容剂5~50%、助剂0~20%、有机和/或无机填料0~30%。本发明采用特定配方制备的树脂薄膜层，最终制成的主绝缘功能层以及基于该绝缘层的背板在保留聚酯为主绝缘功能层的主成份前提下，层压过程能直接与封装材料粘接，将现有的耐候型背板生产工艺由二步法简化为一步法，结构更加优化，工艺更简单，性能更加可靠，为与白色EVA、POE等新型封装胶膜配合使用降低了背板的成本。

Description

太阳能电池背板用主绝缘功能膜、背板和太阳能电池组件
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种太阳能背板，具体涉及一种低成本耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜及使用该主绝缘功能膜的太阳能电池背板和太阳能电池组件。
背景技术
太阳能电池组件通常结构为：玻璃/高透封装胶膜/电池片/封装胶膜/背板或者玻璃/高透封装薄膜/电池片/高透封装胶膜/玻璃，市场上以第一种含有背板结构为主。太阳能电池组件用于户外需要质保时间在25年以上，故它的背板必须有耐候阻水绝缘性能以保护内部结构及防止短路；同时背板还要在层压过程中与封装胶膜粘接，形成一定层间剥离力。
目前，市售背板的阻水绝缘层作用的主绝缘功能层一般是PET膜，已经经过时间和实际使用的考验，证明是可靠高性能的材料，后继进一步发展的方向是基于PET薄膜的优良特性进行改进，目前PET膜与EVA、POE、PVB等封装胶膜在热压过程中融合不好，层压后两者层间剥离力非常小。尤其是耐候性测试中，如蒸煮24h小时后，PET与EVA、POE、PVB的层间剥离力小于10N/cm，远小于行业标准要求的40N/cm。故需要涂覆一层粘接层或者复合一层粘接层来实现PET薄膜与封装膜胶膜的粘接力，因此背板结构一般设计为耐侯层1//胶水2//阻水绝缘层3//粘接涂层4(如图1所示)或者耐侯层//胶水//阻水绝缘层//胶水//粘接层。上述背板结构的生产工艺为两步法：将阻水绝缘层涂覆胶水，然后将耐候层、粘接涂层与其进行复合；或者将阻水绝缘层与粘接涂层，再将其与耐候层复合；两步法工艺非常复杂，原材料成本高，而且过程往往用到溶剂，不符合环保和绿色制造的要求。未来市场和制造单位本身要求，进一步降低制造成本，减少材料成本，优化制造环境，可回收利用材料，降低背板成本，配合组件实现太阳能与矿物能源相比平价甚至优价发电。要求我们进一步改进背板，由此产生了这个发明。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种低成本耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜。
本发明还提供一种含有所述主绝缘功能膜的低成本耐侯型太阳能电池背板和太阳能电池组件。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种低成本耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，所述主绝缘功能膜至少包括一层树脂薄膜层，所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
Figure GDA0002388025390000021
其中，
所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的一种或二种；
所述聚合树脂为选自聚烯烃、环烯烃类共聚物、液晶高分子聚合物、聚苯醚、PEN、聚酰胺中的一种或多种。
优选地，所述聚酯的取值为0％～80％，更优选为30％。
优选地，所述聚合树脂的取值为10％～70％，更优选为48％。
优选地，所述相容剂的取值为5％～30％，更优选为20％。
优选地，所述助剂的取值为0％～5％，更优选为2％。
优选地，所述有机和/或无机填料的取值为0％～1％，更优选为0％。
根据本发明的优选方面，所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
Figure GDA0002388025390000022
根据本发明的进一步优选方面，所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
Figure GDA0002388025390000023
优化地，所述相容剂为选自聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝丙烯酸甲酯、聚乙烯接枝马来亚酰胺、聚乙烯接枝马来亚酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、低密度聚乙烯接马来酸酐、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯与乙烯的共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯、共聚物中的一种或多种。
优化地，所述助剂包括但不限于抗紫外剂、耐水解助剂、抗氧剂、稳定剂中的一种或几种。
优化地，有机和/或无机填料可以选自钛白粉。
优选地，所述树脂薄膜层的厚度为5～200μm。
优选地，所述主绝缘功能膜的厚度为100～300μm。
优选地，所述主绝缘功能膜的结构可以是一层或多层所述树脂薄膜层；也可以是由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和所述树脂薄膜层构成的双层结构；还可以是以聚对苯二甲酸乙二醇酯层为基底，所述基底的上下二个表面分别形成有一层或一层以上所述树脂薄膜层构成的多层结构。
更优选地，所述主绝缘功能膜的结构可以是一层或多层所述树脂薄膜层；也可以是由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和所述树脂薄膜层构成的双层结构；还可以是以聚对苯二甲酸乙二醇酯层为中芯层，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的上下二个表面分别形成有一层或一层以上所述树脂薄膜层构成的多层结构。如所述主绝缘功能膜可以是单层、双层、三层、五层等结构。
本发明同时提供一种新型的制造方法，所述主绝缘功能膜可以一层或多层所述树脂薄膜层，由挤出或多层共挤方式制造而成；也可以是由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和所述树脂薄膜层构成的双层结构，由两层共挤方式制造而成；还可以是以聚对苯二甲酸乙二醇酯层为基底，所述基底的上下二个表面分别形成有一层或一层以上所述树脂薄膜层构成的多层结构，由多层共挤方式制造而成。或所述主绝缘功能膜的单层或多层结构还可以通过挤出拉伸成形法、流延法或吹塑法等方法，使用现有设备进行生产。优选使用挤出法双向拉伸成形，可以为单层、三层、五层以及多层等，即多层挤出法双向拉伸成形制造方法。使得背板的制造由两步法简化成一步法，大大降低制造成本。
本发明采取的又一技术方案是：一种低成本耐侯型太阳能电池背板，包含上述主绝缘功能膜。
进一步地，所述背板包括依次设置的耐候层和由所述主绝缘功能膜构成的主绝缘功能层，所述主绝缘功能层与所述耐候层之间通过胶粘剂粘结。
优选地，所述耐候层为含氟膜或耐紫外线耐湿热改性聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
优选地，所述主绝缘功能层的厚度为100～300μm，所述耐候层的厚度为5～150μm。
优选地，当所述主绝缘功能膜由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和所述树脂薄膜层构成的双层结构时，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层通过胶粘剂与所述耐候层粘结。
本发明采取的又另一技术方案是：一种太阳能电池组件，包括依次层叠设置的外侧保护层、第一封装层、电池片、第二封装层及背板，其中，所述背板为上述低成本耐侯型太阳能电池背板。所述第二封装层与所述背板的主绝缘功能层相粘结。
优选地，所述第二封装层为白色不透明高反光封装材料，也可以是传统透明的封装材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比成本更低。
本发明通过采用特定配方设计做成的树脂薄膜层，用于背板用主绝缘功能层上，并将该主绝缘功能层用于背板上，最终制成的背板在保留聚对苯二甲酸乙二醇酯为主绝缘功能层的主成份前提下，在层压过程中树脂薄膜层可直接与封装材料融合，从而将现有的耐候型背板生产工艺由二步法简化为一步法，结构更加优化，工艺更简单，性能也更加可靠，为与白色EVA、POE等新型封装胶膜配合使用降低了背板的成本。
附图说明
图1现有光伏组件用背板的结构示意图。
图2为本发明低成本耐侯型背板的结构示意图。
图3为本发明实施例中低成本耐侯型背板主绝缘功能膜的结构示意图。
图中：5、主绝缘功能层；6、胶粘剂层；7、耐候层；8和10、树脂薄膜层；9、聚对苯二甲酸乙二醇酯层。
具体实施方式
本发明提供一种低成本耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，本实施方式中，主绝缘功能膜的结构如图3所示，主绝缘功能膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层9及形成在聚对苯二甲酸乙二醇酯层9的上下二表面上的树脂薄膜层8、10，树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
Figure GDA0002388025390000041
优选地，所述聚酯的取值为0％～80％，更优选为30％。
优选地，所述聚合树脂的取值为10％～70％，更优选为48％。
优选地，所述相容剂的取值为5％～30％，更优选为20％。
优选地，所述助剂的取值为0％～5％，更优选为2％。
优选地，所述有机和/或无机填料的取值为0％～1％，更优选为0％。进一步优选方面，所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
Figure GDA0002388025390000051
上述中，
聚酯为PET、PBT中的一种或二种；
聚合树脂为选自聚烯烃、环烯烃类共聚物、液晶高分子聚合物、聚苯醚、PEN、聚酰胺中的一种或多种。
如市售的聚烯烃品种：如陶氏化学DOWlex2045,陶氏化学1048P,中国石油化工集团公司DFDA-7042，中国石油化工集团公司DFDA-2001T，北欧化工BA110CF，台湾塑料工业股份有限公司3084H，上海石化F800EPS。
环烯烃类共聚物三井化学APL8008T，APL6509T，APL6013T，APL5014DP宝理化学的TOPAS 8007F-04，TOPAS 5013，TOPAS 6015液晶高分子聚合物宝理化学
Figure GDA0002388025390000052
A130，
Figure GDA0002388025390000053
A430，
Figure GDA0002388025390000054
A150日本东丽公司的L304T40，L304T35H，L304M50以及聚苯醚SE100X-701。聚萘二甲酸乙二醇酯日本帝人TN 8065S，8050SC。
相容剂优选为选自聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝丙烯酸甲酯、聚乙烯接枝马来亚酰胺、聚乙烯接枝马来亚酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、低密度聚乙烯接马来酸酐、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯与乙烯的共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯、共聚物中的一种或多种。
以改善聚合树脂在基体树脂聚酯中的分散性。所述助剂包括常用的那些，如抗紫外剂、耐水解助剂、抗氧剂等，耐水解助剂如东莞市三合化工有限公司，Sanwell AH81。有机和无机填料如为钛白粉等。
本实施方式中，该主绝缘功能膜通过树脂薄膜层与PET挤出拉伸成形法、流延法或者吹塑法等方法，使用现有设备进行生产。树脂薄膜层的厚度为5～200μm，主绝缘功能膜的厚度为100～300μm。
本发明提供一种低成本耐侯型太阳能电池背板，如图2所示，该背板包括依次设置的耐候层7和由主绝缘功能膜构成的主绝缘功能层5，主绝缘功能层5与耐候层7之间通过胶粘剂层6粘结。主绝缘功能层5的厚度为100～300μm，耐候层7的厚度为5～150μm。
该耐候层7可以是含氟膜，也可以是耐紫外线耐湿热改性PET薄膜。
本发明提供一种太阳能电池组件，包括依次层叠设置的外侧保护层、第一封装层、电池片、第二封装层及背板，其中，所述背板为本发明的低成本耐侯型太阳能电池背板。
第二封装层与背板的主绝缘功能层相粘结。第二封装层为白色不透明高反光封装材料，也可以是传统透明的封装材料。
下面将结合具体实施例对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1～7分别提供一种太阳能电池背板，结构如图2所示，它们分别通过胶粘剂层6在主绝缘功能层5的一表面复合耐候层7，其耐候层7采用含氟膜，主绝缘功能层5的结构如图3所示，结构为PET层9及形成在PET层9的上下二表面上的树脂薄膜层8、10。其中，实施例1～7背板的主绝缘功能层5中的PET层9的厚度分别为240μm，树脂薄膜层厚度8、10分别为14μm，胶粘剂层的厚度分别为10μm。
对比例1提供一种太阳能电池背板，其结构为依次层叠设置耐候层、主绝缘功能层和粘接层，耐候层和主绝缘功能层之间通过胶粘剂层粘结，粘接层用于与封装材料相粘结。
对比例2提供一种太阳能电池背板，其结构为依次设置的耐候层和主绝缘功能层，耐候层和主绝缘功能层之间通过胶粘剂层粘结。
对比例1和对比例2背板中的主绝缘功能层与实施例1～7背板中的主绝缘功能层的不同之处在于将上下二表面上的树脂薄膜层替换成PET，其他同实施例1。
各例中主绝缘功能层的树脂薄膜层的组成不一样，如表1所示。
表1为实施例1-7和对比例1-2中树脂薄膜层的组分含量表
Figure GDA0002388025390000071
实施例1～7背板和对比例2的背板分别通过涂布法将胶水涂布在主绝缘功能层上，然后与耐候层复合，采用一步法工艺制成。对比例1的背板通过先将主绝缘功能层的一面与粘接层复合，然后在主绝缘功能层的另一面上涂布胶水，再与耐候层复合，采用两步法工艺制成。
实施例1～7和对比例1～2最终制得的背板成本及性能如表2所示。
表2为实施例1-7、对比例1-2的背板性能测试表
Figure GDA0002388025390000072
Figure GDA0002388025390000081
从表2可以看出，实施例1-7相对于对现有背板(对比例1)成本可以下降约1.5元/m2，具有明显的成本优势。如果现有背板只是简单的减少粘接层(对比例2)，成本虽然与实施例1-7相近，但是与封装胶膜的粘接力在蒸煮24小时后只有13N/mm，低于行业普遍要求的40N/mm。
采用本发明背板的太阳能电池组件，不需要改变组件的结构及加工成形，故成本会相应的下降。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，其特征在于，所述背板包括依次设置的耐候层和由所述主绝缘功能膜构成的主绝缘功能层，所述主绝缘功能层与所述耐候层之间通过胶粘剂粘结，所述主绝缘功能膜的结构为一层或多层树脂薄膜层；或为由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和树脂薄膜层构成的双层结构；或为以聚对苯二甲酸乙二醇酯层为基底，所述基底的上下二个表面分别形成有一层或一层以上树脂薄膜层构成的多层结构；
当所述主绝缘功能膜由一层聚对苯二甲酸乙二醇酯层和所述树脂薄膜层构成的双层结构时，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层通过胶粘剂与所述耐候层粘结；
所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
聚酯 20~50%；
聚合树脂 10~70%；
相容剂 5~50%；
助剂 2~20%；
有机和/或无机填料 0~30%；
其中，
所述聚酯为PET、PBT中的一种或二种；
所述聚合树脂为选自聚烯烃、环烯烃类共聚物、聚苯醚中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，其特征在于：所述树脂薄膜层的原料配方包括以下质量分数的组分：
聚酯 20~50%；
聚合树脂 10~70%；
相容剂 5~30%；
助剂 2~5%；
有机和/或无机填料 0~1%。
3.根据权利要求1所述的耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，其特征在于：所述相容剂为选自聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝丙烯酸甲酯、聚乙烯接枝马来亚酰胺、聚乙烯接枝马来亚酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯三元共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、低密度聚乙烯接马来酸酐、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯和辛烯的共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯与乙烯的共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯、共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，其特征在于：所述助剂包括抗紫外剂、耐水解助剂、抗氧剂、稳定剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐侯型太阳能电池背板用主绝缘功能膜，其特征在于：所述树脂薄膜层的厚度为5 ~ 200 μm。
6.一种耐侯型太阳能电池背板，包含权利要求1~5中任一项权利要求所述主绝缘功能膜。
7.根据权利要求6所述的耐侯型太阳能电池背板，其特征在于：所述背板包括依次设置的耐候层和由所述主绝缘功能膜构成的主绝缘功能层，所述主绝缘功能层与所述耐候层之间通过胶粘剂粘结。
8.根据权利要求6所述的耐侯型太阳能电池背板，其特征在于：所述主绝缘功能层的厚度为100 ~ 300 μm，所述耐候层的厚度为5 ~ 150 μm。
9.一种太阳能电池组件，包括依次层叠设置的外侧保护层、第一封装层、电池片、第二封装层及背板，其中，所述背板为权利要求6~8中任一项权利要求所述的耐侯型太阳能电池背板。
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