CN109585585B - 一种太阳能电池板用表面封装膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池板用表面封装膜，包括聚酯薄膜基材层，所述聚酯薄膜基材层包括上表面和下表面，在所述上表面通过UV转印方式形成表面磨砂层，所述下表面涂覆有胶粘剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。本发明还公开了太阳能电池板用表面封装膜的制备方法。本发明所述的太阳能电池板用表面封装膜是一种柔性的薄膜太阳能电池用磨砂聚酯薄膜，具有高的透光率、优异的耐候性能以及良好的物理机械性能，该薄膜用于太阳能电池板的表面封装。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及太阳能电池用的封装膜及其制备方法。
背景技术
太阳能是自然界中普遍存在而简便易得的一种能源，同时具有清洁环保、可再生等优势。太阳能的一个重要利用形式是太阳能光伏发电站，主要倚靠太阳能电池组串并联形成组件，将吸收的太阳能转化为电能加以利用。目前占据主流的太阳能电池种类主要有三种，即单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池，以及非晶硅太阳能电池。
有机薄膜太阳能电池的出现使得太阳能薄膜电池板的生产成本进一步降低，产品具有了更好的柔韧性，功能也日趋强大，同时实现了大面积制造和光能转化率的进一步提高，使太阳能电池的市场应用前景更加广阔。薄膜太阳能电池板工艺的不断发展，使得其产品日渐趋向于质量轻、体积小，但转化率高、功能强大、适用环境条件范围广。
太阳能电池板的结构通常由表面盖膜层、以EVA为代表的封装材料层、电池片、以EVA为代表的封装材料、背板组成。盖膜材料的要求为：透光率高、耐候性好，具备一定的物理机械性能形成对整个太阳能电池板的表面防护。目前普遍使用的材料有以PET为代表的聚酯薄膜，以ETFE为代表的氟素薄膜以及聚酰亚胺等光学薄膜材料。
中国发明专利申请CN103897366A提供了一种柔性或薄膜太阳能电池用光固化聚酯膜以及制备方法，该聚酯膜的组成如下：聚酯树脂100，纳米铝粉0.001～0.1，光固化剂0.5～1.25，抗氧剂0.1～0.2，紫外光吸收剂0.1～0.2，胺类光稳定剂0.1～0.2，聚酯薄膜采用的制备方法为流延法，由此制备的聚酯薄膜虽然具备高的透光率，但是由于聚酯材料表面硬度不高，若作为表面盖膜材料在后续使用过程中容易出现刮花、划伤甚至损坏等问题，另一方面采用流延工艺薄膜的力学强度也不高，也容易造成薄膜在后续使用过程中的损坏。
中国专利CN208014714U提出了一种用于太阳能电池板用磨砂薄膜，该实用新型提出的磨砂薄膜，是由聚酯薄膜、硬化(HC)层以及胶粘层组成。该薄膜改善了聚酯薄膜的表面硬度和抗冲击性能，但是其工艺比较复杂，另外叠加了多层胶粘层后材料的透光率也会出现较大程度的下降。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种太阳能电池板用表面封装膜，是一种柔性或薄膜太阳能电池用磨砂聚酯薄膜，具有高的透光率、优异的耐候性能以及良好的物理机械性能，该薄膜用于太阳能电池板的表面封装材料。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池板用表面封装膜的制备方法，制备过程中不使用任何有机溶剂，采用光固化工艺具有高效、节能、环保等优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种太阳能电池板用表面封装膜，包括聚酯薄膜基材层，所述聚酯薄膜基材层包括上表面和下表面，在所述上表面通过UV转印方式形成表面磨砂层，所述下表面涂覆有胶粘剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。
作为进一步的方案，本发明所述的聚酯薄膜基材层为通过双向拉伸工艺制备而成的聚酯薄膜，聚酯薄膜基材层的厚度为25-250μm。
作为进一步的方案，本发明所述的表面磨砂层的原料由以重量百分比计算的以下组分组成：
丙烯酸类树脂60～80wt％、
光聚合单体10～40wt％、
光引发剂1～5wt％、
抗氧剂0.1～0.5wt％、
紫外光吸收剂0.1～0.5wt％、
胺类光稳定剂0.1～0.5wt％、
表面活性剂0.05～0.5wt％。
作为进一步的方案，本发明所述的丙烯酸类树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯树脂中的一种或两种以上混合；所述丙烯酸类树脂满足灯管波长λ＝340nm条件下的QUV测试1000小时△b<10。
作为进一步的方案，本发明所述的光聚合物单体为四氢呋喃丙烯酸酯，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或两种以上混合；所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、安息香苯甲醚、苯酰甲酸酯类混合物、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或两种以上混合；所述抗氧化剂为分解型抗氧剂、自由基清除型抗氧剂或金属减活型抗氧剂中的一种；所述紫外光吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种；所述胺类光稳定剂选自哌啶衍生物、咪唑酮衍生物或氮杂环烷酮衍生物；所述表面活性剂选自二甲基聚硅氧烷共聚物，聚硅氧烷-聚醚共聚物或聚醚改性聚硅氧烷。
作为进一步的方案，本发明所述的聚酯薄膜基材层的下表面与胶粘剂层之间经过电晕处理形成电晕处理层。
一种太阳能电池板用表面封装膜的制备方法，包括
涂胶步骤：将表面磨砂层的原料混合均匀后涂覆在聚酯薄膜基材层上表面形成涂胶层；
贴合步骤：将上述涂胶后的聚酯薄膜基材层与具有磨砂纹理结构的辊筒紧密贴合，涂胶层贴合在辊筒上；
UV光固化步骤：采用UV光固化设备进行照射辊筒，涂胶层由液体转变为固体从而复制出辊筒上的纹路，形成磨砂效果层；
脱模步骤：将聚酯薄膜基材层从辊筒上脱出，在聚酯薄膜基材层表面形成表面磨砂层；
后处理步骤：在聚酯薄膜基材层的下表面涂覆胶粘剂形成粘胶剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。
作为进一步的方案，本发明所述的后处理步骤中，电晕的功率为2～10KW。
作为进一步的方案，本发明所述的UV光固化步骤中，照射条件为波长为365nm～395nm，光密度范围为12～30W/cm2。
作为进一步的方案，本发明所述的涂粘胶剂步骤中，通过流延或网纹辊或刮刀的方式涂胶，涂胶厚度为0.02～0.2mm。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明所述的太阳能电池板用表面封装膜具有高的透光率、优异的耐候性能以及良好的物理机械性能；
2.本发明所述的太阳能电池板用表面封装膜的制备方法中不使用任何有机溶剂，采用光固化工艺具有高效、节能、环保等优点；
3.本发明所述的太阳能电池板用表面封装膜用于太阳能电池板的表面封装材料，可以获得美观、经久耐用的太阳能电池板。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
本发明所述的太阳能电池板用表面封装膜，包括聚酯薄膜基材层，所述聚酯薄膜基材层包括上表面和下表面，在所述上表面通过UV转印方式形成表面磨砂层，所述下表面涂覆有胶粘剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。
聚酯，由多元醇和多元羧酸缩聚而成的聚合物的总称，常见的有：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯材料具有很好的光学性能和耐候性，优良的耐磨耗、尺寸稳定性、电绝缘性等优点。优选的，本发明所述的聚酯薄膜基材层为通过双向拉伸工艺制备而成的聚酯薄膜，聚酯薄膜基材层的厚度为25-250μm。这种聚酯薄膜具有强度高、刚性好、透明、光泽度高等特点；具有极好的耐磨性、耐折叠性、耐针孔性和抗撕裂性等；热收缩性极小具体可以选择的如BOPET、BOPEN。
在本发明中，表面磨砂层是通过UV转印的方式在聚酯薄膜基材表面形成的，表面磨砂层一方面提高聚酯薄膜的表面硬度，改善薄膜材料的耐刮、耐磨等性能，另外提高聚酯薄膜的耐候性能，延长聚酯薄膜的使用寿命。优选的，本发明所述的表面磨砂层的原料由以重量百分比计算的以下组分组成：
丙烯酸类树脂60～80wt％、
光聚合单体10～40wt％、
光引发剂1～5wt％、
抗氧剂0.1～0.5wt％、
紫外光吸收剂0.1～0.5wt％、
胺类光稳定剂0.1～0.5wt％、
表面活性剂0.05～0.5wt％。
进一步的，本发明所述的丙烯酸类树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯树脂中的一种或两种以上混合；所述丙烯酸类树脂满足灯管波长λ＝340nm条件下的QUV测试1000小时△b<10。
本发明所述的光聚合单体用于降低树脂体系的粘度，要求为具有良好耐候性能的丙烯酸酯化合物，根据丙烯酸酯结构在整个分子结构中的数量分为单官能度、双官能度、三官能度以及多官能度单体。优选的，本发明所述的光聚合物单体为四氢呋喃丙烯酸酯，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或两种以上混合。本发明所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、安息香苯甲醚、苯酰甲酸酯类混合物、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或两种以上混合。本发明所述的抗氧化剂为过氧化物分解型抗氧剂，如二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸锌等；或者自由基清除型抗氧剂，如N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪等；或者金属减活型抗氧剂，如苯并三氮唑衍生物和巯基苯并噻唑衍生物三类具体可以选择的有产品型号为101、102、1010、1076P等，或者亚磷酸酯类168、201、202、203、204等以及复合型抗氧化剂501等。本发明所述的紫外光吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种；具体可以选择10、11、12、51、52,40、41FD、45，109、234、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83等。本发明所述的胺类光稳定剂是一类具有空间阻碍的有机胺类化合物。受阻胺对高聚物和有机化合物的光氧降解反应有很好的抑制效果，是一类性能优良的光稳定剂；具体可以选自哌啶衍生物、咪唑酮衍生物或氮杂环烷酮衍生物。本发明所述的表面活性剂选自二甲基聚硅氧烷共聚物，聚硅氧烷-聚醚共聚物或聚醚改性聚硅氧烷，包括润湿剂、流平剂、消泡剂等一种或者几种组合，具体可以选择的表面活性剂有产品型号为BYK333、BYK378、BYK-UV3505、BYK3455、BYK-UV3535、BYK1790、BYK1799等。
作为进一步的方案，本发明所述的聚酯薄膜基材层的下表面与胶粘剂层之间经过电晕处理形成电晕处理层。
一种太阳能电池板用表面封装膜的制备方法，包括
涂胶步骤：将表面磨砂层的原料混合均匀后涂覆在聚酯薄膜基材层上表面形成涂胶层；
贴合步骤：将上述涂胶后的聚酯薄膜基材层与具有磨砂纹理结构的辊筒紧密贴合，涂胶层贴合在辊筒上；
UV光固化步骤：采用UV光固化设备进行照射辊筒，涂胶层由液体转变为固体从而复制出辊筒上的纹路，形成磨砂效果层；
脱模步骤：将聚酯薄膜基材层从辊筒上脱出，在聚酯薄膜基材层表面形成表面磨砂层；
后处理步骤：在聚酯薄膜基材层的下表面涂覆胶粘剂形成粘胶剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。
作为进一步的方案，本发明所述的后处理步骤中，电晕的功率为2～10KW。
作为进一步的方案，本发明所述的UV光固化步骤中，照射条件为波长为365nm～395nm，光密度范围为12～30W/cm2。
作为进一步的方案，本发明所述的涂粘胶剂步骤中，通过流延或网纹辊或刮刀的方式涂胶，涂胶厚度为0.02～0.2mm。
以下是本发明的具体实施例，下属实施例中所涉及的原料、设备等除了本发明特别限定以外，均可以通过商业渠道获得。
实施例1
酯薄膜基材层为0.188mm厚度的BOPET膜，表面磨砂层的组成为：丙烯酸酯树脂EB4820树脂:76.4wt％、光聚合单体HDDA:20wt％、光引发剂184:2wt％、抗氧剂1010：0.2wt％、紫外光吸收剂292：0.5wt％、胺类光稳定剂UV-144:0.2wt％、润湿剂BYK3455:0.5wt％，消泡剂BYK1799:0.2wt％，搅拌分散均匀后，采用UV转印的工艺形成表面磨砂层，随后在BOPET基材的背面采用夹缝涂布的方式涂布上厚度为：0.02mm的240聚酯粘结剂层。对产品的表面进行硬度、耐磨、耐候性等性能测试，测试结果如表1所示。采用该薄膜通过与EVA、太阳能电池片、背板等材料进行真空热压制备出封装好；的太阳能电池板，对压合后的产品进行剥离强度测试，测试结果如表1所示。
实施例2
酯薄膜基材层为0.125mm厚度的BOPEN膜，表面磨砂层的组成为：聚丙烯酸酯树脂EB8405树脂:65.4wt％、光聚合单体THFA:30wt％、光引发剂754:3wt％、抗氧剂1010：0.2wt％、紫外光吸收剂UV-1130：0.2wt％、胺类光稳定剂UV-123:0.5wt％、流平剂BYK333:0.5wt％，消泡剂BYK1790:0.2wt％，搅拌分散均匀后，采用UV转印的工艺形成表面磨砂层，随后在BOPET基材的背面采用夹缝涂布的方式涂布上厚度为：0.02mm的GK360聚酯粘结剂层。对产品的表面进行硬度、耐磨、耐候性等性能测试，测试结果如表1所示。采用该薄膜通过与EVA、太阳能电池片、背板等材料进行真空热压制备出封装好的太阳能电池板，对压合后的产品进行剥离强度测试，测试结果如表1所示。
实施例3
酯薄膜基材层为0.05mm厚度的BOPEN膜，表面磨砂层的组成为：丙烯酸酯树脂EB8701树脂:55.1wt％、光聚合单体CHFA:40wt％、光引发剂184:2wt％,光引发剂TPO：1wt％、抗氧剂1010：0.2wt％、紫外光吸收剂UV-1130：0.2wt％、胺类光稳定剂UV-123:0.5wt％、润湿剂BYK3455：0.5wt％，流平剂BYK3505:0.5wt％，搅拌分散均匀后，采用UV转印的工艺形成表面磨砂层，随后在BOPEN基材的背面采用电晕处理，功率为4kW，处理后材料的表面张力达因值为42dynes。对产品的表面进行硬度、耐磨、耐候性等性能测试，测试结果如表1所示。采用该薄膜通过与EVA、太阳能电池片、背板等材料进行真空热压制备出封装好的太阳能电池板，对压合后的产品进行剥离强度测试，测试结果如表1所示。
表1：太阳能电池板用表面封装膜性能测试结果
对本领域的技术人员来说，可如以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池板用表面封装膜，包括聚酯薄膜基材层，其特征在于，所述聚酯薄膜基材层包括上表面和下表面，在所述上表面通过UV转印方式形成表面磨砂层，所述下表面涂覆有胶粘剂层或经过电晕处理形成电晕处理层；
所述表面磨砂层的原料由以重量百分比计算的以下组分组成：
丙烯酸类树脂60～80wt％、
光聚合单体10～40wt％、
光引发剂1～5wt％、
抗氧剂0.1～0.5wt％、
紫外光吸收剂0.1～0.5wt％、
胺类光稳定剂0.1～0.5wt％、
表面活性剂0.05～0.5wt％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板用表面封装膜，所述聚酯薄膜基材层为通过双向拉伸工艺制备而成的聚酯薄膜，聚酯薄膜基材层的厚度为25-250μm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板用表面封装膜，其特征在于，所述丙烯酸类树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯树脂中的一种或两种以上混合；所述丙烯酸类树脂满足灯管波长λ＝340nm条件下的QUV测试1000小时△b<10。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池板用表面封装膜，其特征在于，所述光聚合单体为四氢呋喃丙烯酸酯，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或两种以上混合；所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、安息香苯甲醚、苯酰甲酸酯类混合物、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或两种以上混合；所述抗氧剂为分解型抗氧剂、自由基清除型抗氧剂或金属减活型抗氧剂中的一种；所述紫外光吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种；所述胺类光稳定剂选自哌啶衍生物、咪唑酮衍生物或氮杂环烷酮衍生物；所述表面活性剂选自二甲基聚硅氧烷共聚物，聚硅氧烷-聚醚共聚物或聚醚改性聚硅氧烷。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的太阳能电池板用表面封装膜的制备方法，其特征在于，包括
涂胶步骤：将表面磨砂层的原料混合均匀后涂覆在聚酯薄膜基材层上表面形成涂胶层；
贴合步骤：将上述涂胶后的聚酯薄膜基材层与具有磨砂纹理结构的辊筒紧密贴合，涂胶层贴合在辊筒上；
UV光固化步骤：采用UV光固化设备进行照射辊筒，涂胶层由液体转变为固体从而复制出辊筒上的纹路，形成磨砂效果层；
脱模步骤：将聚酯薄膜基材层从辊筒上脱出，在聚酯薄膜基材层表面形成表面磨砂层；
后处理步骤：在聚酯薄膜基材层的下表面涂覆胶粘剂形成胶粘剂层或经过电晕处理形成电晕处理层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中，电晕的功率为2～10KW。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述UV光固化步骤中，照射条件为波长为365nm～395nm，光密度范围为12～30W/cm2。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述涂胶步骤中，通过流延或网纹辊或刮刀的方式涂胶，涂胶层厚度为0.02～0.2mm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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