CN109912915A - 一种高耐性太阳能电池背膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高耐性的太阳能电池板的背膜及其制备方法，原料包括：二氧化钛、柠檬酸钠、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸、甲基丙稀酸甲酯、氯化钙、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸和纤维素。制备方法是先对二氧化钛进行改性，再将其与复合体系混合熔融，最后经模压成型得到背膜。本发明的太阳能电池背膜具有良好的热稳定性、力学性能、耐候性和粘结性，可以用作新型太阳能背膜材料，以替代原来以聚氟乙烯为基体的太阳能电池背膜。

Description

一种高耐性太阳能电池背膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种高耐性的太阳能电池板的背膜。

背景技术

太阳能电池产业在当前的可再生能源日益制约着国际社会经济发展瓶颈的严峻形势下正以较快的速度在发展。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。目前我国太阳能电池产业除太阳能电池背膜以外其他组件全部实现国产化，太阳能电池背膜(太阳能电池背板膜)起着保护光伏组件中的电池片的作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。

太阳电池背膜主要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。其中含氟背膜又分双面含氟(如TPT)与单面含氟(如TPE)两种；而不含氟的背膜则多通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成。目前，商用晶硅太阳电池组件的使用要求为25年，而背膜作为直接与外环境大面积接触的光伏封装材料，其应具备卓越的耐长期老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。因此，背膜要在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面满足太阳电池组件25年的环境考验。

太阳能电池背膜作为一类重要的封装材料，其技术要求相当高，加之相关原材料长期受到国外氟化工巨头的专利技术制约，时至今日国产化程度仍极低。太阳能电池背膜为聚氟乙烯复合膜，具有三层结构-聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯(PVF/PET/PVF)，存在粘结力差，易发生剥离现象，大大降低产品的使用性能。因此，开发一类不使用胶粘剂，具有较高一体化程度和优异耐候性的低成本、高品质背板膜产品是目前技术发展的主要方向和趋势。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高耐性的太阳能电池板的背膜及其制备方法，该背膜具有良好的热稳定性、力学性能、耐候性和粘结性。

本发明一方面提供一种高耐性的太阳能电池板的背膜，原料以重量份计包括：二氧化钛10～20份、柠檬酸钠3～7份、硅烷偶联剂2～8份、卵磷脂2～5份、碳酸钠3～7份、十二烷基硫酸钠2～8份、过硫酸钾2～6份、二乙烯基苯3～9份、甘油4～10份、硬脂酸2～7份、甲基丙稀酸甲酯3～9份、氯化钙2～6份、聚偏氟乙烯10～20份、聚甲基丙烯酸甲酯10～20份、多元醇4～11份、聚乳酸3～9份，纤维素2～4份。

基于以上技术方案，优选的，所述二氧化钛的粒径在200～400μm。

基于以上技术方案，优选的，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种。

基于以上技术方案，优选的，所述多元醇为二甘醇、新戊二醇、1,3-丁二醇或甲基丙二醇中的一种。

基于以上技术方案，优选的，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。

本发明另一方面提供一种上述高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至700～800℃保温1～4h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和纤维素加至甲苯中，超声分散，110～130℃反应12～24h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至70～90℃保温反应2～5h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在170～210℃、50～80rpm条件下熔融共混15～25min，共混物经模压成型，得到背膜。

基于以上技术方案，优选的，所述步骤1中稀盐酸的浓度是3～5v/v％。

基于以上技术方案，优选的，所述步骤2中超声分散条件为20～50KHz、20～30min。

基于以上技术方案，优选的，所述步骤2中干燥温度为80～100℃。

有益效果

本发明的太阳能电池背膜具有良好的热稳定性、力学性能、耐候性和粘结性，可以用作新型太阳能背膜材料。

具体实施方式

实施例1

一种高耐性的太阳能电池板的背膜，原料以重量份计包括：二氧化钛10份、柠檬酸钠3份、硅烷偶联剂2份、卵磷脂2份、碳酸钠3份、十二烷基硫酸钠2份、过硫酸钾2份、二乙烯基苯3份、甘油4份、硬脂酸2份、甲基丙稀酸甲酯3份、氯化钙2份、聚偏氟乙烯10份、聚甲基丙烯酸甲酯10份、多元醇4份、聚乳酸3份，羟丙基甲基纤维素2份；其中，二氧化钛的粒径在200μm，硅烷偶联剂为KH550，多元醇为二甘醇。

所述高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至700℃保温4h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和羟丙基甲基纤维素加至甲苯中，超声分散，110℃反应24h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至70℃保温反应5h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在170℃、50rpm条件下熔融共混25min，共混物经模压成型，得到背膜；其中，步骤1中稀盐酸的浓度是3v/v％；步骤2中超声分散条件为20KHz、30min，干燥温度为80℃。

实施例2

一种高耐性的太阳能电池板的背膜，原料以重量份计包括：二氧化钛14份、柠檬酸钠5份、硅烷偶联剂7份、卵磷脂3份、碳酸钠6份、十二烷基硫酸钠6份、过硫酸钾5份、二乙烯基苯8份、甘油7份、硬脂酸4份、甲基丙稀酸甲酯6份、氯化钙3份、聚偏氟乙烯15份、聚甲基丙烯酸甲酯13份、多元醇6份、聚乳酸8份，羟丙基甲基纤维素3份；其中，二氧化钛的粒径在300μm，硅烷偶联剂为KH560，多元醇为1,3-丁二醇。

所述高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至750℃保温3h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和羟丙基甲基纤维素加至甲苯中，超声分散，120℃反应15h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至80℃保温反应4h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在190℃、60rpm条件下熔融共混20min，共混物经模压成型，得到背膜；其中，步骤1中稀盐酸的浓度是4v/v％；步骤2中超声分散条件为40KHz、25min，干燥温度为90℃。

实施例3

一种高耐性的太阳能电池板的背膜，原料以重量份计包括：二氧化钛18份、柠檬酸钠6份、硅烷偶联剂7份、卵磷脂3份、碳酸钠5份、十二烷基硫酸钠6份、过硫酸钾5份、二乙烯基苯8份、甘油7份、硬脂酸3份、甲基丙稀酸甲酯4份、氯化钙5份、聚偏氟乙烯12份、聚甲基丙烯酸甲酯15份、多元醇8份、聚乳酸7份，羟乙基纤维素4份。其中，二氧化钛的粒径在200μm，硅烷偶联剂为KH570，多元醇为甲基丙二醇。

所述高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至700℃保温4h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和羟乙基纤维素加至甲苯中，超声分散，110℃反应24h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至70℃保温反应5h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在170℃、50rpm条件下熔融共混25min，共混物经模压成型，得到背膜；其中，步骤1中稀盐酸的浓度是3v/v％；步骤2中超声分散条件为20KHz、30min，干燥温度为80℃。

实施例4

一种高耐性的太阳能电池板的背膜，原料以重量份计包括：二氧化钛20份、柠檬酸钠7份、硅烷偶联剂8份、卵磷脂5份、碳酸钠7份、十二烷基硫酸钠8份、过硫酸钾6份、二乙烯基苯9份、甘油10份、硬脂酸7份、甲基丙稀酸甲酯9份、氯化钙6份、聚偏氟乙烯20份、聚甲基丙烯酸甲酯20份、多元醇11份、聚乳酸9份，羟乙基纤维素2份；其中，二氧化钛的粒径在200μm，硅烷偶联剂为KH550，多元醇为二甘醇。

所述高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至800℃保温1h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和羟乙基纤维素加至甲苯中，超声分散，130℃反应12h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至90℃保温反应2h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在210℃、80rpm条件下熔融共混15min，共混物经模压成型，得到背膜。；其中，步骤1中稀盐酸的浓度是5v/v％；步骤2中超声分散条件为50KHz、20min，干燥温度为100℃。

对比例1

与实施例1的区别在于：原料中不包括柠檬酸钠，其他步骤相同。

对比例2

与实施例1的区别在于：原料中不包括纤维素，其他步骤相同。

实施例5

将实施例1-4和对比例1-2进行性能测试，其结果如下：

由上表可知，本发明的太阳能电池背膜具有良好的热稳定性、力学性能、耐候性和粘结性，可以用作新型太阳能背膜材料，以替代原来以聚氟乙烯为基体的太阳能电池背膜。从对比例1和2可知，柠檬酸钠和纤维素的加入会影响背膜材料的性能，这可能是因为柠檬酸钠和在二氧化钛表面形成一层薄膜，从而避免了二氧化钛的团聚，提高了它的分散性能，并提高背膜的粘结性能。

Claims (9)

1.一种高耐性的太阳能电池板的背膜，其特征在于：原料以重量份计包括：二氧化钛10～20份、柠檬酸钠3～7份、硅烷偶联剂2～8份、卵磷脂2～5份、碳酸钠3～7份、十二烷基硫酸钠2～8份、过硫酸钾2～6份、二乙烯基苯3～9份、甘油4～10份、硬脂酸2～7份、甲基丙稀酸甲酯3～9份、氯化钙2～6份、聚偏氟乙烯10～20份、聚甲基丙烯酸甲酯10～20份、多元醇4～11份、聚乳酸3～9份，纤维素2～4份。

2.根据权利要求1所述的背膜，其特征在于：二氧化钛的粒径在200～400μm。

3.根据权利要求1所述的背膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种。

4.根据权利要求1所述的背膜，其特征在于：所述多元醇为二甘醇、新戊二醇、1,3-丁二醇或甲基丙二醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的背膜，其特征在于，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。

6.一种权利要求1所述的高耐性的太阳能电池板的背膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，取二氧化钛、柠檬酸钠，混合后置于石英舟，升温至700～800℃保温1～4h，放冷，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀二氧化钛；

步骤2，将刻蚀二氧化钛、硅烷偶联剂、卵磷脂、碳酸钠和纤维素加至甲苯中，超声分散，110～130℃反应12～24h，反应物用乙醇离心洗涤，干燥，得到改性二氧化钛；

步骤3，将改性二氧化钛、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、二乙烯基苯、甘油、硬脂酸混合，球磨，在搅拌条件下加入甲基丙稀酸甲酯、氯化钙，升温至70～90℃保温反应2～5h，反应物用甲苯洗涤至恒重，得到复合粒子；

步骤4，将复合粒子、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、多元醇、聚乳酸混合，在170～210℃、50～80rpm条件下熔融共混15～25min，共混物经模压成型，得到背膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1中稀盐酸的浓度是3～5v/v％。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2中超声分散条件为20～50KHz、20～30min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2中干燥温度为80～100。