CN111169193A - 一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制备方法和应用，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：40%~96%的树脂、4%~60%的蜡；其中，所述的树脂为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、热熔树脂、UV固化树脂、热减粘树脂、转印树脂、水性树脂乳液、热塑性树脂中的一种或多种；所述的蜡为人工蜡和/或合成蜡。本发明的印刷精度高，具备更高的图案密度，能够大幅度的减少线宽及银浆厚度，从而节约银浆用量，并降低光伏电池片的汇流电阻，提高输出功率，符合光伏行业对成本的苛刻要求、对发电效率提升的诉求。

Description

一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制 备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制备方法和应用。
背景技术
正面电极作为太阳能电池的重要组成部分，主要起收集电流的作用，同时对电池的受光面和串联电阻有决定性的影响。因此，正面电极是影响太阳能电池转换效率的重要因素之一。目前还是以银浆为电流搜集材料，电池片主副栅印刷采用丝网印刷，丝网精度最高水平线宽28μm，高度40μm，尺寸已经到了丝网法的极限。新型电池片银浆印刷技术采用凹版印刷方式，印刷精度水平线宽10μm，搭配适当的高宽比，具备更高的图案密度。与丝网印刷比，新的印刷技术可以大幅度的节约银浆用量，降低汇流电阻，提高输出功率，符合光伏行业对成本的严苛要求、对发电效率的提升的诉求。
在凹版印刷银浆过程中，涉及将银浆转移到电池片表面的工序，之前行业内没有相关案例，本发明的转印膜可以有效解决此问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效将银浆转移到电池表面的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶、转印膜及其制备方法和应用。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
本发明的一个目的是提供一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：40％～96％的树脂、4％～60％的蜡；其中，所述的树脂为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、热熔树脂、UV固化树脂、热减粘树脂、转印树脂、水性树脂乳液、热塑性树脂中的一种或多种；所述的蜡为人工蜡和/或合成蜡。
根据一种实施方法，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：40％～95％的热塑性树脂、5％～60％的蜡，其中，所述的热塑性树脂为聚乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、环氧树脂、聚酰胺树脂、苯乙烯系热塑性弹性体(SBS)、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、石油树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种；所述的蜡为聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、精蜡中的一种或几种。
根据该实施方式，所述的转印胶采用有机溶剂进行分散制得转印胶液，从而便于制备转印胶层。
优选地，所述的有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、丁酮、异丙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种。
进一步优选地，所述的有机溶剂的添加质量为所述的转印胶质量的3倍左右。
根据一种优选实施方式，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：80％～94％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5％～15％的聚乙烯蜡、0.5％～5％的成膜剂，其中，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的摩尔含量为10％～45％；所述的聚乙烯蜡的粒径为5～20μm，滴点或熔点为70～125℃。
根据另一种优选实施方式，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：60％～80％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10％～30％的巴西棕榈蜡、5％～10％的精蜡，其中，所述的精蜡的针入度≤6mm。
根据另一种实施方法，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：
Figure BDA0001863077830000021
优选地，所述的聚甲基丙烯酸树脂的数均分子量为30000～200000。
优选地，所述的聚甲基丙烯酸树脂的Tg温度为40～150℃。
优选地，所述的聚甲基丙烯酸树脂的所述的聚甲基丙烯酸树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯，其中，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的质量为所述的聚甲基丙烯酸树脂总质量的90％及以上。
优选地，所述的聚甲基丙烯酸树脂的所述的蜡为聚乙烯蜡和聚丙烯蜡，其中，所述的聚乙烯蜡的质量为所述的蜡总质量的80％及以上。
根据该实施方式，所述的转印胶采用有机溶剂进行分散制得转印胶液，从而便于制备转印胶层。
优选地，所述的有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、丁酮、异丙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种。
进一步优选地，所述的有机溶剂为质量比为1:1～3:0.5～1.5的丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯的混合溶剂。
进一步优选地，所述的有机溶剂的添加质量为所述的转印胶质量的3倍左右。
根据再一种实施方法，按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：75％～90％的水性树脂乳液、5％～20％的水性蜡乳液、0.5～5％的表面活性剂。
优选地，所述的水性树脂乳液为水性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)乳液、水性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)乳液、水性氯乙烯共聚物乳液、水性丙烯酸树脂乳液中的一种或几种。
优选地，所述的水性蜡乳液为水性巴西棕榈蜡乳液。
优选地，所述的表面活性剂为炔二醇表面活性剂，具有润湿、流平、消泡等功能。
根据该实施方式，所述的转印胶采用水进行分散制得转印胶液，从而便于制备转印胶层。
优选地，所述的水的添加质量为所述的转印胶质量的80％～100％。
本发明的另一个目的是提供一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜，所述的转印膜包括依次层叠设置的转印胶层、离型层和基材层，所述的转印胶层由上述转印胶形成。
优选地，所述的离型层的离型力范围是1～50g/25mm，该离型力在20min标准温湿度(23℃±5℃，55％RH±10％)下测试，测试标准：GB/T 25256-2010。
优选地，所述的离型层的材质是有机硅离型层、氟素离型层、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种。
优选地，所述的基材层是PET膜、PI膜、PEN膜、PTFE膜、TPO膜、TPU膜、PP膜、PBT膜、PE膜、PC膜、PMMA膜中的一种或多种。
优选地，所述的基材层的厚度为10～100μm。
优选地，所述的转印膜还包括设置在所述的基材层的另一面上的外层。
进一步优选地，所述的外层的材质是有机硅离型层、氟素离型层、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种。
进一步优选地，所述的外层的离型力范围是50～200g/25mm，该离型力在20min标准温湿度(23℃±5℃，55％RH±10％)下测试，测试标准：GB/T25256-2010。
优选地，所述的转印胶层的厚度为5～10μm。
本发明的第三个目的是提供一种所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜的制备方法，将离型层设置在基材层的一面上，选择性地将外层设置在所述的基材层的另一面上，将所述的转印胶涂布于所述的离型层的表面形成转印胶层。
优选地，所述的涂布的方式为热熔涂布、UV涂布或溶剂涂布。
优选地，所述的转印胶经溶剂分散后涂布于所述的离型层的表面，在60～80℃下烘干，然后在40～50℃下熟化20～30h。
进一步优选地，所述的溶剂为甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、丁酮、异丙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、水中的一种或几种。
进一步优选地，所述的溶剂的添加质量为所述的转印胶质量的3倍左右。
本发明的第四个目的是提供一种所述的转印胶及所述的转印膜在通过凹版印刷将银浆转印至光伏电池片中的应用。
优选地，将通过凹版印刷将银浆转印至光伏电池片上的方法包括如下步骤：
(1)银浆通过凹版印刷转涂至转印膜的转印胶层表面；
(2)将转涂有银浆的转印膜与光伏电池片对位好，然后在50～200℃下热压从而将银浆转印在所述的光伏电池片上，控制热压时间≤2s，压力≤20kg/cm2。
进一步优选地，将经步骤(2)处理后的银浆在600～1000℃下进行烧结，控制所述的光伏电池片上所述的转印胶的残余率＜1％，且无金属成分残留。
进一步优选地，将经步骤(2)处理后的离型层和基材层进行回收。
更为优选地，所述的银浆烧结步骤以及离型层和基材层的回收步骤同时进行。
在凹版印刷银浆过程中，涉及将银浆转移到电池片表面的工序，之前行业内没有相关案例，本发明的转印膜可以有效解决此问题。出于对成本的考量，设计成单层收卷转印膜。通过热压工艺，实现了银浆高精度的转印，贴合时间短、有效提高生产效率。并且胶层不含金属成分及耐高温物质，胶层经过高温易消散。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的印刷精度高，具备更高的图案密度，能够大幅度的减少线宽及银浆厚度，从而节约银浆用量，并降低光伏电池片的汇流电阻，提高输出功率，符合光伏行业对成本的苛刻要求、对发电效率提升的诉求。
附图说明
附图1为实施方式一的转印膜的结构示意图；
附图2为实施方式二的转印膜的结构示意图；
附图3为将银浆转印至光伏电池片上的操作设备结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施方式一
如图1所示，转印膜包括依次层叠设置的转印胶层1、离型层2和基材层3。
离型层2的离型力范围是1～50g/25mm，该离型力在20min标准温湿度(23℃±5℃，55％RH±10％)下测试，测试标准：GB/T 25256-2010。
离型层2的材质是有机硅离型层2、氟素离型层2、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种。
基材层3是PET膜、PI膜、PEN膜、PTFE膜、TPO膜、TPU膜、PP膜、PBT膜、PE膜、PC膜、PMMA膜中的一种或多种。
基材层3的厚度为10～100μm。
转印胶层1的厚度为5～10μm。
实施方式二
如图2所示，基本上与实施方式一相同，不同之处在于，该转印膜还包括设置在基材层3的另一面上的外层4。
外层4的材质是有机硅离型层2、氟素离型层2、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种。
外层4的离型力范围是50～200g/25mm，该离型力在20min标准温湿度(23℃±5℃，55％RH±10％)下测试，测试标准：GB/T 25256-2010。
实施例1
(1)将有机硅离型剂涂布在基材层3的表面形成离型层2，其中，基材层3的材质是PET，厚度为50μm，离型层2的离型力为10～15g/25mm。
(2)将100g EVA、10g聚乙烯蜡、1g成膜剂加入实验瓶中，并加入360g的二甲苯溶解。实验瓶中加入球磨珠，混合均匀后，在球磨机分散1h。
(3)将步骤(2)得到转印胶液涂布于离型层2的表面，在70℃下烘干3min制得转印胶层1，转印胶层1的厚度为10μm，转印胶层1的溶剂残留＜50ppm，出烘箱口的转印胶层1表面无粘性，做单层收卷。
(4)将步骤(3)制得的单层母卷置于45℃熟化24h。
(5)采用如图3所示的操作设备将银浆转印至光伏电池片的表面，具体为：银浆印刷凹版辊4将银浆5转涂至放卷的转印膜6的转印胶层1表面；转印好银浆的转印膜传输至与光伏电池片7对位好后，通过热压头8热压(100℃)，热压时间1sec，压力15kg/cm2；银浆图案转印至光伏电池片上，转移精度误差＜50％；在800℃下进行银浆烧结，控制转印胶的烧结残余率＜1％，无金属成分残留；同时对离型膜进行收卷回收。其中，转印胶的烧结残余率采用TGA测试。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(2)，本实施例的步骤(2)为：将90g聚甲基丙烯酸甲酯、10g聚甲基丙烯酸丁酯、10g醋酸纤维素树脂、4g聚氨酯树脂、5g聚乙烯蜡、1g聚丙烯蜡加入实验瓶中，并加入300g的混合溶剂溶解，其中混合溶剂的质量比例为丁酮：醋酸乙酯：醋酸丁酯＝1:2:1。实验瓶中加入球磨珠，混合均匀后，在球磨机分散1h。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(2)，本实施例的步骤(2)为：将100g乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、30g巴西棕榈蜡、10g针入度≤6mm的精蜡混合，加入320g的二甲苯溶解。实验瓶中加入球磨珠，混合均匀后，在球磨机分散1h。
实施例4
与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(2)，本实施例的步骤(2)为：将45g的水性氯乙烯共聚物乳液、5g的水性蜡乳液、1.5g的表面活性剂和48g的去离子水混合搅拌，分散均匀，研磨至细度2.5um以下。
对实施例1至4制得的电池片，以及采用丝网印刷方式制得的电池片进行最高水平线宽、银浆用量以及电池片功率的测试，线宽测试设备：KEYENCE，VHX-1000显微镜；银浆用量：分析天平；电池片功率：陕西众槮太阳能组件测试仪，型号：XJCM-11A+。测试结果如表1。
表1
Figure BDA0001863077830000071
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的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内。

Claims (21)

1.一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：40%~96%的树脂、4%~60%的蜡；其中，所述的树脂为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、热熔树脂、UV固化树脂、热减粘树脂、转印树脂、水性树脂乳液、热塑性树脂中的一种或多种；所述的蜡为人工蜡和/或合成蜡。
2.根据权利要求1所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：40%~95%的热塑性树脂、5%~60%的蜡，其中，所述的热塑性树脂为聚乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂、聚酰胺树脂、苯乙烯系热塑性弹性体、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物、石油树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚乙烯醇中的一种或几种；所述的蜡为聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、精蜡中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：80%~94%的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5%~15%的聚乙烯蜡、0.5%~5%的成膜剂，其中，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的摩尔含量为10%~45%；所述的聚乙烯蜡的粒径为5~20μm，滴点或熔点为70~125℃。
4.根据权利要求2所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：60%~80%的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10%~30%的巴西棕榈蜡、5%~10%的精蜡，其中，所述的精蜡的针入度≤6mm。
5.根据权利要求1所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：
聚甲基丙烯酸树脂 75%~83.5%；
醋酸纤维素树脂 5%~8.5%；
聚氨酯树脂 1%~3.5%；
蜡 5%~15%。
6.根据权利要求5所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸树脂的数均分子量为30000~200000，Tg温度为40~150℃。
7.根据权利要求5所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯，其中，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的质量为所述的聚甲基丙烯酸树脂总质量的90%及以上。
8.根据权利要求5所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：所述的蜡为聚乙烯蜡和聚丙烯蜡，其中，所述的聚乙烯蜡的质量为所述的蜡总质量的80%及以上。
9.根据权利要求1所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：按质量百分比计，所述的转印胶的原料组分包括：75%~90%的水性树脂乳液、5%~20%的水性蜡乳液、0.5~5%的表面活性剂。
10.根据权利要求9所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印胶，其特征在于：所述的水性树脂乳液为水性乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、水性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物乳液、水性氯乙烯共聚物乳液、水性丙烯酸树脂乳液中的一种或几种；所述的水性蜡乳液为水性巴西棕榈蜡乳液；所述的表面活性剂为炔二醇表面活性剂。
11.一种光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜，其特征在于：所述的转印膜包括依次层叠设置的转印胶层（1）、离型层（2）和基材层（3），所述的转印胶层（1）由权利要求1至10中任一项所述的转印胶形成。
12.根据权利要求11所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜，其特征在于：所述的离型层（2）的离型力范围是1~50g/25mm，材质是有机硅离型层（2）、氟素离型层（2）、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种；所述的基材层（3）是PET膜、PI膜、PEN膜、PTFE膜、TPO膜、TPU膜、PP膜、PBT膜、PE膜、PC膜、PMMA膜中的一种或多种，所述的基材层（3）的厚度为10~100μm。
13.根据权利要求11所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜，其特征在于：所述的转印膜还包括设置在所述的基材层（3）的另一面上的外层（4），所述的外层（4）的材质是有机硅离型层（2）、氟素离型层（2）、乙烯类、蜡类及碳油类中的一种，所述的外层（4）的离型力范围是50~200g/25mm。
14.根据权利要求11所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜，其特征在于：所述的转印胶层（1）的厚度为5~10μm。
15.一种如权利要求11至14中任一项所述的光伏电池片银浆凹版印刷制程用转印膜的制备方法，其特征在于：将离型层（2）设置在基材层（3）的一面上，选择性地将外层（4）设置在所述的基材层（3）的另一面上，将所述的转印胶涂布于所述的离型层（2）的表面形成转印胶层（1）。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于：所述的涂布的方式为热熔涂布、UV涂布或溶剂涂布。
17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于：所述的转印胶经溶剂分散后涂布于所述的离型层（2）的表面，在60~80℃下烘干，然后在40~50℃下熟化20~30h。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、丁酮、异丙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、水中的一种或几种。
19.一种如权利要求1至10中任一项所述的转印胶及权利要求11至14中任一项所述的转印膜在通过凹版印刷将银浆转印至光伏电池片中的应用。
20.根据权利要求19所述的应用，其特征在于：包括如下步骤：
（1）银浆通过凹版印刷转涂至转印膜的转印胶层（1）表面；
（2）将转涂有银浆的转印膜与光伏电池片对位好，然后在50~200℃下热压从而将银浆转印在所述的光伏电池片上，控制热压时间≤2s，压力≤20kg/cm2。
21.根据权利要求20所述的应用，其特征在于：将经步骤（2）处理后的银浆在600~1000℃下进行烧结，控制所述的光伏电池片上所述的转印胶的残余率＜1%。
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