CN114752321A - 一种ibc太阳能电池组件用粘结性薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜及其制备方法，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂95‑105份、第二聚烯烃树脂20‑50份、粘结性树脂20‑50份和功能母粒10‑30份。本发明的粘结性薄膜可替代常规PET基材的使用，粘结性薄膜粘酸碱性能较好，在铜箔化学蚀刻中起到了支撑作用，同时在蚀刻后的电路与电池粘结中，在减少或避免了导电胶的情况下实现定位粘结的作用。

Description

一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜及其制备方法。
背景技术
随着技术的不断革新N型高效单晶硅电池优势逐渐显现,具有优异的光利用率的叉指背接触(IBC)太阳电池结构被认为是高效晶硅太阳电池研发的必要条件。IBC电池的结构特点在于正面无栅线、正负电极均在背面形成交叉排列结构。这种正面无遮挡结构完全消除了栅线电极造成的遮蔽损耗,实现入射光子的最大利用化,从而有效提高电池效率和发电量。
目前IBC电池结构由铜箔复合PET后进行化学蚀刻成线路，蚀刻良品率较低，导电胶和PET的原料成本过高，从而导致IBC电池组件发展受阻。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，该粘结性薄膜可替代常规PET基材的使用，粘结性薄膜粘酸碱性能较好，在铜箔化学蚀刻中起到了支撑作用，同时在蚀刻后的电路与电池粘结中，在减少或避免了导电胶的情况下实现定位粘结的作用。
本发明的另一目的在于提供一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，有利于工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂95-105份、第二聚烯烃树脂20-50份、粘结性树脂20-50份和功能母粒10-30份。
本发明采用上述配比的第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂制得的粘结性薄膜粘酸碱性、耐候性和抗水解能好，阻隔性能优。而且中采用的粘结性树脂具有良好的热粘合性、耐候性和耐腐蚀性，同与第一聚烯烃树脂和第二聚烯烃树脂有良好的相容性，通过上述原料的复合可显著提升最终制得粘结性薄膜与电池片、铜网的粘结力，在减少或避免了导电胶的情况下实现定位粘结的作用。
优选的，所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂10-20份、光稳定剂10-20份、偶联剂5-10份和交联剂5-10份。
本发明中的功能母粒包通过采用上述原料以及配比，而得到的功能母粒包具有很好的耐候性和耐水汽透过性能；抗氧化性、疏水性、耐候性和一定的抗紫外线性；其中通过添加光稳定剂可使功能母粒包具有一定的抗紫外线性，而疏水助剂的加入使其具有良好的疏水性能，抗氧剂的加入不仅增加了功能母粒包的抗氧化性能，而且还使其具有一定的耐候性，通过将功能母粒包添加到粘结性薄膜的原料中配合第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂可使制得粘结性薄膜的综合性能得到进一步提升。而所采用的具体第一聚烯烃树脂和第二聚烯烃树脂可以在一定程度提高粘结性薄膜的拉伸强度。
优选的，所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均为聚乙烯、氯化聚乙烯、交联聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-环烯烃共聚物、聚丙烯中的一种或多种，更优选的，所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均由氯化聚乙烯、交联聚乙烯和聚丙烯按照重量比为0.8-1.2:0.6-1.0:0.4-0.8组成的混合物。
本发明中需要严格控制采用的第一聚烯烃树脂和第二聚烯烃树脂的质量份，以及具体种类的配比，若质量份过少将降低制品整体极性，影响对极性水汽分子的阻隔性，若质量份过大将减少其他各原料的占比，不利于提高粘结性薄膜的粘结力；而第一聚烯烃树脂和第二聚烯烃树脂所采用的具体聚烯烃树脂的组成可以在一定程度提粘结性薄膜的拉伸强度，剥离强度等力学性能。
优选的，所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物和/或聚乙烯醇缩丁醛；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为15-85％。
本发明采用上述具体粘结性树脂制得的粘结性薄膜耐候性和抗水解能好，阻隔性能优异，而本发明中所采用的具体的粘结性树脂具有优异的粘结性、耐候性和耐腐蚀性，由于控制乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为15-85％，其用于导线载体薄膜有着更好的特性要求。
优选的，所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸三苯酯、硫代二丙酸双酯中至少一种；更优选的，所述抗氧剂是由芳香胺类抗氧剂、亚磷酸三苯酯和硫代二丙酸双酯按照重量比为0.6-1.0:0.8-1.2:0.4-0.8组成的混合物。
本发明采用上述配比的抗氧剂可以延缓或抑制材料氧化过程的进行，从而粘结性薄膜的老化并延长其使用寿命。
优选的，所述光稳定剂为2,4-二羟基二苯甲酮、苯并三唑类光稳定剂、辛基三嗪酮、受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
本发明采用的光稳定剂可延缓或抑制材被料紫外光破，从而阻止粘结性薄膜的黄变老化并延长其使用寿命。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的至少一种。
优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、二亚乙基三胺中的至少一种。
本发明采用上述交联剂能使聚合物在大分子主链间产生交联，交联效果好。
本发明还提了一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在190-210℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在200-220℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为40-120μm的粘结性薄膜。
本发明中的粘结性薄膜通过上述方法制得，而利用上述方法制得粘结性薄膜具有很好的粘酸碱性、耐候性和抗水解能，且阻隔性能优；而制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，有利于工业化生产。
本发明的有益效果在于：本发明的粘结性薄膜可替代常规PET基材的使用，粘结性薄膜粘酸碱性能较好，在铜箔化学蚀刻中起到了支撑作用，同时在蚀刻后的电路与电池粘结中，在减少或避免了导电胶的情况下实现定位粘结的作用。
本发明一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，有利于工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂95份、第二聚烯烃树脂20份、粘结性树脂20份和功能母粒10份。
所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂10份、光稳定剂10份、偶联剂5份和交联剂5份。
所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均由氯化聚乙烯、交联聚乙烯和聚丙烯按照重量比为0.8:0.6:0.4组成的混合物。
所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为15％。
所述抗氧剂是由芳香胺类抗氧剂、亚磷酸三苯酯和硫代二丙酸双酯按照重量比为0.6:0.8:0.4组成的混合物。
所述光稳定剂为2,4-二羟基二苯甲酮。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述交联剂为过氧化二异丙苯。
所述IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在190℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在200℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为40μm的粘结性薄膜。
实施例2
一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂100份、第二聚烯烃树脂35份、粘结性树脂35份和功能母粒20份。
所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂15份、光稳定剂15份、偶联剂8份和交联剂8份。
所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均由氯化聚乙烯、交联聚乙烯和聚丙烯按照重量比为1.0:0.8:0.68组成的混合物。
所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为50％。
所述抗氧剂是由芳香胺类抗氧剂、亚磷酸三苯酯和硫代二丙酸双酯按照重量比为0.8:1.0:0.6组成的混合物。
所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。所述交联剂为过氧化苯甲酰。
所述IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在200℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在210℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为80μm的粘结性薄膜。
实施例3
一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂105份、第二聚烯烃树脂50份、粘结性树脂50份和功能母粒30份。
所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂20份、光稳定剂20份、偶联剂10份和交联剂10份。
所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均由氯化聚乙烯、交联聚乙烯和聚丙烯按照重量比为1.2:1.0:0.8组成的混合物。
所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为85％。
所述抗氧剂是由芳香胺类抗氧剂、亚磷酸三苯酯和硫代二丙酸双酯按照重量比为1.0:1.2:0.8组成的混合物。
所述光稳定剂为辛基三嗪酮。所述偶联剂为磷酸酯偶联剂；所述交联剂为二亚乙基三胺。
所述IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在210℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在220℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为120μm的粘结性薄膜。
实施例4
一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂100份、第二聚烯烃树脂50份、粘结性树脂50份和功能母粒15份。
所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂15份、光稳定剂10份、偶联剂5份和交联剂5份。
所述第一聚烯烃树脂为交联聚乙烯；所述第二聚烯烃树脂为乙烯-丙烯共聚物；所述第三聚烯烃树脂为聚乙烯。
所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为85％。
所述抗氧剂亚磷酸三苯酯。
所述光稳定剂为2,4-二羟基二苯甲酮。所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为丙基三乙氧基硅烷；所述交联剂为二叔丁基过氧化物，所述二叔丁基过氧化物为叔丁基过氧化碳酸异丙酯。
所述IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在200℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在210℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为70μm的粘结性薄膜。
实施例5
本实施例与上述实施例4的区别在于：本实施例的功能母粒的原料中加入交联剂10份。本对比例的其余内容与实施例4相同，这里不再赘述。
实施例6
本实施例与上述实施例4的区别在于：本实施例的功能母粒的原料中加入偶联剂10份。本对比例的其余内容与实施例4相同，这里不再赘述。
实施例7
本实施例与上述实施例4的区别在于：本实施例的功能母粒的原料中加入偶联剂10份和交联剂10份。本对比例的其余内容与实施例4相同，这里不再赘述。
对实施例4-7制得的粘结性薄膜进行性能测试，测得粘结性薄膜透光度数据对比如表1所示：
透光度测试按照国家标准：GB T 2410-2008进行测试；
表1
Figure BDA0003634380600000081
由上表可知，本发明实施例4-7中制得的粘结性薄膜的透光度性能优越，通过对比发现当偶联剂和交联剂用量升高时，粘结性薄膜的透光度有所下降，而在实施例4中加入偶联剂5份和交联剂5份时粘结性薄膜的透光度最高。
实施例4-7制得的粘结性薄膜与电池片的剥离力数据(层压参数150℃，5min,10min)对比如下表2所示：
表2
Figure BDA0003634380600000082
由上表可知，本发明实施例4-7中制得粘结性薄膜在剥离力N/15mm时起膜时断裂。
实施例8
一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂100份、第二聚烯烃树脂20份、粘结性树脂20份和功能母粒15份。
所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂15份、光稳定剂10份、偶联剂5份和交联剂10份。
所述第一聚烯烃树脂为聚乙烯；所述第二聚烯烃树脂为乙烯-丙烯共聚物；所述第三聚烯烃树脂为聚乙烯。
所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为85％。
所述抗氧剂亚磷酸三苯酯。
所述光稳定剂为2,4-二羟基二苯甲酮。所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为丙基三乙氧基硅烷；所述交联剂为二叔丁基过氧化物，所述二叔丁基过氧化物为叔丁基过氧化碳酸异丙酯。
所述IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在200℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在210℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到厚度为70μm的粘结性薄膜。
实施例9
本实施例与上述实施例8的区别在于：本实施例的粘结性薄膜的原料中加入粘结性树脂30份。本对比例的其余内容与实施例8相同，这里不再赘述。
实施例10
本实施例与上述实施例8的区别在于：本实施例的粘结性薄膜的原料中加入第二聚烯烃树脂30份和粘结性树脂40份。本对比例的其余内容与实施例8相同，这里不再赘述。
实施例11
本实施例与上述实施例8的区别在于：本实施例的粘结性薄膜的原料中加入粘结性树脂40份。本对比例的其余内容与实施例8相同，这里不再赘述。
对实施例8-11制得的粘结性薄膜进行性能测试，测得粘结性薄膜透光度数据对比如表3所示；透光度测试按照国家标准：GB T 2410-2008进行测试；
表3
Figure BDA0003634380600000101
由上表可知，本发明实施例8-11中制得的粘结性薄膜的透光度性能优越，通过对比发现当粘结性树脂用量升高时，粘结性薄膜的透光度有所下降，而在实施例11中加入粘结性树脂40份时粘结性薄膜的透光度最高。
实施例8-11制得的粘结性薄膜与电池片的剥离力数据(层压参数150℃，5min,10min)对比如下表4所示：
表4
Figure BDA0003634380600000102
由上表可知，本发明实施例8-11中制得粘结性薄膜在剥离力N/15mm时起膜时断裂。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：包括如下重量份的原料：第一聚烯烃树脂95-105份、第二聚烯烃树脂20-50份、粘结性树脂20-50份和功能母粒10-30份。
2.根据权利要求1所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述功能母粒包括如下重量份的原料：第三聚烯烃树脂100份、抗氧剂10-20份、光稳定剂10-20份、偶联剂5-10份和交联剂5-10份。
3.根据权利要求2所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂、第三聚烯烃树脂均为聚乙烯、氯化聚乙烯、交联聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-环烯烃共聚物、聚丙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述粘结性树脂为乙烯-不饱和酯共聚物和/或聚乙烯醇缩丁醛；其中，乙烯-不饱和酯共聚物中不饱和酯占乙烯-不饱和酯共聚物的摩尔比为15-85％。
5.根据权利要求2所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸三苯酯、硫代二丙酸双酯中至少一种。
6.根据权利要求2所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述光稳定剂为2,4-二羟基二苯甲酮、苯并三唑类光稳定剂、辛基三嗪酮、受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、二亚乙基三胺中的至少一种。
9.一种根据权利要求2-8任一项所述的IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤
S1、功能母粒的制备：将上述重量份的第三聚烯烃树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和交联剂混合加入造粒机，在190-210℃温度下挤出、造粒，得到功能母粒，备用；
S2、薄膜的制备：将步骤S1中制得的功能母粒与第一聚烯烃树脂、第二聚烯烃树脂和粘结性树脂混合，经过预混合，在200-220℃温度下采用单层挤出流延成膜、冷却、分切、收卷得到粘结性薄膜。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种IBC太阳能电池组件用粘结性薄膜，其特征在于：所述粘结性薄膜的厚度为40-120μm。
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