CN115148860A - 一种光伏组件的封装方法及光伏器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件的封装方法，其包括：在光伏组件表面沉积Al2O3阻隔层；采用无溶剂的本体聚合法，将聚四氢呋喃、脂肪族或脂环族二异氰酸酯以及有机锡催化剂于60~100 oC的温度下混合，发生聚合反应得到聚氨酯低聚物；采用无溶剂的本体聚合法，在聚氨酯低聚物中加入氟化二元醇扩链剂，搅拌形成稳定的聚氨酯预聚物溶胶；将聚氨酯预聚物溶胶涂覆至Al2O3阻隔层表面，于25~70oC的温度下进行固化，形成聚氨酯薄膜，分子链上的氟原子与Al2O3形成Al‑O‑F共价作用键得到无机‑有机复合封装层。上述封装层可以实现在室温条件下进行固化，能有效解决传统有机封装层在高温或紫外光固化过程中对钙钛矿材料以及器件传输层造成破坏的关键问题，得到的器件具有较高光电转换效率。

Description

一种光伏组件的封装方法及光伏器件
技术领域
本发明属于太阳能电池领域技术领域，更具体地，涉及一种光伏组件的封装方法及光伏器件。
背景技术
太阳能电池的长期稳定性是阻碍其未来商业应用的主要瓶颈。特别是，在钙钛矿光伏组件的实际应用中，器件可能会受到极端恶劣天气的破坏，例如，冰雹、雪、风等。近年来，针对钙钛矿光伏器件稳定性的问题，封装技术是提高钙钛矿光伏组件稳定性以及运行寿命的有效手段。封装可以作为钙钛矿光伏组件阻碍水氧渗透的有效屏障，同时具有机械保护功能。
在传统光电器件中，玻璃基板与封装的玻璃盖板占据了整体厚度的90%以上。近年来，随着超薄柔性器件的普及，玻璃盖板封装的方法不再适用。采用原子层沉积（ALD）封装技术，可以实现在钙钛矿光伏组件表面直接形成超薄封装层，来起到对外界水氧的阻隔。然而采用ALD技术制备的封装层或多或少会形成一定量的针孔，而这些缺陷会直接影响其封装效果。因此，人们通常在钙钛矿组件表面先用ALD技术镀上一层无机氧化物薄膜，随后在其表面再集成一层聚合物薄膜，形成有机-无机杂化封装结构。聚合物层不仅可以填充无机封装层上的针孔，同时也提高了组件的抗冲击能力以及耐候性。目前而言，对于聚合物封装层的固化主要通过高温或紫外光来实现，然而，高温和紫外光都会影响钙钛矿材料的稳定性以及会加剧器件各功能层间的离子迁移等，显著影响器件的光电转换性能。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光伏组件的封装方法及光伏器件，其目的在于在低温下形成光伏组件的有机封装层，有机与无机封装层之间形成Al-O-F共价作用键，以保证光伏组件的光电转换性能以及封装层的强度。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光伏组件的封装方法，包括：
在光伏组件表面沉积Al2O3阻隔层；
采用无溶剂的本体聚合法，将聚四氢呋喃、脂肪族或脂环族二异氰酸酯以及有机锡催化剂于60~100oC的温度下混合，发生聚合反应得到聚氨酯低聚物；
采用无溶剂的本体聚合法，在所述聚氨酯低聚物中加入氟化二元醇扩链剂，搅拌形成稳定的聚氨酯预聚物溶胶；
将所述聚氨酯预聚物溶胶涂覆至Al2O3阻隔层表面，于25~70oC的温度下进行固化，形成聚氨酯薄膜，分子链上的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用键得到无机-有机复合封装层。
在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述的氟化二元醇包括2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊烷二醇、2,2-二氟-1,3-丙二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇、2,3,5,6-四氟对苯二甲醇中的一种或多种。
在其中一个实施例中，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（18~22）：（10~14）：（100~500）：（0.5~15）。
在其中一个实施例中，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（19~21）：（11~13）：（400~500）：（2~4），固化温度为25~50oC。
在其中一个实施例中，固化时在空气氛围中固化，空气中的水分子和二异氰酸酯反应脱去一分子二氧化碳将端基转变为氨基，氨基随后与另一分子的二异氰酸酯反应生成缩二脲，形成交联网络。
在其中一个实施例中，所述聚合物封装层的固化时间为1~10h。
在其中一个实施例中，所述聚氨酯薄膜厚度为1~100μm。
在其中一个实施例中，所述光伏组件为钙钛矿光伏组件，钙钛矿材料分子式为Csx(FAyFACs1-y)1-xPbtSn1-t(IzBr1-z)3，0≤x<1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1。
按照本发明的另一方面，提供了一种光伏器件，包括光伏组件及封装层，所述封装层为通过上述的光伏组件的封装方法所形成的无机-有机复合封装层。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本申请中，选择Al2O3作为无机层，并配合选择聚氨酯薄膜作为有机层，在光伏组件上形成无机-有机相结合的封装层，能有效阻隔外界水氧。其中， 在制备聚氨酯薄膜时，选择聚四氢呋喃和二异氰酸酯聚合，并以氟化二元醇作为扩链剂，全程采用无溶剂的本体聚合法，即不添加溶剂，将所有试剂均直接混合聚合，得到的聚氨酯预聚物溶胶，实验发现，将该聚氨酯预聚物溶胶涂敷于Al2O3无机层后，分子链上的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用，可以实现其在室温条件下进行固化，能有效避免传统有机封装层在高温或紫外光固化过程中对钙钛矿材料以及器件传输层的破坏，且得到的器件具有较高的光电转换效率。
附图说明
图1为实施例的光伏组件封装方法的步骤流程图。
图2为实施例的形成聚氨酯预聚物溶胶的反应式。
图3为实施例的无机-有机复合封装层示意图。
图4为实施例的水分子和二异氰酸酯的反应式。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，在实施例中，光伏组件的封装方法包括以下步骤。
步骤S100：在光伏组件表面沉积Al2O3阻隔层。
首先，先制备出光伏组件。在实施例中，光伏组件为钙钛矿光伏组件，其钙钛矿材料分子式为Csx(FAyFACs1-y)1-xPbtSn1-t(IzBr1-z)3，0≤x<1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1。
钙钛矿光伏组件的制备过程包括：
将洁净的ITO衬底臭氧处理后，依次在其表面旋涂一层电子传输层、钙钛矿层以及空穴传输层，最后在空穴传输层上蒸镀金属对电极。采用激光刻线工艺将整块钙钛矿电池切割形成多个串联的电池单元，即得到钙钛矿光伏组件。
随后，在光伏组件表面沉积Al2O3阻隔层，具体可以通过ALD技术，在钙钛矿光伏组件表面沉积一层Al2O3阻隔层。Al2O3阻隔层厚度为1~500 nm。
采用ALD法在组件表面生长的氧化物薄膜，能够阻隔外界的水汽和氧气渗透。然而，无机氧化物层厚度较薄，容易存在针孔、微粒等缺陷，空气中的水氧会通过缺陷向器件迅速渗透，因此需加入聚合物阻隔层来弥补ALD技术存在的不足。
步骤S200：采用无溶剂的本体聚合法，将聚四氢呋喃、脂肪族或脂环族二异氰酸酯以及有机锡催化剂于60~100 oC的温度下混合，发生聚合反应得到聚氨酯低聚物。
该聚合反应无溶剂参与，因此，在其成膜过程中无需后续溶剂挥发的高温处理工序。
其中，脂肪族或脂环族二异氰酸酯具体可以选择甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。
步骤S300：采用无溶剂的本体聚合法，在聚氨酯低聚物中加入氟化二元醇扩链剂，搅拌形成稳定的聚氨酯预聚物溶胶。
该聚合反应无溶剂参与。
其中，氟化二元醇扩链剂包括2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊烷二醇、2,2-二氟-1,3-丙二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇、2,3,5,6-四氟对苯二甲醇中的一种或多种。
在实施例中，通过步骤S200、步骤S300形成聚氨酯预聚物溶胶的反应过程见图2所示。
步骤S400：将聚氨酯预聚物溶胶涂覆至Al2O3阻隔层表面，于25~70 oC的温度下进行固化，形成聚氨酯薄膜，分子链上的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用键得到无机-有机复合封装层。
其中，聚氨酯预聚物溶胶为改进的具有氟原子的聚氨酯预聚物溶胶，将其涂敷于Al2O3阻隔层表面后，于25~70 oC的温度下分子链上的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用，一方面，该种共价作用力能显著提高两相的界面结合力，赋予封装层良好的力学强度，另一方面，形成的Al-O-F共价界面能改变无机阻隔层的表面能，显著提高其对外界的水氧阻隔能力，赋予光伏器件良好的阻隔性能和耐候性，同时能有效解决传统有机封装层在高温或紫外光固化过程中对钙钛矿材料以及器件传输层造成破坏的关键问题，最终形成无机-有机复合封装层，如图3所示。具体的，聚氨酯薄膜薄膜厚度可以为1~100 μm，远比Al2O3阻隔层的厚度要厚。具体的，固化时间可以根据实际情况调整，具体可以为1~10 h。
上述固化反应可以在真空下进行，也可以在空气氛围中进行，优选空气氛围。因为薄膜组件在在收卷过程中，空气中的水分子和二异氰酸酯反应脱去一分子二氧化碳将端基转变为氨基，氨基随后与另一分子的二异氰酸酯反应生成缩二脲，形成交联网络，如图4所示，利用空气中微量水分子以及氟原子降低扩链反应活化能的协同效应即可实现有机层在室温条件下的固化反应，有效解决传统有机封装层在高温或紫外光固化过程中对钙钛矿材料以及器件传输层造成破坏的关键问题。
其中，上述反应中，反应条件、材料配比不同，最终得到的器件形成也有所差异。在实施例中，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（18~22）：（10~14）：（100~500）：（0.5~11.5），固化温度为25~70 oC，得到的光伏器件的光电转换效率普遍高于14%。进一步的，当聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（19~21）：（11~13）：（400~500）：（2~4），固化温度选择为25~50 oC，得到的光伏器件的光电转换效率普遍高于20%，相比于传统封装光伏组件的光电转换效率，提升了数个百分点。本申请在25 oC的环境下便能实现固化，提高固化温度，显然也能实现固化，但是一般会使器件性能有所削弱，升高到70oC尚且能够得到较好的性能，但超过70oC，器件性能基本不再具有优势，因此，本申请将固化稳定限定在25~70 oC的范围内，优选25~50 oC，进一步优选室温25~30 oC，例如25 oC。需要强调的是，对于光伏器件的光转换效率PCE，哪怕是提升0.1%也属于比较大的突破，能够带来较大收益。
相应的，本申请还涉及一种光伏器件，其包括光伏组件以及封装层，其封装层为通过上述方法制备而成的无机-有机复合封装层。其中，无机-有机复合封装层包括Al2O3阻隔层以及位于Al2O3阻隔层上的聚氨酯薄膜。聚氨酯薄膜中的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用键。此外，本发明中所制备的低温固化聚氨酯薄膜能有效避免传统有机封装层在高温或紫外光固化过程中对钙钛矿材料以及器件传输层的破坏。
该项封装技术结合ALD工艺，在钙钛矿光伏组件表面形成有机-无机复合阻隔层，可显著提升器件的稳定性以及使用寿命。
以下，以多个具体的实施例进行说明。
实施例1
聚氨酯预聚物的合成：首先，将20 g聚四氢呋喃(Mn~1000)、12g异佛尔酮二异氰酸酯以及400 mg二月桂酸二丁基锡催化剂加入到100 ML三颈烧瓶中，在N2气氛下，将油浴温度从室温升高至100 oC，在该温度下反应3 h后，得到聚氨酯低聚物。随后，待油浴温度降至室温时，在聚氨酯预聚体中加入2 g 2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊烷二醇扩链剂（HFP），通过机械搅拌使改性二元醇在反应体系中充分溶解，形成均一稳定的聚氨酯预聚物。
钙钛矿光伏组件的制备：将洁净的ITO衬底臭氧处理后，依次在其表面旋涂一层电子传输层、FACsPbI3前驱体溶液以及空穴传输层，最后在空穴传输层上蒸镀金属对电极。采用激光刻线工艺将整块钙钛矿电池切割形成多个串联的电池单元，即得到钙钛矿光伏组件。
光伏组件的封装：采用原子沉积技术，在钙钛矿光伏组件表面沉积一层厚度为10nm的Al2O3阻隔层。然后，将聚氨酯预聚物溶胶旋涂至Al2O3阻隔层表面，形成厚度为100 μm的聚合物封装层，将组件放置在25 oC的鼓风烘箱中放置3 h，待聚氨酯固化完全之后，即得到有机-无机复合封装的钙钛矿光伏组件器件。
实施例2
与实施例1的步骤相同，区别在于，固化温度提升至50oC。
实施例3
与实施例1的步骤相同，区别在于，HFP扩链剂的量增加至3g。
实施例4
与实施例1的步骤相同，区别在于，催化剂的量增加至500g。
实施例5
与实施例1的步骤相同，区别在于，在真空中固化。
实施例6
与实施例1的步骤相同，区别在于，HFP扩链剂的量增加至4g。
实施例7
与实施例1的步骤相同，区别在于，催化剂的量减少至300g。
实施例8
与实施例1的步骤相同，区别在于，HFP扩链剂的量减少至1g。
实施例9
与实施例1的步骤相同，区别在于，固化温度提升至70oC。
实施例10
与实施例1的步骤相同，区别在于，HFP扩链剂的量增加至11.5g。
实施例11
与实施例1的步骤相同，区别在于，催化剂的量减小至200g。
实施例12
与实施例1的步骤相同，区别在于，催化剂的量减小至160g，固化温度上升至70 oC。
实施例13
与实施例1的步骤相同，区别在于，催化剂的量减小至100g，固化温度上升至70 oC。
实施例14
与实施例1的步骤相同，区别在于，HFP扩链剂的量减少至0.5g。
对比例1
与实施例1的步骤相同，区别在于，固化温度提升至120oC。
对比例2
聚氨酯预聚物的合成：首先，将10 g聚四氢呋喃(Mn~3000)、12 g异佛尔酮二异氰酸酯以及400 mg二月桂酸二丁基锡催化剂加入到100 ML三颈烧瓶中，在N2气氛下，将油浴温度从室温升高至80 oC，在该温度下反应3 h后，得到聚氨酯低聚物。随后，待油浴温度降至室温时，在反应体系中加入4g丙三醇扩链剂，搅拌分散均匀，即得到聚氨酯预聚物溶胶。
钙钛矿光伏组件的制备：将洁净的ITO衬底臭氧处理后，依次在其表面旋涂一层电子传输层、FACsPbI3前驱体溶液以及空穴传输层，最后在空穴传输层上蒸镀金属对电极。采用激光刻线工艺将整块钙钛矿电池切割形成多个串联的电池单元，即得到钙钛矿光伏模组器件。
光伏组件的封装：采用原子沉积技术，在钙钛矿光伏组件表面沉积一层厚度为100nm的Al2O3阻隔层。然后，将(1)中制备的聚氨酯预聚物溶胶旋涂至Al2O3阻隔层表面，形成厚度为10 μm的聚合物封装层，将组件放置在120 oC的鼓风烘箱中放置3 h，待聚氨酯固化完全之后，即得到有机-无机复合封装的钙钛矿光伏组件器件。
对比例3
与对比例2的步骤相同，区别在于，固化环境为真空。
对比例4
钙钛矿光伏组件的制备：将洁净的ITO衬底臭氧处理后，依次在其表面旋涂一层电子传输层、FACsPbI3前驱体溶液以及空穴传输层，最后在空穴传输层上蒸镀金属对电极。采用激光刻线工艺将整块钙钛矿电池切割形成多个串联的电池单元，即得到钙钛矿光伏模组器件。
光伏组件的封装：采用原子沉积技术，在钙钛矿光伏组件表面沉积一层厚度为100nm的Al2O3阻隔层。然后，将环氧树脂溶胶旋涂至Al2O3阻隔层表面，形成厚度为10 μm的聚合物封装层，将组件放置在30W的365 nm紫外光下固化3 h，待环氧树脂固化完全之后，即得到有机-无机复合封装的钙钛矿光伏组件器件。
将上述实施例及对比例中的钙钛矿光伏组件在85 oC的温度以及85 %的湿度的环境中放置100 h，测试组件老化前后的性能，如下表一所示，
Figure 146476DEST_PATH_IMAGE001
在上表中，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（18~22）：（10~14）：（100~500）：（0.5~11.5），固化温度为25~70 oC，如实施例1至实施例14，得到的光伏器件的光电转换效率普遍高于14%。而传统技术中所得的光伏器件的光电转换效率较低，如对比例1至对比例4，光电转换效率不超过14%。进一步的，当聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（19~21）：（11~13）：（400~500）：（2~4），固化温度选择为25~50 oC时，如实施例1至实施例6，得到的光伏器件的光电转换效率普遍高于20%。相比于传统技术，其光电转换效率有很大提升。而且，如实施例1和实施例5，其他条件不变，将真空固化改为空气中固化时，其光电转换效率也有所提升。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏组件的封装方法，其特征在于，包括：
在光伏组件表面沉积Al2O3阻隔层；
采用无溶剂的本体聚合法，将聚四氢呋喃、脂肪族或脂环族二异氰酸酯以及有机锡催化剂于60~100 oC的温度下混合，发生聚合反应得到聚氨酯低聚物；
采用无溶剂的本体聚合法，在所述聚氨酯低聚物中加入氟化二元醇扩链剂，搅拌形成稳定的聚氨酯预聚物溶胶；
将所述聚氨酯预聚物溶胶涂覆至Al2O3阻隔层表面，于 25~70oC的温度下进行固化，形成聚氨酯薄膜，分子链上的氟原子与Al2O3形成Al-O-F共价作用键得到无机-有机复合封装层。
2.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，所述的氟化二元醇包括2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊烷二醇、2,2-二氟-1,3-丙二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇、2,3,5,6-四氟对苯二甲醇中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（18~22）：（10~14）：（100~500）：（0.5~11.5）。
5.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，聚四氢呋喃、二异氰酸酯、催化剂和氟化二元醇的质量比为（19~21）：（11~13）：（400~500）：（2~4），固化温度为25~50oC。
6.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，固化时在空气氛围中固化，空气中的水分子和二异氰酸酯反应脱去一分子二氧化碳将端基转变为氨基，氨基随后与另一分子的二异氰酸酯反应生成缩二脲，形成交联网络。
7.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，所述聚合物封装层的固化时间为1~10 h。
8.如权利要求1所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，所述聚氨酯薄膜厚度为1~100 μm。
9.如权利要求1至8任一项所述的光伏组件的封装方法，其特征在于，所述光伏组件为钙钛矿光伏组件，钙钛矿材料分子式为Csx(FAyFACs1-y)1-xPbtSn1-t(IzBr1-z)3，0≤x<1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1。
10.一种光伏器件，包括光伏组件及封装层，其特征在于，所述封装层为通过权利要求1~9任一项所述的光伏组件的封装方法所形成的无机-有机复合封装层。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016286A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池裏面封止用シート
CN102529258A (zh) * 2010-10-20 2012-07-04 苏州尚善新材料科技有限公司 一种改进的太阳能电池组件背板及其制造方法
JP2012227382A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Daicel Corp 太陽電池バックシート
US20130209795A1 (en) * 2010-10-20 2013-08-15 Suzhou Sunshine New Materials Technology Co., Ltd. Polymer backsheet of solar cell assembly and manufacturing process thereof
CN104798211A (zh) * 2012-08-08 2015-07-22 3M创新有限公司 具有封装阻隔膜的光伏器件
CN105238030A (zh) * 2015-10-09 2016-01-13 滁州环球聚氨酯科技有限公司 一种纳米二氧化硅改性聚氨酯复合材料
JP2016210939A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 サンユレック株式会社 ポリウレタン樹脂組成物、封止材及び電気電子部品
CN110498899A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 疏水耐溶剂腐蚀tpu材料及其制备方法
CN111393599A (zh) * 2018-12-13 2020-07-10 北京汉能光伏投资有限公司 氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法
CN113388321A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 哈尔滨工程大学 一种钙钛矿锚定含氟两性离子聚氨酯发光防污涂层及其制备方法
CN114179482A (zh) * 2022-01-17 2022-03-15 浙江博佳包装有限公司 一种具有良好阻隔性能的多层复合包装材料及其制备方法
WO2022123456A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 3M Innovative Properties Company Barrier assembly for solar cells

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016286A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池裏面封止用シート
CN102529258A (zh) * 2010-10-20 2012-07-04 苏州尚善新材料科技有限公司 一种改进的太阳能电池组件背板及其制造方法
US20130209795A1 (en) * 2010-10-20 2013-08-15 Suzhou Sunshine New Materials Technology Co., Ltd. Polymer backsheet of solar cell assembly and manufacturing process thereof
JP2012227382A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Daicel Corp 太陽電池バックシート
CN104798211A (zh) * 2012-08-08 2015-07-22 3M创新有限公司 具有封装阻隔膜的光伏器件
JP2016210939A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 サンユレック株式会社 ポリウレタン樹脂組成物、封止材及び電気電子部品
CN105238030A (zh) * 2015-10-09 2016-01-13 滁州环球聚氨酯科技有限公司 一种纳米二氧化硅改性聚氨酯复合材料
CN111393599A (zh) * 2018-12-13 2020-07-10 北京汉能光伏投资有限公司 氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法
CN110498899A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 疏水耐溶剂腐蚀tpu材料及其制备方法
WO2022123456A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 3M Innovative Properties Company Barrier assembly for solar cells
CN113388321A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 哈尔滨工程大学 一种钙钛矿锚定含氟两性离子聚氨酯发光防污涂层及其制备方法
CN114179482A (zh) * 2022-01-17 2022-03-15 浙江博佳包装有限公司 一种具有良好阻隔性能的多层复合包装材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨文龙: "含氟聚氨酯的合成、性能及应用研究进展", 《印染助剂》 *

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