CN202332896U

CN202332896U - 六层结构的太阳能电池背板

Info

Publication number: CN202332896U
Application number: CN 201120441834
Authority: CN
Inventors: 李民
Original assignee: Individual
Current assignee: Shanghai HIUV New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-09

Abstract

本实用新型涉及一种六层结构的太阳能电池背板，包括自上而下的氟塑料耐候层、过渡层、第一粘结层、结构增强层、第二粘结层和聚烯烃层。氟塑料耐候层贴合过渡层，过渡层通过第一粘结层粘结结构增强层，结构增强层通过第二粘结层粘结聚烯烃层。过渡层是含丙烯酸或其酯类的聚合物层，或者是含丙烯酸或其酯类的聚合物和含偏氟乙烯基团的氟塑料共混而成的合金层，与氟塑料相容性非常好，大大增强氟塑料耐候层和结构增强层的粘结强度。两层粘结层是含极性链段的乙烯共聚物层，不含溶剂。与氟塑料耐候层相对的为聚烯烃层。其层间附着力高于用粘结剂粘结的背板、成本比任何使用双面氟塑料的背板低，对太阳能组件提高可靠性降低成本有非常重要的意义。

Description

六层结构的太阳能电池背板

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及太阳能电池背板技术领域，具体是指一种六层结构的太阳能电池背板。

背景技术

如今，太阳能电池已经被大量的使用，而太阳能电池的背板是其最重要的封装材料之一。太阳能电池的可靠性在很大程度上依赖于背板的可靠性。

目前比较常用的太阳能电池的背板都使用氟塑料作为最外层的耐候层。用在背板中的最常见氟塑料是聚氟乙烯(PVF)，PVF薄膜的商品名是Tedlar薄膜。最常见的背板有TPT和TPE两种结构，其中T就是指Tedlar薄膜，即PVF薄膜。P指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)薄膜。因此，TPT结构就是指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜结构。而TPE结构指PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜结构。推出了只有一层Tedlar结构的TPE型背板，此类产品节省了一层氟塑料，成本较低，目前已被广泛使用。

另一些常用的背板使用其它的氟塑料做为耐候层，比如聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)等。3M推出了THV为耐候层的背板，霍尼韦尔推出了以ECTFE为耐候层的背板，东洋铝业推出了以PVDF为耐候层的背板。

上述所有结构的背板中氟塑料和PET都直接使用带溶剂的胶粘结，使用的胶为丙烯酸胶、聚氨酯胶或是环氧胶中的一种，所有胶均用溶剂稀释。由于需要使用溶剂，生产过程排放大量的溶剂，产生环境污染。

氟塑料耐候性优异，同时由于表面能很低，具有很明显的不粘性，胶在其表面不容易铺展而导致其和其它的塑料非常不容易粘结。即使通过对氟塑料表面处理后，如使用电晕、等离子或是底涂处理，胶在其表面的铺展性有所提高，但粘结强度仍然不高。氟塑料和PET的粘结力通常在4-8牛顿/厘米。目前生产背板使用的聚氨酯胶，也有使用丙烯酸胶或环氧胶对PET的附着力很难提高到10牛顿/厘米以上。同时由于胶含有溶剂，很难把所有溶剂挥发干净，粘结层中有溶剂残留，这也导致长期使用氟塑料层和PET粘结降低。粘结强度低导致氟塑料层容易在生产或使用过程中从PET上剥落，从而使背板失去耐候性而无法保护太阳能电池板。

因此，迫切需要提高氟塑料和PET的粘结强度，这对提高太阳能电池背板的可靠性非常重要，同时还希望降低生产过程产生的污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种六层结构的太阳能电池背板，该太阳能电池背板具有六层结构，与普通的TPE或TPT结构太阳能电池背板相比，1)多一层与氟塑料相容性非常好的过渡层，大大增强了氟塑料和结构增强层的粘结强度，2)使用的粘结剂从常用的聚氨酯、丙烯酸酯或环氧胶改为含极性链段的乙烯共聚物，此类材料作为粘结树脂使用不需要溶剂，避免可能的环境污染，同时形成的粘结层也没有溶剂残留，粘结强度大，改善了太阳能电池背板的可靠性，3)只有一层氟塑料，成本低。综上各个优点，其对太阳能组件降低成本提高可靠性有非常重要的意义。

为了实现上述目的，本实用新型的六层结构的太阳能电池背板，其特点是，包括自上而下的氟塑料耐候层、过渡层、第一粘结层、结构增强层、第二粘结层和聚烯烃层，所述氟塑料耐候层贴合所述过渡层，所述过渡层通过所述第一粘结层粘结所述结构增强层，所述结构增强层通过所述第二粘结层粘结所述聚烯烃层。

较佳地，所述氟塑料耐候层是含偏氟乙烯链段的氟塑料合金层，其中偏氟乙烯链段含量超过30％(重量)。

较佳地，所述氟塑料耐候层的厚度范围为1～40μm。

较佳地，所述过渡层是含丙烯酸或其酯类的聚合物层或者是含丙烯酸或其酯类的聚合物和含偏氟乙烯基团的氟塑料形成的合金层。

较佳地，所述过渡层的厚度范围为1～60μm。

较佳地，所述第一粘结层和所述第二粘结层是粘结性树脂层。

更佳地，所述粘结性树脂层是含极性链段的乙烯共聚物层。

更进一步地，所述的含极性链段的乙烯共聚物包括乙烯-极性树脂共聚物和接枝了极性基团的含乙烯链段的共聚物。乙烯-极性树脂共聚物包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸或其酯类共聚物、乙烯离子聚合物。接枝极性基团的含乙烯链段的共聚物包括以马来酸酐、马来酰亚胺、硅烷或甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的含乙烯链段的聚合物，此类聚合物包括本身已有极性链段的乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸或其酯类共聚物和本身是非极性的聚乙烯、聚丙烯、乙烯-顺丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物等。以上聚合物可以单独使用或几种一起使用。

较佳地，所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度范围为1～50μm。

较佳地，所述结构增强层为聚酯层。

更佳地，所述聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层。

更佳地，聚酯表面可以按需要进行电晕(Corona)、等离子(Plasma)、火焰(Flame)或底涂(Primer)等工艺处理以增加表面能从而提高其和粘结树脂的粘结强度。可以只采用一种工艺处理，也可先后采用几种工艺处理以增加其表面能。

较佳地，所述结构增强层的厚度范围为40～400μm。

较佳地，所述聚烯烃层为以碳碳链为主链的聚烯烃合金层。

更佳地，所述聚烯烃层为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚烯烃弹性体中的一种或几种的塑料合金，以及按需要添加的抗老化剂、颜料和填料形成的合金层。

较佳地，所述聚烯烃层的厚度范围为10～300μm。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型使用丙烯酸或其酯类的聚合物或者是丙烯酸或其酯类的聚合物和含偏氟乙烯的氟塑料形成的合金作为氟塑料耐候层的过渡层，由于含丙烯酸或其酯类的聚合物和含偏氟乙烯链段的氟塑料有非常好的相容性，这使含偏氟乙烯链段超过30％的氟塑料合金层(即耐候层)和含丙烯酸或其酯类的聚合物的过渡层几乎可以完全融合而成为一个无法分离的整体，而含丙烯酸或其酯类的聚合物表面有良好的粘结性，此性能使过渡层可以和其它塑料粘结良好，大大增强了氟塑料和结构增强层的粘结强度，从而改善了太阳能电池背板的可靠性，对太阳能行业有非常重要的意义。

2、本实用新型通过使用粘结性树脂即含极性链段的乙烯共聚物作为粘结层来替代常用胶(聚氨酯胶、丙烯酸胶或环氧胶)，合适的粘结性树脂和丙烯酸或其酯类的聚合物有非常好的相容性，所以也能融为一体而无法分离，而合适的粘结性树脂能以非常高的粘结强度粘结在结构增强层如PET层的表面，进一步增强了氟塑料和结构增强层的粘结强度。粘结性树脂不需要使用溶剂稀释，所以形成的粘结层不含溶剂残留。因使用粘结性树脂从而既改善了太阳能电池背板的可靠性，又在生产过程中不产生溶剂排放，对太阳能行业有非常重要的意义。

3、本实用新型只使用一层氟塑料作为耐候层，整个结构为六层，有效的节约了成本。通过以上的办法，氟塑料层最终能以非常高的强度粘结在结构增强层如PET层上。以上各层，还可以按需要加入合适的颜料、抗老化剂、无机填料。

由于本实用新型的背板结构大幅度提高了氟塑料耐候层和结构增强层的粘结强度，提高了太阳能电池背板的可靠性，并且成本低，因而对太阳能组件可靠性的提高和降低成本具有非常重要的意义。

附图说明

图1是本实用新型的一具体实施例的结构示意图。

图2是本实用新型的另一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。其中相同的部件采用相同的附图标记。除非特别说明，其中百分含量均为重量百分含量。

请参见图1和图2所示，本实用新型的六层结构的太阳能电池背板包括自上而下的氟塑料耐候层1、过渡层2、第一粘结层3、结构增强层4、第二粘结层5和聚烯烃层6，所述氟塑料耐候层1贴合所述过渡层2，所述过渡层2通过所述第一粘结层3粘结所述结构增强层4，所述结构增强层4通过所述第二粘结层5粘结所述聚烯烃层6。

所述氟塑料耐候层1是含偏氟乙烯链段的氟塑料合金层。可以是含偏氟乙烯链段的氟塑料或者是含偏氟乙烯链段的氟塑料和按需要添加的颜料、其它塑料和助剂形成的混合物。其中，含偏氟乙烯的氟塑料可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)、偏氟乙烯-氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯等，偏氟乙烯链段含量超过30％。耐候层可以是无色透明，也可以是白色、灰色、黑色、蓝色等。其它塑料是指可以和含偏氟链段的氟塑料相容的塑料，如含丙烯酸或其酯类的聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)等。助剂指塑料中常用的抗老化剂、抗紫外剂、分散剂等。

所述氟塑料耐候层1的厚度可以根据需要确定。较佳地，所述氟塑料耐候层1的厚度范围为1～40μm。

所述过渡层2是含丙烯酸或其酯类的聚合物层或者是含丙烯酸或其酯类的聚合物和含偏氟乙烯基团的氟塑料形成的合金层。含丙烯酸或其酯类的聚合物指含丙烯酸基团的塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物及其它乙烯-丙烯酸酯共聚物(如EMA、EBA)、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯的共聚物(ACR)，以及马来酸酐、马来酰亚胺、硅烷或甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的乙烯-丙烯酸或其酯类共聚物等。所述过渡层2可以按需要添加或不添加颜料、其它塑料和助剂。

所述过渡层2的厚度可以根据需要确定。较佳地，所述过渡层2的厚度范围为1～60μm。

所述第一粘结层3和所述第二粘结层5是粘结性树脂层。粘结性树脂层，即含极性链段的乙烯共聚物层，此类共聚物在室温下以塑料粒子的形态存在。由于其在分子链上有较强的极性基团，在选择合适时可以作为塑料之间的粘结剂使用。含极性链段的乙烯共聚物包括乙烯-极性树脂共聚物和接枝了极性基团的含乙烯链段的共聚物。乙烯-极性树脂共聚物包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸或其酯类共聚物、乙烯离子聚合物。接枝极性基团的含乙烯链段的共聚物包括以马来酸酐、马来酰亚胺、硅烷或甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的含乙烯链段的聚合物，此类聚合物包括本身已有极性链段的乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸或其酯类共聚物和本身是非极性的聚乙烯、聚丙烯、乙烯-顺丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物等。以上聚合物可以单独使用或几种一起使用。

所述第一粘结层3和所述第二粘结层5的厚度可以根据需要确定。较佳地，所述第一粘结层3和所述第二粘结层5的厚度范围为1～50μm。所述第一粘结层3和所述第二粘结层5的厚度可以相同、也可以不同。

所述结构增强层4为聚酯层。更佳地，所述聚酯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层。聚酯层还可以是聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)层或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)层。可以是双向拉伸薄膜层、单向拉伸薄膜或不拉伸。聚酯表面可以按需要进行电晕(Corona)、等离子(Plasma)、火焰(Flame)或底涂(Primer)等工艺处理以增加表面能。可以只采用一种工艺处理，也可先后采用几种工艺处理以增加其表面能。所述结构增强层4可以按需要添加或不添加颜料、其它塑料和助剂。

所述结构增强层4的厚度可以根据需要确定。较佳地，所述结构增强层的厚度范围为40～400μm。

所述聚烯烃层为以碳碳链为主链的聚烯烃合金层。更佳地，所述聚烯烃层为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚烯烃弹性体中的一种或几种的塑料合金，以及按需要添加的抗老化剂、颜料和填料形成的合金层。

所述聚烯烃层的厚度可以根据需要确定。较佳地，所述聚烯烃层的厚度范围为10～300μm。

如图1所示，在本实用新型的一具体实施例中，氟塑料耐候层1为以PVDF为主要成份的白色含氟塑料合金，其厚度为40μm，其中PVDF(偏氟乙烯)含量为30％，另含有50％的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和20％的钛白粉(TiO2)；过渡层2为PVDF和PMMA的混合物，厚度为1μm，PVDF含量为20％，PMMA为80％；第一粘结层3为马来酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物，厚度为1μm；结构增强层4是双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度为400μm；第二粘结层5为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物，厚度为5μm；聚烯烃层为醋酸乙烯(VA)含量为18％的乙烯-醋酸乙烯树脂，厚度10μm。氟塑料耐候层1和过渡层2、过渡层2和第一粘结层3无法剥离，第一粘结层3和PET间的剥离强度为22牛顿/厘米，第二粘结层5和PET间的剥离强度为15牛顿/厘米，第二粘结层和聚烯烃层6无法剥离。

如图2所示，在本实用新型的另一具体实施例中，氟塑料耐候层1为以PVDF为主要成分的含氟塑料合金，其中PVDF(偏氟乙烯)含量为98％，其余2％为PMMA，其厚度为1μm，透明；过渡层2为白色PMMA合金，其中PMMA含量70％和EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物)10％，钛白粉20％，其厚度为60μm；第一粘结层3为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，厚度为50μm；结构增强层4是双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度为40μm；第二粘结层5为马来酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物，厚度为2μm；聚烯烃层为低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和钛白粉的混和物，比例为40％∶40％∶20％，其厚度为300μm。聚对苯二甲酸乙二醇酯两侧表面均事先电晕处理增加表面能，面对第一粘结层3的表面在电晕后又作了底涂处理。氟塑料耐候层1和过渡层2、过渡层2和第一粘结层3、第二粘结层5和聚烯烃层6无法剥离，第一粘结层3和PET间的剥离强度为20牛顿/厘米，第二粘结层5和PET间的剥离强度为15牛顿/厘米。

综上，本实用新型提供了一种单面氟塑料的六层结构的太阳能电池背板，在六层结构的背板中使用了和氟塑料相容性非常好的过渡层。由于过渡层的存在克服了氟塑料表面的不粘性，氟塑料和结构增强层(PET)的粘结变成了过渡层和结构增强层的粘结，从而使氟塑料和结构增强层的粘结强度大大提高。本实用新型使用带极性链段的乙烯共聚物替代常用的含溶剂的聚氨酯、丙烯酸酯或环氧胶，使本实用新型各层间的粘结强度进一步提高。本实用新型使用聚烯烃层替代了常规的TPT背板结构中的一层氟塑料层，从而节约了成本。本实用新型对提高太阳能电池背板的可靠性具有非常重要的意义。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，包括自上而下的氟塑料耐候层、过渡层、第一粘结层、结构增强层、第二粘结层和聚烯烃层，所述氟塑料耐候层贴合所述过渡层，所述过渡层通过所述第一粘结层粘结所述结构增强层，所述结构增强层通过所述第二粘结层粘结所述聚烯烃层。

2.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述氟塑料耐候层是含偏氟乙烯链段的氟塑料合金层。

3.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述氟塑料耐候层的厚度范围为1～40μm。

4.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述过渡层的厚度范围为1～60μm。

5.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述第一粘结层和所述第二粘结层是粘结性树脂层。

6.根据权利要求5所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述粘结性树脂层是含极性链段的乙烯共聚物层。

7.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度范围为1～50μm。

8.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述结构增强层为聚酯层。

9.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述结构增强层的厚度范围为40～400μm。

10.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述聚烯烃层为以碳碳链为主链的聚烯烃合金层。

11.根据权利要求1所述的六层结构的太阳能电池背板，其特征在于，所述聚烯烃层的厚度范围为10～300μm。