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CN104401088B - 一种太阳能电池板背膜及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池板背膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种太阳能电池板背膜及其制备方法，涉及太阳能电池板背膜技术领域，背膜包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层厚度为20‑50μm，由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂55‑75份、聚四氟乙烯15‑30份、无机填料12‑20份、硅酸铝纤维3‑8份、苯乙烯3‑6份、二酚基丙烷3‑5份、固化剂5‑10份和溶剂12‑22份。本发明提供的太阳能电池板背膜，是一种具有良好耐候性和耐拉伸强度的背膜，在双85老化试验中能够达到2000h以上，且制备工艺简单，成本较低，是一种较为理想的太阳能电池板背膜材料。

Description

一种太阳能电池板背膜及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能背膜技术领域，特别涉及一种太阳能电池板背膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池组件封装材料主要包括玻璃、EVA、胶膜、边框、背膜、接线盒、硅胶等，目前除背膜意外的其他封装材料均已在中国光伏产业实现国产化，大大降低了太阳电池组件单位发电功率的制造成本。
但是，背膜作为一类重要的太阳电池组件封装材料，其技术，门槛要求相当高，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，时至今日其国产化程度极低，造成现在国内太阳电池组件生产商采用的背膜大多是国外进口产品，价格较高且供货周期不能保证。
太阳能电池封装所用的背封膜，由于要求具有良好的空气隔绝性能、良好的防氧化和抗潮湿性能、良好的电绝缘性能、能长期防止粘合物的水解性能等，目前国内太阳能电池厂家所使用的都是价格昂贵的进口的太阳能专用TPT（聚氟乙烯复合膜）背封膜，有五层结构，依次为外层聚氟乙烯（PVF）薄膜、粘合层、中间聚酯（PET）薄膜、粘合层、内层聚氟乙烯（PVF）薄膜。
申请号为201210498172.7 的专利文献“一种太阳能电池背膜”，公开了一种太阳能电池板背膜，所述背膜包括基材、耐候层和粘接层，所述的耐候层是由耐候性优良的丙烯酸酯类树脂涂覆在基材表面经固化而得到，所述的耐候层涂布液的组分及其重量份为：丙烯酸类树脂乳液100～200份；固化剂33～100份；溶剂6～12份；聚合物填料1.5～5份；硅烷偶联剂2～10份。
由此可知，该技术方案是将耐候层的涂层涂覆在基材表面，经固化得到耐候层，丙烯酸树脂是耐候层的主体树脂，涂层的性能主要是受到丙烯酸树脂的性能的影响，其抗张强度和双85老化结果均不理想。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能电池板背膜及其制备方法。
本发明的技术方案：一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层厚度为20-50μm，由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂55-75份、聚四氟乙烯15-30份、无机填料12-20份、硅酸铝纤维3-8份、苯乙烯3-6份、二酚基丙烷3-5份、固化剂5-10份和溶剂12-22份。
作为优选，无机填料为白炭黑、高岭土和膨润土的至少一种。
作为优选，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂或聚酰胺固化剂。
更优地，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂。
作为优选，所述溶剂为丙酮、丁酮或甲苯。
作为优选，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂60-70份、聚四氟乙烯20-28份、无机填料15-18份、硅酸铝纤维4-7份、苯乙烯5-6份、二酚基丙烷4-5份、固化剂6-9份和溶剂16-20份。
更优地，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂68份、聚四氟乙烯25份、无机填料16份、硅酸铝纤维5份、苯乙烯5份、二酚基丙烷4份、固化剂8份和溶剂18份。
一种太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌5-10min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度20-50μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
有益效果：本发明提供的太阳能电池板背膜，其区别于现有背膜的主要特点是其耐候层，耐候层直接与空气或者其他介质接触，其应当具备较为理想的耐腐和抗氧化性能，以能够长期保护晶体硅免受外界的侵蚀，因此，耐候层的性能至关重要。现有的耐候层材料具有两方面问题：一是成本太高，大多需要去国外进口；二是，材料极为单一，发展极为局限。本发明以现有技术为基础，通过改良耐候层的组分，以环氧树脂为主体树脂，加入聚四氟乙烯，形成的耐候层不仅成膜效果好，而且耐候耐久性显著提高，且耐候层的强度较好。
因此，本发明提供的太阳能电池板背膜，是一种具有良好耐候性和耐拉伸强度的背膜，在双85老化试验中能够达到2000h以上，且制备工艺简单，成本较低，是一种较为理想的太阳能电池板背膜材料。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例 1：
一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂55份、聚四氟乙烯15份、白炭黑12份、硅酸铝纤维3份、苯乙烯3份、二酚基丙烷3份、多异氰酸酯固化剂5份和丙酮12份。
根据本发明提供的制备方法制备太阳能电池板背膜，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌6min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度20μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
实施例 2：
一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂75份、聚四氟乙烯30份、膨润土20份、硅酸铝纤维8份、苯乙烯6份、二酚基丙烷5份、多异氰酸酯固化剂10份和丙酮22份。
根据本发明提供的制备方法制备太阳能电池板背膜，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌10min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度50μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
实施例 3：
一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂70份、聚四氟乙烯28份、高岭土18份、硅酸铝纤维7份、苯乙烯6份、二酚基丙烷5份、聚酰胺固化剂9份和丁酮20份。
根据本发明提供的制备方法制备太阳能电池板背膜，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌7min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度42μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
实施例4：
一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂60份、聚四氟乙烯20份、膨润土15份、硅酸铝纤维4份、苯乙烯5份、二酚基丙烷4份、聚酰胺固化剂6份和甲苯16份。
根据本发明提供的制备方法制备太阳能电池板背膜，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌6min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度30μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
实施例5：
一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂68份、聚四氟乙烯25份、白炭黑16份、硅酸铝纤维5份、苯乙烯5份、二酚基丙烷4份、多异氰酸酯固化剂8份和甲苯18份。
根据本发明提供的制备方法制备太阳能电池板背膜，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌7min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度35μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
申请号为201210498172.7 的专利文献“一种太阳能电池背膜”公开的技术方案制备太阳能电池背膜，为对照组；测定上述具体实施方式和对照组背膜的性能。
（1）双八五老化试验
对实施例1-5和对照组进行双八五老化试验，结果如表1所示：
表1太阳能电池板背膜的耐候性测试
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照组
双八五老化/h ≥2000 ≥2000 ≥2000 ≥2000 ≥2000 ≥1500
由上表可知，实施例1-5双八五老化实验都超过2000h，而对照组超过1500h，因此，实施例1-5的耐候性优于对照组。
（2）抗张强度
测定实施例1-5和对照组的抗张强度，结果如表2所示：
表2太阳能电池板背膜的抗张强度测试
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照组
抗张强度N/mm2 ≥110 ≥110 ≥110 ≥110 ≥110 ≥50
由上表可知，实施例1-5抗张强度明显高于对照组，因此，实施例1-5的强度较对照组高。
综上所述，本发明提供的太阳能电池板背膜具有优良的耐候性能和抗张强度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电池板背膜，包括自上而下三层结构，第一层为耐候层，第二层为PET层，第三层为粘接层，第一层与第二层和第二层与第三层之间通过胶粘相连，其特征在于，耐候层厚度为20-50μm，由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂55-75份、聚四氟乙烯15-30份、无机填料12-20份、硅酸铝纤维3-8份、苯乙烯3-6份、二酚基丙烷3-5份、固化剂5-10份和溶剂12-22份。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板背膜，其特征在于：无机填料为白炭黑、高岭土或膨润土的一种。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板背膜，其特征在于：所述固化剂为多异氰酸酯固化剂或聚酰胺固化剂。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板背膜，其特征在于：所述固化剂为多异氰酸酯固化剂。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板背膜，其特征在于：所述溶剂为丙酮、丁酮或甲苯。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂60-70份、聚四氟乙烯20-28份、无机填料15-18份、硅酸铝纤维4-7份、苯乙烯5-6份、二酚基丙烷4-5份、固化剂6-9份和溶剂16-20份。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池板背膜，其特征在于，耐候层由以下质量份数的各个组分组成：环氧树脂68份、聚四氟乙烯25份、无机填料16份、硅酸铝纤维5份、苯乙烯5份、二酚基丙烷4份、固化剂8份和溶剂18份。
8.一种根据权利要求1所述的太阳能电池板背膜的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）制备耐候层：将环氧树脂、聚四氟乙烯、二酚基丙烷、苯乙烯依次加入溶剂，搅拌均匀后得到混合溶液，然后加入无机填料和硅酸铝纤维，超声搅拌5-10min后，加入固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压成型，厚度20-50μm；
（2）将耐候层与PET层交合层压；
（3）将上述材料与粘接层交合层压，得到层状膜；
（4）层状膜置于真空中冷压，制备得到太阳能电池板背膜。
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