專利名稱：一種太陽能電池背板及其制備方法和一種太陽能電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池背板及其制備方法和一種太陽能電池組件。
背景技術(shù)：
太陽能電池組件在使用時直接暴露于大氣中，要經(jīng)受溫度變化、紫外線照射及水汽的侵蝕。如不能抗拒環(huán)境因素的影響，其光電轉(zhuǎn)換性能易于衰減，失去實用價值，因而太陽能電池封裝材料的研究十分重要。封裝材料包括玻璃、膠膜、背板、鋁框和硅膠。其中由于背板的主要材料一直為外國公司所壟斷，一度供不應(yīng)求，所以背板成為最為引人關(guān)注的封裝材料。為提高耐候性、并有效阻隔紫外線和水汽，目前，太陽能電池背板通常采用多層膜熱壓成型方式生產(chǎn)。以最常用的TPT為例，它是以聚氟乙烯/聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯(即PVF/PET/PVF)三層獨立的薄膜通過膠水的粘結(jié)熱壓成型制成。國內(nèi)外生產(chǎn)PVF薄膜的供應(yīng)商非常少，隨著近幾年太陽能電池組件需求的猛增，PVF薄膜的需求也隨之猛增，以至供不應(yīng)求。因TPT制備工藝復(fù)雜，國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不成熟，基本依靠從國外進口，價格相當(dāng)昂貴。因此，亟待開發(fā)一種低成本、高性能的太陽能電池背板材料
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的太陽能電池背板存在的難以同時保證高絕緣耐候性和低成本的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種太陽能電池背板，所述太陽能電池背板從下至上依次包括背面保護層、金屬鋁層、膠黏劑層和PET聚酯膜層，所述背面保護層為陽極氧化層或氟碳涂層。本發(fā)明還提供了一種所述太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟
A、在金屬鋁層的一個表面進行陽極氧化，或者，在金屬鋁層的一個表面涂覆氟碳涂層，在金屬鋁層的該表面形成背面保護層；
B、在PET聚酯膜層的一面涂布膠黏劑，干燥后將涂有膠黏劑的一面與金屬鋁層的未形成背面保護層的表面熱壓成型，得到所述太陽能電池背板。最后，本發(fā)明提供了一種太陽能電池組件，所述太陽能電池組件包括依次層疊的背板、密封膠層、電池片、密封膠層和透光層，其中，所述背板為本發(fā)明提供的太陽能電池背板。本發(fā)明提供的太陽能電池背板中，采用PET聚酯膜層作為絕緣耐候?qū)樱〈鶷PT背板中的PVF膜層，一方面能有效降低成本，另一方面能有效保證太陽能電池組件的絕緣耐候性能；同時，本發(fā)明中，在金屬鋁層背面通過陽極氧化或噴涂氟碳涂層形成背面保護層，能有效保護背面及太陽能電池組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進一步提高太陽能電池組件的絕緣耐候性倉泛。


圖1是本發(fā)明提供的太陽能電池背板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。除非特別說明，本發(fā)明中的PET是指聚對苯二甲酸乙二醇酯，PEN是指聚萘二甲酸
乙二醇酯。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種太陽能電池背板100，所述太陽能電池背板100從下至上依次包括背面保護層1、金屬鋁層2、膠黏劑層3和PET聚酯膜層4。本發(fā)明中，所述PET聚酯膜層4通過將含有PET樹脂、氟碳樹脂、PEN樹脂、二氧化鈦和抗氧劑的原料混合物干燥后加熱擠出、拉伸得到。優(yōu)選情況下，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，其中，所述PET樹脂的含量為30-60重量份，氟碳樹脂的含量為20-50重量份，PEN樹脂的含量為10-20重量份，二氧化鈦的含量為1-2重量份，抗氧劑的含量為1-2重量份。所述氟碳樹脂可采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種含氟有機樹脂。例如，所述氟碳樹脂可選自聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡膠(PFA)中的一種或多種。優(yōu)選情況下，所述氟碳樹脂選自聚偏氟乙烯(PVDF)和/或聚四氟乙烯(PTFE)，此時得到的PET聚酯膜層的絕緣耐候性最佳。

所述抗氧劑用于提高所述PET聚酯膜層的抗老化性能，其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自磷酸酯類抗氧劑、酚類抗氧劑中的一種或多種。所述抗氧劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的各種抗氧劑，用于防止背板老化，提高太陽能電池背板的耐候性。所述抗氧劑的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自磷酸酯類抗氧劑、酚類抗氧劑中的一種或多種。本發(fā)明中，所述抗氧劑可直接采用商購產(chǎn)品。例如，所述抗氧劑選自抗氧劑168和抗氧劑1010，其中抗氧劑168為磷酸酯類抗氧劑，抗氧劑1010為受阻酚類抗氧劑。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述原料組合物中還可含有光穩(wěn)定劑。所述光穩(wěn)定劑的種類和作用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，所述光穩(wěn)定劑選自水楊酸脂類、二苯甲酮類、苯并三唑類和受阻胺類中的一種或多種。優(yōu)選情況下，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，光穩(wěn)定劑為0. 1-0. 5重量份。更優(yōu)選情況下，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，所述原料混合物光穩(wěn)定劑的含量為0. 2重量份。作為本發(fā)明的一種最佳實施方式，所述光穩(wěn)定劑為二苯甲酮類、苯并三唑類和受阻胺類的復(fù)配體系，其重量比為7 7 :6。本發(fā)明中，膠黏劑層3中含有的膠黏劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的各中膠黏劑。例如，所述膠黏劑可采用聚氨基甲酸脂系熱固化粘合劑或丙烯系熱固化粘合劑。優(yōu)選情況下，本發(fā)明中，所述膠黏劑采用熱硬化的聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑，其具有良好的耐濕熱性能。具體地，所述聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑中含有主劑和硬化齊U，主劑為聚氨基甲酸酯，硬化劑為異氰酸。更優(yōu)選情況下，所述聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑中主劑與硬化劑的質(zhì)量比為100 :20-40。所述金屬鋁層2為阻隔層，具有機械強度高、水汽透過率低、散熱性好等優(yōu)點。所述背面保護層4為陽極氧化層或氟碳涂層，用于太陽能電池背板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其中，陽極氧化層可通過對金屬鋁層2的一個表面直接進行陽極氧化形成；而氟碳涂層則可通過涂覆形成。具體地，所述氟碳涂層通過在金屬鋁層2上涂覆含氟涂料后形成。所述含氟涂料的組分為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，包括氟碳樹脂、溶劑、交聯(lián)劑、固化劑和各種常用填料。其中氟碳樹脂與前述制備PET聚酯膜層時氟碳樹脂相同。本發(fā)明中，形成氟碳涂層時所采用的含氟涂料可直接采用商購產(chǎn)品，例如可直接采用阿克蘇公司的氟碳樹脂加入溶劑、交聯(lián)齊U、固化劑以及各種常用填料后配制成含氟涂料。所述涂覆的方式可采用噴涂或滾涂，其中噴涂可為普通噴涂、靜電噴涂，但不局限于此。本發(fā)明中，背面保護層I的厚度為10-30 U m,金屬鋁層2的厚度為100-300 U m,膠黏劑層3的厚度為1-2 u m，PET聚酯膜層4的厚度為150-350 u m。優(yōu)選情況下，背面保護層I的厚度為15-20 u m,金屬鋁層2的厚度為150-200 u m,膠黏劑層3的厚度為1-2 u m, PET聚酯膜層4的厚度為150-250 u m。本發(fā)明還提供了一種所述太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟
A、在金屬鋁層的一個表面進行陽極氧化，或者，在金屬鋁層的一個表面涂覆氟碳涂層，在金屬鋁層的該表面形成背面保護層；
B、在PET聚酯膜層的一面涂布膠黏劑，干燥后將涂有膠黏劑的一面與金屬鋁層的未形成背面保護層的表面熱壓成型，得到所述太陽能電池背板。

優(yōu)選情況下，步驟B中，干燥的溫度為70-100°C，干燥時間為3_5min。更優(yōu)選情況下，干燥的溫度為80-90°C，干燥時間為3-5min。熱壓成型的溫度為70-100°C，優(yōu)選為80-90。。。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在PET聚酯膜層的一面涂布膠黏劑之前，還可對其進行除油、電暈處理。本發(fā)明中，制備所述PET聚酯膜層的方法如前所述，具體包括將含有PET樹脂、氟碳樹脂、PEN樹脂、二氧化鈦和抗氧劑的原料混合物干燥后加熱擠出、拉伸得到。所述原料組合物中各組分及含量如前所述，此處不再贅述。優(yōu)選情況下，所述拉伸包括先縱向拉伸，然后在橫向拉伸；或者先橫向拉伸，再縱向拉伸。最后，本發(fā)明提供了一種太陽能電池組件，如圖2所示，所述太陽能電池組件包括依次層疊的背板、密封膠層200、電池片300、密封膠層200和透光層400，其中，所述背板為本發(fā)明提供的太陽能電池背板100。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，所述太陽能電池組件的封裝材料還包括鋁框(附圖中未示出)。本發(fā)明中，由于采用金屬鋁層2作為阻隔層，因此相對于柔性材料的TPT，已大大增強所述太陽能電池背板100的機械強度，可以大大減少鋁框的厚度和重量，降低鋁框成本，從而進一步降低本發(fā)明的太陽能電池組件的成本。本發(fā)明提供的太陽能電池背板100中，采用PET聚酯膜層4作為絕緣耐候?qū)?，取代TPT背板中的PVF膜層，一方面能有效降低成本，另一方面能有效保證本發(fā)明提供的太陽能電池組件的絕緣耐候性能。同時，本發(fā)明中，在金屬鋁層2背面通過陽極氧化或噴涂氟碳涂層形成背面保護層1，能有效保護本發(fā)明提供的太陽能電池組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進一步提高太陽能電池組件的絕緣耐候性能。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步解釋說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例及對比例中所采用原料均通過商購得到。實施例1
(1)將PET 樹脂 45kg、PVDF 樹脂 35kg、PEN 樹脂 18kg、TiO2 粉 1kg、抗氧劑 168 Ikg 混合均勻，依次經(jīng)干燥、加熱擠出、成形、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊卷取即得本實施例的PET聚酯膜，膜厚為150 iim;
(2)將步驟(I)得到的PET聚酯膜先進行除油和電暈處理，然后將其一面涂布膠黏劑(聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑，聚氨基甲酸酯與異氰酸的質(zhì)量比為100 :30)，并在90°C下干燥5min,干燥后形成的膠黏劑層厚度為I y m ;
(3)將步驟(2)得到的PET聚酯膜涂有膠黏劑的一面與單面陽極氧化鋁箔(鋁箔厚度200 u m,陽極氧化層厚度20 u m)未陽極氧化的一面在90°C下壓合成型，得到本實施例的太陽能電池背板，具有圖1所示結(jié)構(gòu)，記為SI。實施例2
(1)將PET 樹脂 35kg、PTFE 樹脂 45kg、PEN 樹脂 17kg、TiO2 粉 2kg、抗氧劑 1010 Ikg混合均勻，依次經(jīng)干燥、加熱擠出、成形、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊卷取即得本實施例的PET聚酯膜，膜厚為200 iim;
(2)將步驟(I)得到的PET聚酯膜先進行除油和電暈處理，然后將其中一面涂布膠黏劑(聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑，聚氨基甲酸酯與異氰酸的質(zhì)量比為100 :30)，并在80°C下干燥5min,干燥后形成的膠黏劑層厚度為2 y m ;
(3)將步驟(2)得到的PET聚酯膜涂有膠黏劑的一面與單面陽極氧化鋁箔(鋁箔厚度150 u m,陽極氧化層厚度15iim)未陽極氧化的一面在80°C下壓合成型，得到本實施例的太陽能電池背板，具有圖1所示結(jié)構(gòu)，記為S2。實施例3
(1)將PET 樹脂 45kg、PVDF 樹脂 35kg、PEN 樹脂 17kg、TiO2 粉 2kg、抗氧劑 Ikg (其中抗氧劑168 0. 5kg，抗氧劑1010 0. 5kg)、光穩(wěn)定劑0.2kg (其中，二苯甲酮類0. 07kg,苯并三唑類0. 07kg，受阻胺類0. 06kg)混合均勻，依次經(jīng)干燥、加熱擠出、成形、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊卷取即得PET聚酯膜，膜厚為150 ii m ;
(2)將步驟(I)得到的PET聚酯膜先進行除油和電暈處理，然后將其中一面涂布膠黏劑(聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑，聚氨基甲酸酯與異氰酸的質(zhì)量比為100 :25)，并在90°C下干燥5min,干燥后形成的膠黏劑層厚度為I y m ;
(3)對金屬鋁板(厚度為200iim)的一個表面采用靜電噴涂的方法涂覆含氟涂料(含氟涂料中含有的氟碳樹脂采用阿克蘇公司的氟碳樹脂)，形成厚度為15 Pm的氟碳涂層；
(4)將步驟(2)得到的PET聚酯復(fù)合膜涂有膠 黏劑的一面與步驟(3)的金屬鋁板上未噴涂氟碳涂層的一面在90°C下壓合成型，得到本實施例的太陽能電池背板，具有圖1所示結(jié)構(gòu)，記為S3。實施例4
(I)將 PET 樹脂 50kg、PTFE 樹脂 35kg、PEN 樹脂 12kg、TiO2 粉 2kg、抗氧劑 Ikg (其中抗氧劑168 0. 5kg，抗氧劑1010 0. 5kg)、光穩(wěn)定劑0.2kg (其中，二苯甲酮類0. 07kg,苯并三唑類0. 07kg，受阻胺類0. 06kg)混合均勻，依次經(jīng)干燥、加熱擠出、成形、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊卷取即得PET聚酯膜，膜厚為200 ii m ;
(2)將步驟(I)得到的PET聚酯膜先進行除油和電暈處理，然后將其中一面涂布膠黏劑(丙烯系熱固化型粘合劑)，并在80°C下干燥5min，干燥后形成的膠黏劑層厚度為2pm;
(3)將步驟(2)得到的PET聚酯膜涂有膠黏劑的一面與單面陽極氧化鋁箔(鋁箔厚度150 u m,陽極氧化層厚度15 u m)未陽極氧化的一面在80°C下壓合成型，得到本實施例的太陽能電池背板，具有圖1所示結(jié)構(gòu)，記為S4。對比例I
將PVF、PET、PVF三層薄膜采用EVA膠膜依次疊壓，熱壓成型，制備本對比例的厚度為350 V- m的太陽能電池背板,記為DSl。性能測試1、耐候性測試
采用太陽能電池板認證/太陽能光伏電池板IEC61215公開的方法，對S1-S4和DSl進行測試，測試條件為時間為2000h，相對濕度為85%rh，測試溫度為85°C。觀察S1-S4和DSl有無分層。無分層為0K，有分層為NO。測試結(jié)果如表I所示。采用ASTMF-149公開的方法，測試S1-S4和DSl的擊穿電壓，測試結(jié)果如表I所示。將S1-S4和DSl樣品60°C 下置于IKW紫外氙燈下，照射150小時，觀測有無變色。無變色為0K，有變色為NO。測試結(jié)果如表I所示。采用UL-94公開的方法，測試S1-S4和DSl的阻燃級別，測試結(jié)果如表I所示。2、水汽透過率測試
采用ISO 15106-3公開的方法，測試S1-S4和DSl的水汽透過率，測試結(jié)果如表I所
示
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背板，其特征在于，所述太陽能電池背板從下至上依次包括背面保護層、金屬鋁層、膠黏劑層和PET聚酯膜層，所述背面保護層為陽極氧化層或氟碳涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其特征在于，所述PET聚酯膜層通過將含有PET樹脂、氟碳樹脂、PEN樹脂、二氧化鈦和抗氧劑的原料混合物干燥后加熱擠出、拉伸得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池背板，其特征在于，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，其中，所述PET樹脂的含量為30-60重量份，氟碳樹脂的含量為20-50重量份，PEN樹脂的含量為10-20重量份，二氧化鈦的含量為1-2重量份，抗氧劑的含量為1-2重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池背板，其特征在于，所述氟碳樹脂選自聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、氟橡膠中的一種或多種；所述抗氧劑選自磷酸酯類抗氧劑或受阻酚類中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池背板，其特征在于，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，所述原料混合物中還含有0. 1-0. 5重量份的光穩(wěn)定劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池背板，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑選自水楊酸脂類、二苯甲酮類、苯并三唑類和受阻胺類中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其特征在于，膠黏劑層中含有的膠黏劑為聚氨基甲酸脂系熱固化粘合劑或丙烯系熱固化粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池背板，其特征在于，所述膠黏劑為聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑；所述聚氨基甲酸酯系熱固化粘合劑中含有主劑和硬化劑，主劑為聚氨基 甲酸酯，硬化劑為異氰酸，主劑與硬化劑的質(zhì)量比為100 :20-40。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板，其特征在于，背面保護層的厚度為10-30 iim，金屬鋁層的厚度為100-300 iim，膠黏劑層的厚度為1-2 y m，PET聚酯膜層的厚度為 150-350u m。
10.權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟 A、在金屬鋁層的一個表面進行陽極氧化，或者，在金屬鋁層的一個表面涂覆氟碳涂層，在金屬鋁層的該表面形成背面保護層； B、在PET聚酯膜層的一面涂布膠黏劑，干燥后將涂有膠黏劑的一面與金屬鋁層的未形成背面保護層的表面熱壓成型，得到所述太陽能電池背板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟B中，干燥的溫度為70-100°C，干燥時間為3-5min ;熱壓成型的溫度為70_100°C。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，制備所述PET聚酯膜層的方法包括將含有PET樹脂、氟碳樹脂、PEN樹脂、二氧化鈦和抗氧劑的原料混合物干燥后加熱擠出、拉伸得到。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，其中，所述PET樹脂的含量為30-60重量份，氟碳樹脂的含量為20-50重量份，PEN樹脂的含量為10-20重量份，二氧化鈦的含量為1-2重量份，抗氧劑的含量為1-2重量份。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，以100重量份的原料混合物為基準(zhǔn)，所述原料混合物中還含有0. 1-0. 5重量份的光穩(wěn)定劑。
15.一種太陽能電池組件，所述太陽能電池組件包括依次層疊的背板、密封膠層、電池片、 密封膠層和透光層，其特征在于，所述背板為權(quán)利要求1-9中任意一項所述的太陽能電池背板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池背板，從下至上依次包括背面保護層、金屬鋁層、膠黏劑層和PET聚酯膜層，所述背面保護層為陽極氧化層或氟碳涂層。本發(fā)明還提供了所述太陽能電池背板的制備方法還采用該太陽能電池背板的太陽能電池組件。本發(fā)明提供的太陽能電池背板中，在保證具有較高的絕緣耐候性的前提下，成本得到大大降低。
文檔編號B32B15/04GK103066140SQ2011103221
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者袁永樂, 秦世嶸, 關(guān)敬波 申請人:比亞迪股份有限公司