專利名稱：一種太陽(yáng)能電池封裝膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能電池封裝膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池背板位于太陽(yáng)能電池板的背面，對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用，需具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性能。由于背板在光伏組件中起著決定太陽(yáng)能電池使用壽命的重要作用，近年來隨著光伏行業(yè)的興起，背板行業(yè)也成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏電池背板目前比較常用的結(jié)構(gòu)有TPT結(jié)構(gòu)和TPE結(jié)構(gòu)，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分為聚氟乙烯(PVF)薄膜、P指聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯樹脂(EVA)薄膜，三層薄膜間用合適的粘結(jié)劑粘結(jié)。TPT結(jié)構(gòu)指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜結(jié)構(gòu)，TPE結(jié)構(gòu)指PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜結(jié)構(gòu)。但是，PVF加工困難，制備工藝復(fù)雜，成本較高，常用的PVF在國(guó)際上被美國(guó)杜邦公司壟斷。針對(duì)上述不足，已有技術(shù)提出采用另外的氟膜代替PVF膜，例如中國(guó)專利文件CN101582459A(CN200910053911. X)提供的一種以改性聚偏氟乙烯合金層為耐候保護(hù)層的太陽(yáng)能電池背板，包括依次粘接的第一耐候?qū)?、第一粘接層、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層、第二粘接層和第二耐候?qū)樱谝荒秃驅(qū)雍偷诙秃驅(qū)泳鶠榫燮蚁┡c無(wú)機(jī)材料的共混塑料合金層，結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層，第一粘接層和第二粘接層是聚氨酯膠層、聚丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠層。該方法制備的耐候?qū)佑捎跓o(wú)機(jī)填料的加入，不能保持PVDF膜原有的優(yōu)良性能，會(huì)降低PVDF膜的水蒸氣透過率等性能。中國(guó)專利文件CN101177514A(CN200710185202. 8)提供一種太陽(yáng)能電池背板，該
背板包括基材和含氟聚合物層，含氟聚合物層組分為含氟樹脂、改性樹脂、聚合物填料、無(wú)機(jī)填料和溶劑。該本發(fā)明是將含氟塑料與聚合物填料、無(wú)機(jī)填料等在溶劑中進(jìn)行混合，制備含氟塑料溶液，然后涂覆到基材表面以制備復(fù)合膜。但該方法存在溶劑殘留及溶劑污染等問題，并且對(duì)涂覆技術(shù)要求極高。因此，需要改善含氟塑料耐候?qū)拥谋砻骛じ叫砸越鉀Q氟塑料作為耐候?qū)釉谑褂眠^程中易脫落而影響電池使用壽命的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能指標(biāo)高、易于加工制造的太陽(yáng)能電池封裝膜及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下太陽(yáng)能電池封裝膜，包括耐候?qū)雍途埘セ鶎?，聚酯基層兩?cè)通過涂布膠黏劑粘結(jié)層與耐候?qū)訌?fù)合；所述耐候?qū)訛楹牧蠈?，是通過將氟塑料、無(wú)機(jī)填料、功能助劑混合后擠出造粒，再通過流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；其中，所述氟塑料為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物，占耐候?qū)淤|(zhì)量的70-90wt% ;所述無(wú)機(jī)填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，占耐候?qū)淤|(zhì)量的10-30wt% ;所述的功能助劑占耐候?qū)淤|(zhì)量的0-2wt% ο所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物中，乙烯與四氟乙烯之和占共聚物的摩爾比為90-99.9%，乙烯與四氟乙烯之間的摩爾比為(30 70) (70 30);六氟丙烯與1，2，2_三氟苯乙烯之和在共聚物中的摩爾比為O. 1-10%，六氟丙烯與1，2，2_三氟苯乙烯之間的摩爾比為(10 90) (90 10)。優(yōu)選的，所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物中，四氟乙烯摩爾百分含量為46 55%;乙烯摩爾百分含量為36 44%;六氟丙烯摩爾含量為3 7% ;1，2，2-三氟苯乙烯摩爾百分含量為I 7%。各成分摩爾百分含量之和為100%。所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物可按現(xiàn)有技術(shù)的任一種共聚反應(yīng)制備，如溶液聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法等。優(yōu)選的，將乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯四種單體按配比混合，采用溶液聚合法在有機(jī)溶劑中進(jìn)行共聚反應(yīng)制得的共聚物，溶劑選自氟碳溶劑或氟氯烷烴以及其它合適的反應(yīng)溶劑。所述的功能助劑包括抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑、偶聯(lián)劑之一或組合，其中抗氧齊 、光穩(wěn)定劑、光吸收劑、偶聯(lián)劑均按本領(lǐng)域常規(guī)選擇?？寡鮿┻x自受阻酚類、光穩(wěn)定劑選自受阻胺類、光吸收劑選自苯酮類或苯并三唑類、偶聯(lián)劑選自硅烷類偶聯(lián)劑。所述的功能助劑的進(jìn)一步優(yōu)選如下抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑BHT ;光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑622LD ;光吸收劑選自光吸收劑UV-P或光吸收劑UV-O ;偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ570、硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ560或硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ550。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)填料為納米級(jí)的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁。所述的聚酯基層為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等具有良好機(jī)械性能的聚合物或其共混物，厚度為50-250 μ m。所述的含氟材料層厚度為5-30 μ m ;含氟材料層是將氟塑料與聚合物填料、無(wú)機(jī)填料、功能助劑的共混塑料層。所述膠黏劑為環(huán)氧膠、丙烯酸膠或聚氨酯膠中的一種，膠黏劑粘結(jié)層厚度為2-25 μ m0根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，所述含氟材料層中，所述乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物占耐候?qū)淤|(zhì)量的78-89wt% ;所述無(wú)機(jī)填料為TiO2,占耐候?qū)淤|(zhì)量的10-20wt%;所述的功能助劑占耐候?qū)淤|(zhì)量的l-2wt%。各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池封裝膜的制備方法，步驟如下(I)將耐候?qū)痈鹘M分按比例混合后，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，通過造粒使各組分均勻的混合到一起。將混合好的物料進(jìn)行流延擠出或吹膜，制成耐候?qū)颖∧ぃ?2)通過涂膠機(jī)將膠黏劑均勻涂覆在聚酯基層薄膜兩側(cè)，然后將步驟(I)制備的耐候?qū)颖∧ふ掣皆诨鶎颖∧蓚?cè)，壓延凝膠后，得到依次為耐候?qū)?、膠黏劑粘結(jié)層、聚酯基層、膠黏劑粘結(jié)層、耐候?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)的背板膜產(chǎn)品。本發(fā)明所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物是一種改性的ETFE(聚四氟乙烯-乙烯共聚物)氟塑料，作為耐候?qū)?，該改性的ETFE具有優(yōu)良的機(jī) 械性能、耐化學(xué)性和耐老化性能，且粘附性能好，是太陽(yáng)能電池封裝膜耐候?qū)拥膬?yōu)選材料。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池封裝膜，所述耐候?qū)邮歉男缘腅TFE氟塑料與無(wú)機(jī)填料、功能助劑的共混層，通過擠出流延或吹膜的方式制的得到含氟材料薄膜，用膠黏劑與聚酯基層薄膜粘結(jié)而制成太陽(yáng)能電池封裝膜。此背板膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料易得，且性能優(yōu)良，符合對(duì)背板的要求，對(duì)太陽(yáng)能電池行業(yè)有非常重要的意義。


圖I是本發(fā)明太陽(yáng)能電池封裝膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步說明，但不限于此。除有明確限定外，實(shí)施例中的物料百分比為質(zhì)量百分比。實(shí)施例I :太陽(yáng)能電池封裝膜的結(jié)構(gòu)如圖I所示，聚酯基層兩側(cè)通過涂布膠黏劑粘結(jié)層與耐候?qū)訌?fù)合；由上往下依次為耐候?qū)覫、粘結(jié)層2、聚酯基層3、粘結(jié)層2、耐候?qū)覫。耐候?qū)覫為氟塑料88%與無(wú)機(jī)填料10%、功能助劑2%的混合物制成的薄膜，厚度為25 μ m。無(wú)機(jī)填料為納米級(jí)TiO2粉，功能助劑為抗氧劑1010 O. 5%、光穩(wěn)定劑770 O. 5%,光吸收劑UV-P O. 5%、硅烷偶聯(lián)劑狃560 0.5%。所述氟塑料為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物，共聚物中四氟乙烯成份摩爾百分含量為49% ;乙烯成份摩爾百分含量為43. 8% ;六氟丙烯成分摩爾含量為5. 5% ;三氟苯乙烯成分摩爾百分含量為
3.7%。粘結(jié)層2為聚氨酯膠層，厚度為25 μ m。聚酯層3為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層，厚度為250 μ m。制備步驟如下(I)耐候?qū)颖∧さ闹苽浞椒▽⒛秃驅(qū)痈鹘M分按上述比例混合后，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，通過造粒使各組分均勻的混合到一起。將混合好的物料進(jìn)行流延擠出，制成厚度25 μ m的耐候?qū)颖∧ぁ?2)背板膜的制備通過涂膠機(jī)將膠黏劑聚氨酯膠均勻涂覆在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜兩側(cè)面為粘結(jié)層2，然后將耐候?qū)覫薄膜粘附在PET薄膜層兩側(cè)的粘結(jié)層上。實(shí)施例2-3 :背板膜的結(jié)構(gòu)和制備方法如實(shí)施例I所述，所不同的是耐候?qū)又幸蚁?、四氟乙烯、六氟丙烯?，2，2-三氟苯乙烯的共聚物(改性的ETFE) ,TiO2的質(zhì)量比例不同，其它成分及比例相同。實(shí)施例2的共聚物中四氟乙烯成份占摩爾百分含量為50. 5% ;乙烯成份占摩爾百分含量為36. 8% ;六氟丙烯含量占6. 9% ;三氟苯乙烯成分占摩爾百分含量為5. 8%。實(shí)施例3的共聚物中四氟乙烯成份占摩爾百分含量為54. 3% ;乙烯成份占摩爾百分含量為41. 5%;六氟丙烯成份占摩爾百分含量為3.2%，三氟苯乙烯成份占摩爾百分含量為 I. 2%。耐候?qū)又形锪系馁|(zhì)量比例如下表所示表I、產(chǎn)品耐候?qū)又形锪媳壤?br> 權(quán)利要求
1.太陽(yáng)能電池封裝膜，包括耐候?qū)雍途埘セ鶎?，聚酯基層兩?cè)通過涂布膠黏劑粘結(jié)層與耐候?qū)訌?fù)合；其特征在于所述耐候?qū)訛楹牧蠈?，是通過將氟塑料、無(wú)機(jī)填料、功能助劑混合后擠出造粒，再通過流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；所述氟塑料為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物，占耐候?qū)淤|(zhì)量的70-90wt% ;所述無(wú)機(jī)填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，占耐候?qū)淤|(zhì)量的10-30wt% ;所述的功能助劑占耐候?qū)淤|(zhì)量的 0_2wt %。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物中，乙烯與四氟乙烯之和占共聚物的摩爾比為90-99.9%，乙烯與四氟乙烯之間的摩爾比為(30 70) (70 30);六氟丙烯與1，2，2-三氟苯乙烯之和在共聚物中的摩爾比為0. 1_10%，六氟丙烯與1，2，2-三氟苯乙烯之間的摩爾比為(10 9O) (9O 10)。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2_三氟苯乙烯的共聚物中，四氟乙烯摩爾百分含量為46 55% ;乙烯摩爾百分含量為36 44% ;六氟丙烯摩爾含量為3 7% ;1，2，2-三氟苯乙烯摩爾百分含量為I 7%。
4.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的功能助劑包括抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑、偶聯(lián)劑之一或組合；其中抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑BHT ;光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑622LD ;光吸收劑選自光吸收劑UV-P或光吸收劑UV-O ;偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑KH570、硅烷偶聯(lián)劑KH560或硅烷偶聯(lián)劑KH550。
5.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述無(wú)機(jī)填料為納米級(jí)的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁。
6.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的聚酯基層為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，厚度為50-250 iim。
7.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的含氟材料層厚度為5-30 u m ;含氟材料層是將氟塑料與無(wú)機(jī)填料、功能助劑的共混塑料層。
8.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述膠黏劑為環(huán)氧膠、丙烯酸膠或聚氨酯膠中的一種，膠黏劑粘結(jié)層厚度為2-25 ym。
9.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述含氟材料層中，乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2,2_三氟苯乙烯的共聚物占耐候?qū)淤|(zhì)量的78-89wt% ;所述無(wú)機(jī)填料為TiO2,占耐候?qū)淤|(zhì)量的10-20wt% ;所述的功能助劑占耐候?qū)淤|(zhì)量的l_2wt%。
10.權(quán)利要求I 9任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池封裝膜的制備方法，步驟如下 (1)將耐候?qū)痈鹘M分按比例混合后，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，通過造粒使各組分均勻的混合到一起。將混合好的物料進(jìn)行流延擠出或吹膜，制成耐候?qū)颖∧ぃ? (2)通過涂膠機(jī)將膠黏劑均勻涂覆在聚酯基層薄膜兩側(cè)，然后將步驟(I)制備的耐候?qū)颖∧ふ掣皆诨鶎颖∧蓚?cè)，壓延凝膠后，得到依次為耐候?qū)?、膠黏劑粘結(jié)層、聚酯基層、膠黏劑粘結(jié)層、耐候?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)的背板膜產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池封裝膜及其制備方法。該太陽(yáng)能電池封裝膜是在聚酯基層兩側(cè)通過涂布膠黏劑粘結(jié)層與耐候?qū)訌?fù)合，所述耐候?qū)邮峭ㄟ^將氟塑料、無(wú)機(jī)填料、功能助劑混合后擠出造粒，再通過流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜；所述氟塑料為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池封裝膜，性能優(yōu)異，且該背板膜結(jié)構(gòu)緊密，生產(chǎn)工序少，成本低。
文檔編號(hào)B32B27/30GK102632668SQ2012101201
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者宗少杰, 張恒, 張永明, 王亞, 王婧 申請(qǐng)人:山東東岳高分子材料有限公司