專利名稱：一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。為了使太陽能電池得到更好的應(yīng)用，降低太陽能電池成本，改善太陽能電池性能成為了相關(guān)科學(xué)研究的主要任務(wù)。目前太陽能電池背板或絕緣條中應(yīng)用的主要是聚氟乙烯(PVF)、 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜，接線盒中應(yīng)用的主要是聚苯醚 (PPO)及邊框用硅膠進(jìn)行粘結(jié)。聚丙烯(PP)是以丙烯為單體聚合而成的聚合物，聚乙烯(PE)是以乙烯為單體聚合而成的聚合物，是通用塑料中的兩個重要品種。在聚合物工業(yè)的五大通用塑料中，聚丙烯工業(yè)發(fā)展歷史雖短，卻是發(fā)展最快的一個品種。與其它通用熱塑性塑料相比，聚丙烯具有密度小、剛性好、以及有高于100°c的耐熱性和良好的耐化學(xué)藥品性等優(yōu)點(diǎn)，但聚丙烯也存在耐候性差、紫外線阻擋性差和低溫耐沖擊性較差等缺點(diǎn)。因此，如果將成本低的聚丙烯用聚乙烯改性并應(yīng)用在太陽能電池背板中，則要求其具有良好的耐候性和低溫耐沖擊性，并能阻擋紫外線來提高太陽能電池背板的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供能夠解決上述技術(shù)問題中的至少一個技術(shù)問題的一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供能夠阻擋紫外線的一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法。本發(fā)明的又一目的在于提供具有良好的耐候性的一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供具有良好的低溫耐沖擊性的一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物包括50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE) 和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑、 0. 5-10重量份的增韌劑以及0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種?？棺贤饩€助劑可以是納米二氧化硅和納米二氧化鈦中的至少一種?？棺贤饩€助劑的平均粒徑可以是10-80nm?？寡趸瘎┛梢允莵喠姿狨ヮ惪寡趸瘎?、有機(jī)硫化物抗氧化劑和金屬離子鈍化劑中的至少一種。增韌劑可以是馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和馬來酸酐接枝丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一種。改性聚合物可以是聚酰胺和聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物的制備方法包括下述步驟采用熔融共混法將50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE)和乙烯共聚物中的至少一種、5_25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑、0. 5-10重量份的增韌劑和0. 1-5重量份的改性聚合物共混，從而得到太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物。上述共混的步驟可以包括在150_280°C的溫度下，將50_80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種與0-20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE)、乙烯共聚物中的至少一種混合15-30分鐘，再與0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種混合10-20分鐘，然后將0. 5-10重量份的增韌劑加入其中并混合5-15分鐘，之后將5-25 重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑的混合物加入其中并混合15-60分鐘。


圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用聚丙烯組合物制造的太陽能電池用背板的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物包括50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE) 和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑、 0. 5-10重量份的增韌劑以及0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種。均聚聚丙烯由單一丙烯單體聚合而成，結(jié)晶度較高，力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性良好。在一個實(shí)施例中，按照甲基排列位置，均聚聚丙烯包括等規(guī)均聚聚丙烯、無規(guī)均聚聚丙烯和間規(guī)均聚聚丙烯中的至少一種。共聚聚丙烯是在聚合時向丙烯單體摻入乙烯單體共聚而成，共聚聚丙烯在很大程度上可以改變聚丙烯的性能。在一個實(shí)施例中，共聚聚丙烯包括嵌段共聚聚丙烯和無規(guī)共聚聚丙烯中的至少一種。如果均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種的量少于50重量份，則改性聚丙烯組合物的耐老化性、強(qiáng)度及成型性等都會變差，不能滿足材料的基本要求。如果均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種的量多于80重量份，則首先成本變高，其次是制備出的產(chǎn)品太脆，再者因某些添加劑所占比例相對偏小，所以添加劑所起的作用不明顯。在一個實(shí)施例中，優(yōu)選地使用均聚聚丙烯。這是因?yàn)榫劬郾┑慕Y(jié)晶性好，可以與添加劑較容易地復(fù)合，使添加劑更好地發(fā)揮出它們的作用。PE價格便宜，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70 _100°C )，化學(xué)穩(wěn)定性好，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良。將聚丙烯與PE共混，可以獲得良好的共混體系。在一個實(shí)施例中，聚乙烯包括高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE)、乙烯共聚物中的至少一種。聚乙烯的添加使改性聚丙烯組合物的耐低溫性能、電絕緣性能都得到提高；但聚乙烯的含量多于20重量份時，聚乙烯的特性就不能很好的表現(xiàn)。乙烯共聚物包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 (EMMA)等。在一個實(shí)施例中，優(yōu)選地使用低壓聚乙烯(HDPE)。這是因?yàn)榈蛪壕垡蚁┑姆肿訛榫€型結(jié)構(gòu)，很少支化現(xiàn)象，是較典型的結(jié)晶高聚物，具有良好的耐熱性和耐寒性，介電性能優(yōu)良，化學(xué)穩(wěn)定性良好，吸水性和水蒸汽透過率很低。低壓聚乙烯可以與均聚聚丙烯和添加劑較容易地復(fù)合，使改性聚丙烯組合物更好地應(yīng)用在太陽能電池背板上。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的改性聚丙烯組合物包含抗紫外線助劑，所以將包含該改性聚丙烯組合物的太陽能背板用在太陽能電池設(shè)備中時，該部件阻擋回(例如反射)部分紫外線， 該部分紫外線可用于太陽能電池設(shè)備中的電池片的光電轉(zhuǎn)換，從而有利于光電轉(zhuǎn)換效率的提尚。在一個實(shí)施例中，抗紫外線助劑包括納米二氧化硅和納米二氧化鈦中的至少一種。在一個具體的實(shí)施例中，抗紫外線助劑的平均粒徑是5-500nm，優(yōu)選地為10-400nm，更加優(yōu)選地為20-200nm。如果抗紫外線助劑的平均粒徑小于5nm，則首先原料成本高，工業(yè)化可能性變小，其次是因納米微粒本身發(fā)生團(tuán)聚而不利于抗紫外線助劑與其他組分共混。如果抗紫外線助劑的平均粒徑大于500nm，則不利于抗紫外線助劑與其他組分混合均勻，容易有大的顆粒物或塊狀物產(chǎn)生。當(dāng)抗紫外線助劑的含量由少于5重量份變成多于5重量份時，抗紫外線效果明顯變好。即，當(dāng)抗紫外線助劑的含量少于5重量份時，抗紫外線效果急劇變差。也就是說，將本發(fā)明的聚丙烯組合物中的抗紫外線助劑的含量設(shè)定為5重量份以上可以取得意料不到的技術(shù)效果。如果抗紫外線助劑的含量多于25重量份，則抗紫外線效果不會因?yàn)楹吭龆喽龃?，因此沒有必要使抗紫外線助劑的含量超過25重量份。在一個實(shí)施例中，抗氧化劑包括亞磷酸酯類抗氧化劑、有機(jī)硫化物抗氧化劑和金屬離子鈍化劑中的一種或幾種。在一個實(shí)施例中，亞磷酸酯類抗氧化劑包括苯胺亞磷酸酯類抗氧化劑，例如苯胺亞磷酸鈉鹽、苯胺亞磷酸鉀鹽、亞甲基苯胺亞磷酸鈉鹽、雙苯胺亞磷酸鋁鹽、對苯二胺亞磷酸鈉鹽。在一個實(shí)施例中，有機(jī)硫化物抗氧化劑包括商品名稱為 HQ7015、TMT-15的抗氧化劑和硫代二丙酸雙硬脂醇酯(DSTP)中的至少一種。在一個實(shí)施例中，金屬離子鈍化劑包括銻的化合物。如果抗氧化劑的量少于0. 1重量份，則起不到抗氧化的效果。如果抗氧化劑的量多于20重量份，則抗氧化效果不會因?yàn)楹吭龆喽龃螅矣绊懖牧系纳炜s性，因此沒有必要使抗氧化劑的含量超過20重量份。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，抗氧化劑的添加重量份為0. 5-10重量份。在一個實(shí)施例中，增韌劑包括馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體(MAH-g-POE)、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯(MAH-g-EVA)、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (MAH-g-SBS)和馬來酸酐接枝丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(MAH-g-ABQ中的至少一種。 如果增韌劑的含量不足0. 5重量份，則起不到增韌的效果；如果增韌劑的含量超過10重量份，則聚丙烯組合物的韌性過強(qiáng)，不符合對產(chǎn)品生產(chǎn)性能的要求。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中， 包括重量份為1-5的增韌劑。改性聚合物是指對聚丙烯基體(均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種)進(jìn)行改性的聚合物。在一個實(shí)施例中，改性聚合物包括聚酰胺(PA)和PET中的至少一種。如果改性聚合物的含量少于0. 1重量份，則聚丙烯組合物過脆；如果改性聚合物的含量多于5重量份，則抗導(dǎo)電性、硬度都不能達(dá)到要求。另外，通過采用石蠟作為改性物，可以獲得韌性和抗老化性好的共混材料。PA具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，軟化點(diǎn)高，耐熱，磨擦系數(shù)低，電絕緣性好，有自熄性，耐候性好。通過將聚丙烯與PA共混，有望獲得綜合性能好的共混材料。PET是極性結(jié)晶聚合物，聚丙烯通過官能化或加入相容劑可與PET共混。通過將聚丙烯與PET共混，可以改進(jìn)共混物的剛性。在將聚丙烯和聚乙烯共混體與改性聚合物和/或石蠟共混時，可以根據(jù)需要選用合適的相容劑(或稱為增溶劑)。通過將均聚聚丙烯和聚乙烯共混體與合適的抗氧化劑、增韌劑、改性聚合物和石蠟中的至少一種共混，可以獲得耐候性和低溫耐沖擊性得到提高的改性聚丙烯組合物。下面描述根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用聚丙烯組合物的制備方法。根據(jù)一個實(shí)施例，該制備方法可包括采用熔融共混法將50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE) 和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑、 0. 5-10重量份的增韌劑以及0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種共混?？梢圆捎靡阎脑O(shè)備，例如通用攪拌機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、開煉機(jī)、密煉機(jī)等，來執(zhí)行該熔融共混。在共混過程中，可以根據(jù)需要添加適量的相容劑。根據(jù)另一實(shí)施例，該制備方法還可包括用已知的聚合物成型技術(shù)(例如擠出、注射、吹塑、壓延、壓制中的至少一種)使采用熔融共混法制得的上述共混物成型。根據(jù)一個具體的實(shí)施例，在熔融狀態(tài)(例如，保持物料溫度為150-280°C，優(yōu)選地為180-250°C )下，將50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種與0_20重量份的高壓聚乙烯(LDPE)、低壓聚乙烯(HDPE)、乙烯共聚物中的至少一種混合15-30分鐘，再與0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種混合10-20分鐘，然后將0. 5-10重量份的增韌劑加入其中并混合5-15分鐘，之后將5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑的混合物加入其中并混合15-60分鐘。參照圖1，太陽能電池背板包括PET薄膜3、設(shè)置在PET薄膜3的兩個背對表面上的改性聚丙烯組合物層1和5、設(shè)置在PET薄膜3與改性聚丙烯組合物層1之間的粘合劑層 2以及設(shè)置在PET薄膜3與改性聚丙烯組合物層5之間的粘合劑層4。改性聚丙烯組合物層1和5均可由根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用聚丙烯組合物制成。粘合劑層2和4可由通常的粘合劑(例如EVA、環(huán)氧樹脂、聚氨酯或丙烯酸酯)制成。聚丙烯組合物層1和5均可以具有20-70 μ m的厚度，PET薄膜3可具有80-180 μ m的厚度，粘合劑層2和4均可以具有 5-20 μ m的厚度。在一個具體的實(shí)施例中，太陽能電池背板包括厚度為150 μ m的PET薄膜3、厚度均為50 μ m的由根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用改性聚丙烯組合物制成的改性聚丙烯組合物層1 和5、以及厚度均為10 μ m的粘合劑層2和4。在下文中結(jié)合示例和對比例對根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用聚丙烯組合物及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述。示例1至示例4以及對比例1至對比例4 示例 1
用通用攪拌機(jī)將均聚聚丙烯與共聚聚丙烯在215°C下共混20分鐘，再與作為改性物的石蠟混合15分鐘，然后將作為增韌劑的ABS加入其中并混合10分鐘，之后將作為抗紫外線助劑的納米二氧化鈦和作為抗氧化劑的DSTP的混合物加入其中并混合30分鐘，由此得到改性聚丙烯組合物。示例1的各組分的含量(重量份)示出在下面的表1中。示例2至示例4 除了所采用的成分的含量不同之外，以與示例1的方式相同的方式來制備示例2 至示例4的改性聚丙烯組合物。示例2至示例4的各組分的含量(重量份)分別示出在下面的表1中。對比例1至對比例4 除了所采用的成分的含量不同之外，以與示例1的方式相同的方式來制備對比例 1至對比例4的改性聚丙烯組合物。對比例1至對比例4的各組分的含量(重量份)分別示出在下面的表1中。表 權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，包括50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑、0. 5-10重量份的增韌劑以及 0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，其中，抗紫外線助劑是納米二氧化硅和納米二氧化鈦中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，其中，抗紫外線助劑的平均粒徑是10-80nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，其中，抗氧化劑是亞磷酸酯類抗氧化劑、有機(jī)硫化物抗氧化劑和金屬離子鈍化劑中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，其中，增韌劑是馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和馬來酸酐接枝丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物，其中，改性聚合物是聚酰胺和聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種。
7.一種制備太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物的方法，所述方法包括下述步驟采用熔融共混法將50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、 0. 1-20重量份的抗氧化劑、0. 5-10重量份的增韌劑以及0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種共混，從而得到太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物的制備方法，其中，共混的步驟包括在150-280°C的溫度下，將50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種與 0-20重量份的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯和乙烯共聚物中的至少一種混合15-30分鐘，再與 0. 1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種混合10-20分鐘，然后將0. 5-10重量份的增韌劑加入其中并混合5-15分鐘，之后將5-25重量份的抗紫外線助劑、0. 1-20重量份的抗氧化劑的混合物加入其中并混合15-60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法，該太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物包括50-80重量份的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種、0-20重量份的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯和乙烯共聚物中的至少一種、5-25重量份的抗紫外線助劑、0.1-20重量份的抗氧化劑、0.5-10重量份的增韌劑和0.1-5重量份的改性聚合物和石蠟中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背板用聚丙烯組合物可具有良好的耐候性、絕緣性能、機(jī)械性能、紫外線阻擋性和低溫耐沖擊性。
文檔編號C08L23/06GK102585359SQ20111045985
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者李華 申請人:升信新材(北京)科技有限公司