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)現(xiàn)有技術(shù)的不足，有報(bào)道采用另外的氟膜代替PVF膜，例如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)?，第一耐候?qū)雍偷诙秃驅(qū)泳鶠榫燮蚁┡c無機(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。目前大多數(shù)改性聚偏氟乙烯合金層中含氟聚合物的含量較高，因此能夠保證膜的性能，含氟聚合物的含量 高致使膜的成本較高。不利于工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模市場(chǎng)推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種含氟量低、性能優(yōu)良、成本低的太陽(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，由以下原料采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜，原料質(zhì)量份組成如下:氟樹脂40-55份，以氟樹脂質(zhì)量計(jì)，添加有硅烷偶聯(lián)劑0.5-4.5wt%、有機(jī)過氧化物
0.01-0.6wt%、交聯(lián)催化劑 0.01-0.8wt% ；無機(jī)填料10-45份，改性樹脂10-45份，潤(rùn)滑劑0.05-1.0份，功能助劑0_2份；所述的氟樹脂為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物，所述的無機(jī)填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，所述的改性樹脂為聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯；所述的功能助劑為抗氧劑、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑之一或組合；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 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%。乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的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。所述娃燒偶聯(lián)劑選自乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒，所述有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或過氧化二苯甲酰，所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯、月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺化乙酰、甲苯磺酸、甲苯磺化乙酰中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷，優(yōu)選含量為
1.5-2.5wt% ；所述的有機(jī)過氧化物優(yōu)選為過氧化二異丙苯(DCP)，優(yōu)選含量為0.1-0.3wt% ；所述交聯(lián)催化劑優(yōu)選為二丁基錫二月桂酸酯，優(yōu)選含量為0.1-0.4wt% ；

所述無機(jī)填料為納米級(jí)的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁。所述的改性樹指為聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯，優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯；所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、天然石蠟、合成石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯臘中的任意一種或任意幾種組合。所述的功能助劑中抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑均按本領(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。所述的功能助劑的進(jìn)一步優(yōu)選如下:抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑BHT ;光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑622LD ；光吸收劑UV-P或光吸收劑UV-O。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，太陽(yáng)能電池封裝膜，原料質(zhì)量份組成如下:乙烯-四氟共聚物40-50份，以乙烯-四氟共聚物質(zhì)量計(jì)，添加有過氧化二異丙苯
0.1-0.3wt%,乙稀基二甲氧基娃燒1.5-2.5wt% ；_■丁基錫_■月桂酸酷0.1-0.4wt% ；Ti0210_40份，聚甲基丙烯酸甲酯15-35份，潤(rùn)滑劑0.1-1.0份，功能助劑0.5_2份。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池封裝膜的制備方法，步驟如下:(I)將氟樹脂分兩組，分別與硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)過氧化物經(jīng)擠出機(jī)制備粒料A、與交聯(lián)催化劑經(jīng)擠出機(jī)制備粒料B，使粒料A、粒料B中氟樹脂含量之和為原料配比中氟樹脂的總量。粒料A與粒料B中氟樹脂的質(zhì)量比為(90 98): (2 10)。(2)將粒料A和粒料B混合，再與無機(jī)填料、改性樹脂、潤(rùn)滑劑及功能助劑混合經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成含氟薄膜，并經(jīng)85 ±5 °C水浴9 11小時(shí)完成交聯(lián)。優(yōu)選的，制成含氟薄膜的厚度為20-40 μ m。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，太陽(yáng)能電池封裝膜的制備方法，原料質(zhì)量份組成如下:乙烯-四氟共聚物40-50份，以乙烯-四氟共聚物質(zhì)量計(jì)，添加有過氧化二異丙苯
0.1-0.3wt%,乙稀基二甲氧基娃燒1.5-2.5wt% ；_■丁基錫_■月桂酸酷0.1-0.4wt% ； TiO210-40份，聚甲基丙烯酸甲酯15-35份，潤(rùn)滑劑0.1-1.0份，功能助劑0.5-2份。取乙烯-四氟共聚物的95%與硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)過氧化物經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得粒料A ;取乙烯-四氟共聚物的5%與交聯(lián)催化劑經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得粒料B ;將得粒料A和粒料B與無機(jī)填料、改性樹指、潤(rùn)滑劑及功能助劑混合經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成厚度為20-40 μ m含氟薄膜，并經(jīng)85 ±5°C水浴10小時(shí)完成交聯(lián)。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，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)明提供的太陽(yáng)能電池保護(hù)膜，通過添加硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物在熔融擠出的條件下使聚合物完成接枝過程，然后在交聯(lián)催化劑作用下完成聚合物的交聯(lián)反應(yīng)，使氟膜在較低的含量下仍具有優(yōu)異的抗紫外老化特性、優(yōu)異的耐濕、耐候性能，同時(shí)提高了膜的力學(xué)強(qiáng)度，且節(jié)約成本，對(duì)太陽(yáng)能電池行業(yè)有非常重要的意義。硅烷偶聯(lián)劑具有特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物，它極易與無機(jī)材料產(chǎn)生牢固的化學(xué)鍵，又能與有機(jī)高分子材料產(chǎn)生良好的結(jié)合，賦予材料更好地機(jī)械性能、電氣性能、耐水性、耐熱性和防腐性等。
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，但不僅限于此。實(shí)施例中的物料百分比均為質(zhì)量百分比。實(shí)施例中的原料均為市購(gòu)產(chǎn)品。

實(shí)施例1:太陽(yáng)能電池封裝膜，原料質(zhì)量份組成:含氟樹脂53份、納米級(jí)TiO2粉27份、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)IS份、聚乙烯蠟1.0份、功能助劑1.0份，該功能助劑由0.3份抗氧劑1010,0.3份光穩(wěn)定劑770、0.4份光吸收劑UV-P ;制成膜厚度為30 μ m。以含氣樹脂質(zhì)量劑，添加娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二甲氧基娃燒2.3wt%,過氧化_■異丙苯(DCP) 0.2wt% ;交聯(lián)催化劑二丁基錫二月桂酸酯0.3wt% ；所述的含氟樹脂為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物(改性ETFE)，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43.5% ;六氟丙烯成分摩爾含量為5.8% ;三氟苯乙烯成分摩爾百分含量為3.7%。制備方法如下:( I)將氟樹脂的95wt%與硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)過氧化物經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得粒料A0(2)將氟樹脂的5wt%和交聯(lián)催化劑經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得粒料B。(3)將粒料A、粒料B與無機(jī)填料、改性樹指、潤(rùn)滑劑及功能助劑等按照上述的比例經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成厚度為3011111含氟薄膜，并經(jīng)85±51:水浴10小時(shí)完成交聯(lián)實(shí)施例2:如實(shí)施例1所述，所不同的是:改變氟膜中主要成分乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物的組成，以及與納米級(jí)TiO2粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比例(如表I)。本實(shí)施例的共聚物中四氟乙烯成份占摩爾百分含量為50.6%;乙烯成份占摩爾百分含量為36.8%;六氟丙烯含量占6.8%;三氟苯乙烯成分占摩爾百分含量為5.8%ο實(shí)施例3:如實(shí)施例1所述，所不同的是:改變氟膜中主要成分乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物的組成，以及納米級(jí)TiO2粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比例(如表I)。本實(shí)施例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41.4% ;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1.3%。對(duì)比例1:參照樣1，不添加硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物和交聯(lián)催化劑，其他成分及制備方法與實(shí)施例1相同，氟膜中物料的質(zhì)量比例如下表I所示。表1、氟膜中物料比例
權(quán)利要求
1.太陽(yáng)能電池封裝膜，由以下原料采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜，原料質(zhì)量份組成如下: 氟樹脂40-55份，以氟樹脂質(zhì)量計(jì)，添加有硅烷偶聯(lián)劑0.5-4.5wt%、有機(jī)過氧化物0.01-0.6wt%、交聯(lián)催化劑 0.01-0.8wt% ； 無機(jī)填料10-45份，改性樹脂10-45份，潤(rùn)滑劑0.05-1.0份，功能助劑0_2份； 所述的氟樹脂為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1，2，2-三氟苯乙烯的共聚物，所述的無機(jī)填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，所述的改性樹脂為聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯；所述的功能助劑為抗氧劑、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑之一或組合； 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 90):(90 10)。
2.如權(quán)利要求1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%。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或過氧化二苯甲酰，所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯、月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺化乙酰、甲苯磺酸、甲苯磺化乙酰中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1 所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷，含量為1.5-2.5wt%。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)，含量為0.1-0.3wt%。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯，含量為0.1-0.4wt%o
7.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述無機(jī)填料為納米級(jí)的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁；所述的改性樹指為聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯，優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯；所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、天然石蠟、合成石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯臘中的任意一種或任意幾種組合。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于所述的功能助劑中，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。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池封裝膜，其特征在于，原料質(zhì)量份組成如下: 乙烯-四氟共聚物40-50份，以乙烯-四氟共聚物質(zhì)量計(jì)，添加有過氧化二異丙苯0.1-0.3wt%,乙稀基二甲氧基娃燒1.5-2.5wt% ；_■丁基錫_■月桂酸酷0.1-0.4wt% ； TiO210-40份，聚甲基丙烯酸甲酯15-35份，潤(rùn)滑劑0.1-1.0份，功能助劑0.5-2份。
10.權(quán)利要求1 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: (I)將氟樹脂分兩組，分別與硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)過氧化物經(jīng)擠出機(jī)制備粒料A、與交聯(lián)催化劑經(jīng)擠出機(jī)制備粒料B，使粒料A、粒料B中氟樹脂含量之和為原料配比中氟樹脂的總量；粒料A與粒料B中氟樹脂的質(zhì)量比為(90 98): (2 10)； (2)將粒料A和粒料B混合，再與無機(jī) 填料、改性樹脂、潤(rùn)滑劑及功能助劑混合經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成含氟薄膜，并經(jīng)85±5°C水浴9 11小時(shí)完成交聯(lián)；優(yōu)選制成含氟薄膜的厚度為20-40 μ m。
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。該膜由以下原料采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜氟樹脂40-55份，添加有少量硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物、交聯(lián)催化劑；無機(jī)填料10-45份，改性樹脂10-45份，潤(rùn)滑劑0.05-1.0份，功能助劑0-2份；所述的氟樹脂為乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和1,2,2-三氟苯乙烯的共聚物，所述的改性樹脂為聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯。本發(fā)明還提供太陽(yáng)能電池封裝膜的制備方法。該方法制備的太陽(yáng)能電池保護(hù)膜含氟量低，具有優(yōu)異的抗紫外老化特性、優(yōu)異的耐濕、耐候性能，同時(shí)提高了膜的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08K13/02GK103214770SQ201310140600
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者蔡盛梅, 王婧, 宗少杰, 張永明 申請(qǐng)人:山東東岳高分子材料有限公司