納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙烯30~60份，聚苯乙烯磺酸10~20份，聚丙烯腈5~15份，納米二氧化硅5~10份，二甲基硅氧烷低聚物1~5份，馬來酸2~5份，偶聯(lián)劑2~4份，二氧化鈦5~8份，碳酸鈣0.1~1份，十二烷基苯磺酸鈉0.15~0.8份，鄰苯二甲酸二辛酯0.02~0.65份，環(huán)氧大豆油2~6份。納米二氧化硅的粒徑為5~20nm。偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201。以納米硅對(duì)聚偏氟乙烯進(jìn)行改性后制備得到太陽能電池背膜材料，具有良好的力學(xué)性能，能夠與基材完好的粘結(jié)在一起，剝離強(qiáng)度高。
【專利說明】納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池背膜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種納米硅改性聚偏氟乙烯 太陽能電池背膜材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在社會(huì)高速發(fā)展的今天，不可再生資源不斷減少，為此尋找和開發(fā)新能源成擺在 了人類發(fā)展的進(jìn)程中。眾所周知，不可再生能源的使用經(jīng)常會(huì)伴隨著生態(tài)環(huán)境的污染，這 也是人類不得不要去解決的難題。太陽能作為一種綠色能源對(duì)環(huán)境沒有任何無污染性，而 且它的來源簡(jiǎn)單，可以說是在人類的生存年限內(nèi)其是取之不盡用之不竭的。太陽能不僅是 一次性能源，還是清潔能源，它資源豐富、普遍存在、無需運(yùn)輸、還可免費(fèi)使用、最重要的是 對(duì)環(huán)境沒有任何污染。太陽能電池也因太陽能的特殊性具有許多其他發(fā)電方式所不具備的 優(yōu)點(diǎn)：不受地域限制、不消耗燃料、規(guī)?？纱罂尚?、靈活性大、無污染、無噪音、安全可靠、建 設(shè)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單、最具有大規(guī)模應(yīng)用的可能性。所以很多專家把太陽能能源作為可替代 的能源去開發(fā)，希望太陽能夠造福于人類?，F(xiàn)如今所使用的太陽能有很大一部分是由太陽 電池轉(zhuǎn)換得來的。因?yàn)樘柲茈姵貙?duì)光有感應(yīng)，能夠把照射在其表面的光能轉(zhuǎn)換為電能。 目前，在有關(guān)專家的努力下，太陽能電池己經(jīng)走向了商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。
[0003] 現(xiàn)在太陽能電池背膜的涂裝工藝是使由粘合劑級(jí)別的EVA在熱壓條件下把 TPT(PVF和PET的三層膜結(jié)構(gòu)）粘接到太陽能電池板上，進(jìn)而起到保護(hù)電池內(nèi)部的作用。 已產(chǎn)品化了的太陽能電池背膜TPT出現(xiàn)了剝離現(xiàn)象，究其原因是TPT膜表面粘結(jié)能力差所 致。所以要開發(fā)出一種既具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐紫外光線、具有良好的力學(xué)性能，還 要能夠與基材完好的粘結(jié)在一起的新的太陽能電池背膜。PVDF不同于其他氟塑料，有著極 好的耐輻射性，其薄膜制品在室外陽光風(fēng)雨中淋曬3000h，抗張強(qiáng)度無大變化；在化工大 氣中使用一年，其機(jī)械性能也未見下降。這是任何其他氟塑料所不具備的耐候性。PVDF薄 膜經(jīng)3xl0 8拉特射線輻照后，其性能未見嚴(yán)重下降。研究發(fā)現(xiàn)PVDF樹脂優(yōu)秀的耐化學(xué) 性能，壓電性能也很好，耐候性也是非常好的，它的加工也是相對(duì)容易的。但是PVDF本 身的很強(qiáng)的C-F鍵致使它的表面親水性較差，要想使用PVDF來代替TPT作為太陽能電池 的背膜就要改善它的表面親水性，需要對(duì)其進(jìn)一步研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料及其制備 方法，以納米硅對(duì)聚偏氟乙烯進(jìn)行改性后制備得到太陽能電池背膜材料，具有良好的力學(xué) 性能，能夠與基材完好的粘結(jié)在一起，同時(shí)具備耐化學(xué)腐蝕性。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏 氟乙烯3(T60份，聚苯乙烯磺酸1(T20份，聚丙烯腈5?15份，納米二氧化硅5?10份，二甲 基硅氧烷低聚物1飛份，馬來酸2飛份，偶聯(lián)劑2?4份，二氧化鈦5?8份，碳酸鈣0.廣1 份，十二烷基苯磺酸鈉0. 15~0. 8份，鄰苯二甲酸二辛酯0. 02~0. 65份，環(huán)氧大豆油2飛 份。
[0006] 所述納米二氧化硅的粒徑為5?20nm。
[0007] 所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201。
[0008] 納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選如下： 聚偏氟乙烯4(T50份，聚苯乙烯磺酸12?18份，聚丙烯腈8?12份，納米二氧化硅61 份，二甲基硅氧烷低聚物：T4份，馬來酸：T4份，偶聯(lián)劑3份，二氧化鈦6~7份，碳酸鈣 0. 3、. 7份，十二烷基苯磺酸鈉0. 35、. 65份，鄰苯二甲酸二辛酯0. 18、. 40份，環(huán)氧大豆 油：T5份。
[0009] 納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選如下： 聚偏氟乙烯45份，聚苯乙烯磺酸16份，聚丙烯腈10份，納米二氧化硅7份，二甲基硅氧 烷低聚物3. 5份，馬來酸3. 5份，偶聯(lián)劑3份，二氧化鈦6. 5份，碳酸鈣0.45份，十二烷基 苯磺酸鈉0.5份，鄰苯二甲酸二辛酯0.22份，環(huán)氧大豆油4份。
[0010] 所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為12(T14(TC，烘干時(shí) 間為l~3h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲 酸二辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為 60(T900W，暴露時(shí)間為5~8h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0011] 步驟1)中烘箱溫度為130°c，烘干時(shí)間為2h。
[0012] 步驟2)中紫外光功率為800W，暴露時(shí)間為6h。
[0013] 步驟3)中擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C， 口膜溫度為200°C。
[0014] 步驟3)中吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C， 口膜溫度為220°C。
[0015] 有益效果：本發(fā)明提供的一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料及其制 備方法，以納米硅對(duì)聚偏氟乙烯進(jìn)行改性后制備得到太陽能電池背膜材料，具有良好的力 學(xué)性能，能夠與基材完好的粘結(jié)在一起，剝離強(qiáng)度高，同時(shí)具備耐化學(xué)腐蝕性。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏 氟乙烯30份,聚苯乙烯磺酸10份，聚丙烯腈5份,納米二氧化娃粒徑為10nm左右5份， 二甲基硅氧烷低聚物1份，馬來酸2份，偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201 2份，二氧化鈦5 份，碳酸鈣0.1份，十二烷基苯磺酸鈉0.15份，鄰苯二甲酸二辛酯0.02份，環(huán)氧大豆油2 份。
[0017] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為130°c，烘干時(shí)間為 2h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲酸二 辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為800W， 暴露時(shí)間為6h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液，備用； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0018] 擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口膜溫度為 200。。。
[0019] 吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C，口膜溫度為 220。。。
[0020] 實(shí)施例2 一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏 氟乙烯60份，聚苯乙烯磺酸20份，聚丙烯腈15份，納米二氧化硅粒徑為10nm左右10 份，二甲基硅氧烷低聚物5份，馬來酸5份，偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-2014份，二氧化鈦 8份，碳酸鈣1份，十二烷基苯磺酸鈉0.8份，鄰苯二甲酸二辛酯0.65份，環(huán)氧大豆油6 份。
[0021] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為130°C，烘干時(shí)間為 2h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲酸二 辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為800W， 暴露時(shí)間為6h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液，備用； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0022] 擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口膜溫度為 200。。。
[0023] 吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C，口膜溫度為 220。。。
[0024] 實(shí)施例3 納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙 烯40份，聚苯乙烯磺酸18份，聚丙烯腈8份，納米二氧化娃粒徑為l(Tl5nm 8份，二甲基 硅氧烷低聚物3份，馬來酸4份，偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201 3份，二氧化鈦6份，碳 酸鈣0.3份，十二烷基苯磺酸鈉0.35份，鄰苯二甲酸二辛酯0.18份，環(huán)氧大豆油3份。
[0025] 制備方法，包括如下步驟： 1)將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為130°C，烘干時(shí)間為 2h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲酸二 辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為800W， 暴露時(shí)間為6h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液，備用； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0026] 擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口膜溫度為 200。。。
[0027] 吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C，口膜溫度為 220。。。
[0028] 實(shí)施例4 納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙 烯50份，聚苯乙烯磺酸12份，聚丙烯腈12份，納米二氧化娃粒徑為10?15nm 6份，二甲基 硅氧烷低聚物4份，馬來酸3份，偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201 3份，二氧化鈦7份，碳 酸鈣0.7份，十二烷基苯磺酸鈉0.65份，鄰苯二甲酸二辛酯0.40份，環(huán)氧大豆油5份。
[0029] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為130°C，烘干時(shí)間為 2h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲酸二 辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為800W， 暴露時(shí)間為6h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液，備用； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0030] 擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口膜溫度為 200°C。吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C，口膜溫度為 220。。。
[0031] 實(shí)施例5 納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，組分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙 烯45份，聚苯乙烯磺酸16份，聚丙烯腈10份，納米二氧化娃粒徑為5~15nm 7份，二甲基 硅氧烷低聚物3. 5份，馬來酸3. 5份，偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201 3份，二氧化鈦6. 5 份，碳酸鈣0.45份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，鄰苯二甲酸二辛酯0.22份，環(huán)氧大豆油4 份。
[0032] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為130°C，烘干時(shí)間為 2h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲酸二 辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為800W， 暴露時(shí)間為6h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯混合液，備用； 3)將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯混合液中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造 粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
[0033] 擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口膜溫度為 200。。。
[0034] 吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C，口膜溫度為 220。。。
[0035] 對(duì)實(shí)施例1飛得到的納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料進(jìn)行性能測(cè)試， 測(cè)試方法為： 力學(xué)性能分析：型號(hào)：wDW3020微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)；最大試驗(yàn)力：20KN;準(zhǔn)確度等 級(jí)：0. 5%，長(zhǎng)春科新試驗(yàn)儀器有限公司。復(fù)合材料膜用刀片切成一定長(zhǎng)、寬、厚的矩形，采 用WDW3020型電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)拉伸，設(shè)定初試驗(yàn)力值0.5N，橫梁速度2mm/min。
[0036] 剝離強(qiáng)度：測(cè)試方法參見ASTMD-1876 ; 局部放電：測(cè)試方法參見IEC60664-1 ; 變黃指數(shù)：測(cè)試方法參見ASTME-313-05 ;測(cè)試結(jié)果見表1。
[0037] 表 1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，其特征在于組分及各組分質(zhì)量分 數(shù)如下：聚偏氟乙烯30~60份，聚苯乙烯磺酸1(T20份，聚丙烯腈5~15份，納米二氧化硅 5?10份，二甲基硅氧烷低聚物1飛份，馬來酸2飛份，偶聯(lián)劑2?4份，二氧化鈦5?8份，碳 酸鈣0. 1~1份，十二烷基苯磺酸鈉0. 15、. 8份，鄰苯二甲酸二辛酯0. 02~0. 65份，環(huán)氧大 豆油2飛份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，其特征在于：所 述納米二氧化娃的粒徑為5~20nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，其特征在于：所 述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，其特征在于組 分及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙烯40~50份，聚苯乙烯磺酸12~18份，聚丙烯腈8~12 份，納米二氧化硅6~8份，二甲基硅氧烷低聚物：T4份，馬來酸：T4份，偶聯(lián)劑3份，二 氧化鈦6~7份，碳酸鈣0.3、. 7份，十二烷基苯磺酸鈉0.35~0. 65份，鄰苯二甲酸二辛酯 0.18?0.40份，環(huán)氧大豆油3?5份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料，其特征在于組分 及各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚偏氟乙烯45份，聚苯乙烯磺酸16份，聚丙烯腈10份，納米二 氧化硅7份，二甲基硅氧烷低聚物3. 5份，馬來酸3. 5份，偶聯(lián)劑3份，二氧化鈦6. 5份， 碳酸鈣0.45份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，鄰苯二甲酸二辛酯0.22份，環(huán)氧大豆油4份。
6. 權(quán)利要求1飛中任意一項(xiàng)所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備 方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 將聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合均勻，放入烘箱中，烘箱溫度為12(T140°C，烘干時(shí) 間為l~3h，備用； 2) 將納米二氧化硅、二甲基硅氧烷低聚物、馬來酸、十二烷基苯磺酸鈉，鄰苯二甲 酸二辛酯和環(huán)氧大豆油混合均勻，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率為 60(T900W，暴露時(shí)間為5~8h，得到納米硅改性聚偏氟乙烯； 3) 將步驟1)烘干的聚苯乙烯磺酸與聚丙烯腈混合物和二氧化鈦、碳酸鈣加入到步驟 2)得到的納米硅改性聚偏氟乙烯中，攪拌，加入偶聯(lián)劑，混合均勻后經(jīng)單螺桿擠出造粒，然 后將造好的粒料由單螺桿吹膜成型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備方法，其特 征在于：步驟1)中烘箱溫度為130°C，烘干時(shí)間為2h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備方法，其特 征在于：步驟2)中紫外光功率為800W，暴露時(shí)間為6h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備方法，其特 征在于：步驟3)中擠出造粒條件為：一段160°C，二段170°C，三段190°C，四段210°C，口 膜溫度為200°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述納米硅改性聚偏氟乙烯太陽能電池背膜材料的制備方法，其 特征在于：步驟3)中吹膜成型條件為：一段160°C，二段170°C，三段210°C，四段220°C， 口膜溫度為220°C。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK104327428SQ201410639685
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請(qǐng)人:無錫中潔能源技術(shù)有限公司