一種太陽能電池用tpu薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：部分硅烷化TPU顆粒100份、硅烷偶聯(lián)劑5～15份、甲基硅油10～20份、觸變劑5～8份、阻燃劑30～50份以及催化劑1～2份。本發(fā)明通過采用部分硅烷化TPU顆粒作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅油等，該樹脂NCO官能團，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開裂，同時也能吸收潮氣，提高了貯存能力。本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點高和粘結(jié)強度高的優(yōu)點。
【專利說明】-種太陽能電池用TPU薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽能電池用TPU薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，全球太陽能設(shè)施裝機容量幾乎以指數(shù)式增長，開發(fā)發(fā)電效率和生產(chǎn)效率更 高的太陽能電池組件變得極為重要。如果硅晶片直接暴露在大氣中，其光電轉(zhuǎn)換機能就會 衰減。為此需要采用一種透明、耐老化、粘結(jié)性好的膠層將硅晶片包封，并與上層保護玻璃、 下層保護材料TPT(聚氟乙烯復(fù)合膜）粘合為一體，構(gòu)成太陽電池組件。
[0003]EVA膠膜最基本的功能就是起粘結(jié)密封作用，即將硅晶片與大氣隔絕。與此同時， 還能起到對玻璃的增透作用，有利于太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高。
[0004] 太陽能電池封裝用EVA是以EVA(醋酸乙烯含量為30-33% )為基料，輔以數(shù)種改 性劑，經(jīng)成膜設(shè)備熱軋成薄膜型產(chǎn)品。該產(chǎn)品在太陽能電池封裝過程中受熱，產(chǎn)生交聯(lián)反 應(yīng)，屬熱固性的熱熔膠膜。固化后的膠膜具有相當(dāng)高的透光率、粘接強度、熱穩(wěn)定性、氣密性 及耐老化性能。
[0005] 拜耳材料科技公司近年來在此方面獲得重大突破。該公司研發(fā)人員開發(fā)成功的一 種熱塑性聚氨酯，利用熱塑性聚氨酯制成商品名為VISTA-SOLAR的新型薄膜，將其用作太 陽能電池原料替換傳統(tǒng)的EVA薄膜，不僅使太陽能電池的生產(chǎn)更為方便和便捷，也大大提 高了太陽能電池的發(fā)電效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種太陽能電池用TPU薄膜，本發(fā)明的TPU薄 膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點高和粘結(jié)強度高的優(yōu)點。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0008] -種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0009] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?15份 甲基硅油 10?20份 觸變劑 5?8份 阻燃劑 30?50份 催化劑 1?2份。
[0010] 本發(fā)明通過采用部分硅烷化TPU顆粒作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅 油等，該樹脂NCO官能團，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開 裂，同時也能吸收潮氣，提高了貯存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯樹脂，該樹脂結(jié)構(gòu)中具有 烷氧基官能團，可以參與交聯(lián)反應(yīng)。同時結(jié)構(gòu)中的氨基甲酸酯鍵，該結(jié)構(gòu)可以與被粘材料分 子上含有基團形成氫鍵，提高粘接強度。本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高 透明、透光性好、永不黃變、熔點高和粘結(jié)強度高的優(yōu)點。
[0011] 所述硅烷偶聯(lián)劑的含量例如為6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14 份。
[0012] 所述甲基硅油的含量例如為11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或 19份。
[0013] 所述觸變劑的含量例如為5. 2份、5. 4份、5. 6份、5. 8份、6份、6. 2份、6. 4份、6. 6 份、6. 8份、7份、7. 2份、7. 4份、7. 6份或7. 8份。
[0014] 所述阻燃劑的含量例如為31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39 份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份或49份。
[0015] 優(yōu)選地，一種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0016] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?12份 甲基硅油 12?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 35?50份 催化劑 1?2份。
[0017] 優(yōu)選地，一種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0018] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?10份 甲基硅油 15?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 40?50份 催化劑 1?2份。
[0019]優(yōu)選地，所述娃燒偶聯(lián)劑選自Y-(2, 3_環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、Y-氨 丙基二乙氧基娃燒、氛丙基二甲氧基娃燒，N-0 (氛乙基）_Y_氛丙基二乙氧基娃燒、 N_3 (氨乙基）-y-氨丙基二甲氧基娃燒、N-0 (氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N-3 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三 甲氧基娃燒、氛乙基氛乙基氛丙基二甲氧基娃燒、Y_氣丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二氣娃 燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙醜氧基娃燒、 Y-巰丙基三甲氧基硅烷或Y-巰丙基三乙氧基硅烷中的任意一種或者至少兩種的組合。
[0020] 優(yōu)選地，所述觸變劑選自氣相白炭黑、納米活性碳酸鈣、膨潤土、硅基聚醚或氫化 蓖麻油中的任意一種或者至少兩種的組合。
[0021] 優(yōu)選地，所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料 三者按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量比是 1?1. 2:2?3. 5:1。本發(fā)明將膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物以及聚合物/無機納米材料作 為復(fù)配阻燃劑用于聚氨酯的阻燃，采用添加形式加入到聚氨酯體系中，滿足了產(chǎn)業(yè)化的需 求。同時，該阻燃劑的加入還協(xié)同提高了彈性體的粘結(jié)強度。
[0022] 本發(fā)明所述的"主要由"，意指其除所述組份外，還可以包括其他組份，這些其他組 份賦予所述TPU薄膜不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的"主要由"，還可以替換為封閉式 的"為"或"由……組成"。
[0023] 例如，所述TPU薄膜的原料還可以含有各種添加劑，作為具體例，可以舉出抗氧 齊IJ、熱穩(wěn)定劑、抗水解劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、顏料、著色劑或潤滑劑等。這些各種添加 劑可以單獨使用，也可以兩種或者兩種以上混合使用。
[0024] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種如上所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法， 所述方法包括如下步驟：
[0025] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
[0026] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0027] 本發(fā)明通過采用部分硅烷化聚氨酯作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅油 等，該樹脂NC0官能團，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開裂， 同時也能吸收潮氣，提高了貯存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯樹脂，該樹脂結(jié)構(gòu)中具有烷 氧基官能團，可以參與交聯(lián)反應(yīng)。同時結(jié)構(gòu)中的氨基甲酸酯鍵，該結(jié)構(gòu)可以與被粘材料分子 上含有基團形成氧鍵，提1?粘接強度。
[0028] 本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點 高和粘結(jié)強度高的優(yōu)點。

【具體實施方式】
[0029] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030] 實施例1
[0031] 一種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0032] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5份 甲基硅油 10份 觸變劑 5份 阻燃劑 30份 催化劑 1份。
[0033] 所述娃燒偶聯(lián)劑選自Y-(2, 3_環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒。
[0034] 所述觸變劑選自氣相白炭黑。
[0035] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料三者按比 例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量比是1:2:1。
[0036] 如上所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0037] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
[0038] 實施例2
[0039] -種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0040] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 15份 甲基硅油 20份 觸變劑 8份 阻燃劑 50份 催化劑 2份。
[0041] 所述娃燒偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-Y-氨丙基二甲氧基娃燒和N-0 (氨乙 基）_Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的組合。
[0042] 所述觸變劑選自氣相白炭黑和納米活性碳酸鈣的組合。
[0043] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料三者 按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量比是1. 2:3. 5:1 〇
[0044] 如上所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0045] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
[0046] 實施例3
[0047] -種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0048] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 10份
[0049] 甲基硅油 15份 觸變劑 6份 阻燃劑 40份 催化劑 1.5份。
[0050] 所述硅烷偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基 二乙氧基娃燒、苯氛基甲基二甲氧基娃燒和Y_疏丙基二乙氧基娃燒的組合。
[0051] 所述觸變劑選自膨潤土、硅基聚醚和氫化蓖麻油的組合。
[0052] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料三者 按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量比是 1. 1:2. 5:1 〇
[0053] 如上所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0054] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
[0055] 實施例4
[0056] -種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0057] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 12份 甲基硅油 14份 觸變劑 7份 阻燃劑 42份 催化劑 1.2份。
[0058] 所述硅烷偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
[0059] 所述觸變劑選自氫化蓖麻油。
[0060] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料三者按比 例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量比是1. 1:3:1。
[0061] 如上所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0062] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
[0063] 對比例1
[0064] 其他同實施例1，除膨脹型阻燃劑：無機氫氧化物：聚合物/無機納米材料的重量 比是 1. 5:2. 5:1。
[0065] 對比例2
[0066] 對比例2為CN102775944A的實施例1。
[0067] 對比例3
[0068] 對比例3為CN102746486A的實施例4。
[0069] 評價樣品的制作
[0070] 將125iim厚的PET薄膜（東麗株式會社制造的"X10S"）作為基材，將上述實施例 和對比例中所得的TPU薄膜貼合25ym厚的氟薄膜（旭硝子株式會社制造的"AFLEX25PW"） 而得到層壓薄膜。將其在50°C下熟化72小時，得到評價樣品。
[0071] 對熟化處理后的復(fù)合膜進行層間剝離測試，實施例1?4中，層間剝離力均在9N/ cm以上，而對比例1?8中，層間剝離力均為7?8N/cm。
[0072] 對熟化后的復(fù)合膜進行濕熱老化（DH) 2000h、濕凍（HF) 20個循環(huán)、加速濕熱老化 (105°C、100%RH、192h)及UV60kWh老化處理。對經(jīng)老化處理的復(fù)合膜進行層間剝離測試， 實施例1?4中，層間剝離力均在8N/cm以上，而對比例1?3中，層間剝離力均為5?6N/ cm〇
[0073] 此外，實施例1?4的TPU薄膜的透光率可達到98%及以上，165?175°C，遠高于 對比例1?3的透光率85?90%，熔點130?140°C，具有高熔點、高透明以及透光性好的 優(yōu)點。
[0074] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局 限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的 技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的 添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5~15份 甲基硅油 10?20份 觸變劑 5?8份 阻燃劑 30?50份 催化劑 1?2份。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得 到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?12份 甲基硅油 12?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 35?50份 催化劑 1?2份。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制 備得到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?10份 甲基硅油 15?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 40?50份 催化劑 1?2份。
4. 如權(quán)利要求1-3之一所述的太陽能電池用TPU薄膜，所述硅烷偶聯(lián)劑選自γ-(2， 3-環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、γ-氨丙基二乙氧基娃燒、γ-氨丙基二甲氧基娃燒， Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二乙氧基娃燒、Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二甲氧基娃燒、 N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基娃 烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅 燒、Y-氣丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二氣娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、Y-甲基丙稀醜氧基 丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙醜氧基娃燒、Y -疏丙基二甲氧基娃燒或Y-疏丙基二乙氧 基硅烷中的任意一種或者至少兩種的組合。
5. 如權(quán)利要求1-4之一所述的太陽能電池用TPU薄膜，所述觸變劑選自氣相白炭黑、納 米活性碳酸鈣、膨潤土、硅基聚醚或氫化蓖麻油中的任意一種或者至少兩種的組合。
6. 如權(quán)利要求1-5之一所述的太陽能電池用TPU薄膜，所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、 無機氫氧化物和聚合物/無機納米材料三者按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無機氫氧化 物：聚合物/無機納米材料的重量比是1?1. 2:2?3. 5:1。
7. -種如權(quán)利要求1-6之一所述的太陽能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括 如下步驟： 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽能電池用TPU薄膜。
【文檔編號】C09J175/04GK104263258SQ201410477848
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王一良, 何健雄 申請人:東莞市雄林新材料科技股份有限公司, 東莞市吉鑫高分子科技有限公司