一種太陽能電池保護(hù)膜的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽能電池保護(hù)膜的制備方法，并涉及該太陽能電池保護(hù)膜的應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在全球氣候變暖，生態(tài)環(huán)境惡化的大背景下，尋找化石能源的替代品，改善能源結(jié) 構(gòu)成為了各國關(guān)注的焦點(diǎn)。在諸多清潔能源備選方案中，太陽能以清潔、安全、資源充足等 特點(diǎn)被認(rèn)為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗唬艿绞澜绺鲊鴺O大的重視與支持。
[0003]目前對于太陽能的開發(fā)和利用，最具有代表性的是太陽能電池，它是一種具有自 產(chǎn)性及環(huán)保性的干凈能源，其通過半導(dǎo)體材料對入射光的敏感性來對應(yīng)地產(chǎn)生帶負(fù)電的電 子及帶正電的電洞，接著因電位差或電荷濃度差，使電子移動至負(fù)電極且電洞移動至正電 極，進(jìn)而產(chǎn)生電能。一般來講，太陽能電池是安置在外部的，具體的說設(shè)置于物體的外墻或 屋頂直接暴露在日光下，以使其效能最大化。由于太陽能電池長期暴露于外部環(huán)境下，因此 對作為用于保護(hù)太陽能電池組件的保護(hù)膜提出的嚴(yán)格的要求，諸如低線性膨脹系數(shù)、優(yōu)良 的氣密性、高透光率、極好的表面平整性及優(yōu)良的耐熱性與耐化學(xué)性等。
[0004] 傳統(tǒng)的太陽能電池保護(hù)膜例如玻璃基板，因其低抗震性而容易破裂，且密度高重 量大不適于作為光伏汽車中太陽能電池的保護(hù)膜使用，而主要使用的乙烯四氟乙烯共聚物 (ETFE)，由于該高分子聚合物帶有乙烯基，化學(xué)活性相對較高，耐候、耐刮等性能相對較差。 中國專利文獻(xiàn)CN102468353A公開了一種太陽能光伏電池組件背板復(fù)合膜及其制備方法， 其由七層材料復(fù)合而成，其中以聚四氟乙烯膜經(jīng)過低溫等離子表面處理后，在薄膜上下表 面生成了親水膜，由此PTFE薄膜表面的可粘性大幅增強(qiáng)，這使它與PET膜層有良好的粘接 性能，同時也使本背板復(fù)合膜能更穩(wěn)定的與太陽能光伏電池膠膜固連，提高太陽能光伏電 池整體的穩(wěn)定性。上述研究為太陽能電池保護(hù)膜提供了更為廉價(jià)易得到的材料-聚四氟乙 烯，但該專利文獻(xiàn)對于PTFE薄膜的處理僅僅適用于背板復(fù)合膜，由于背板并不需要陽光， 因此透明度不高的PTFE薄膜可滿足背板薄膜的需要，但對于太陽能電池的封裝前膜并不 適用，其原因在于，太陽能電池是利用太陽光的照射產(chǎn)生電能，其入射光的強(qiáng)度和多少直接 影響著太陽能電池的性能，上述專利文獻(xiàn)中的PTFE薄膜透光性差，其陽光入射少，太陽能 的轉(zhuǎn)化利用率太低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中PTFE薄膜由于透光性較差無法作為封裝前膜使用的技術(shù)問 題，本申請?zhí)峁┝?一種太陽能電池保護(hù)膜中封裝前膜的制備方法。
[0006] 為此，本申請采取的技術(shù)方案為，
[0007] (1)向煤油中加入表面活性劑，攪拌均勻后加入環(huán)氧樹脂，繼續(xù)攪拌混勻后再加入 聚四氟乙烯樹脂粉末，攪拌均勻得到混合料；
[0008] (2)在10-18°C恒溫條件下，將步驟⑴制備得到混合料勻速攪拌，攪拌速度為每 分鐘20-80轉(zhuǎn)，得到第二混合料；
[0009] (3)在5_30°C的恒溫條件下，將步驟（2)處理得到的第二混合料置于惰性氣氛中 恒溫熟化得到熟化料；
[0010] (4)將步驟⑶得到的熟化料，預(yù)壓成型得到模成品；
[0011] (5)將步驟（4)得到的模成品靜置l-48h后，進(jìn)行熱處理，溫度從常溫升到320°C 時保持升溫速度為10_20°C /min，320°C到330°C升溫速率5-6°C /min，之后保溫Ih ;再從 330°C升溫到370°C，升溫速率10°C /min，之后保溫30h ;
[0012] (6)將經(jīng)過步驟（5)處理得到的模成品，使用_5°C~5°C7K，急速冷卻30min，自然 烘干；
[0013] (7)對經(jīng)過步驟（6)低溫處理后的樣品進(jìn)行切片，切片厚度為50-100 μπι ;
[0014] (8)使用氫等離子體對所述步驟（7)處理后的切片進(jìn)行等離子改性，并用臭氧等 離子體進(jìn)行羥基改性；
[0015] (9)將經(jīng)過步驟⑶改性后的切片，在真空度為3.5X103Pa的條件下升溫至 148°C，形成有機(jī)物前膜基底；
[0016] (10)在真空度為3. 5X 10 3Pa的條件下，在所述步驟（9)形成的機(jī)物前膜基底上， 蒸鍍MgF2薄膜；
[0017] (11)充氧氣至真空度2. 5X 10 2Pa，在已經(jīng)形成的MgF2薄膜上蒸鍍TiO2-ZrO2-La 2O3混合物薄膜；
[0018] (12)在真空度為2. 5 X 10 2Pa的條件下，在已經(jīng)形成的TiO2-ZrO2-La2O 3混合物薄 膜上，蒸鍍Al2O3薄膜形成最終的太陽能電池保護(hù)膜。
[0019] 上述太陽能電池保護(hù)膜的制備方法中，
[0020] 在所述步驟（1)中，聚四氟乙烯樹脂粉末的純度不小于99. 9%，結(jié)晶度不大于 60 %，平均分子量為700-1000萬，粒徑0· 1-0. 2 μ m。
[0021] 上述太陽能電池保護(hù)膜的制備方法中，在所述步驟（1)中，表面活性劑是甲苯、已 二醇、乙酸乙酯、多烯基丁二酰亞胺、含氟表面活性劑中的一種或幾種；環(huán)氧樹脂為雙酚A 型環(huán)氧樹脂。
[0022] 上述太陽能電池保護(hù)膜的制備方法中，在所述步驟（4)中，成膜壓力為20_90MPa， 成膜時間為1~l〇min，保壓時間5~20min。
[0023] 上述太陽能電池保護(hù)膜的制備方法中，在所述步驟（10)、（11)或（12)中，蒸鍍速 度為 0· Ol-lOnm/s。
[0024] 上述太陽能電池保護(hù)膜的制備方法中，在所述步驟（1)中，聚四氟乙烯樹脂粉末、 煤油、表面活性劑、環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為100 : (4-7) : (0. 15-0. 2) : (2. 5-3)。
[0025] 上述任一所述的太陽能電池保護(hù)膜的應(yīng)用。
[0026] 上述任一所述太陽能電池保護(hù)膜在光伏汽車用耐候型太陽能電池中的應(yīng)用。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0028] (1)本申請以聚四氟乙烯作為制備太陽能電池保護(hù)膜的原料，聚四氟乙烯（PTFE) 是一種白色蠟狀的直鏈晶形熱塑性塑料。由于分子結(jié)構(gòu)中每個碳原子鏈接的氟原子在構(gòu)象 上完全對稱，分子中沒有親水性基團(tuán)和光敏基團(tuán)，其防潮、耐候性能好。C-F鍵的鍵能高且穩(wěn) 定，氟原子比氫原子的范德華半徑大，故氟原子完全的取代使聚四氟乙烯形成螺旋形結(jié)構(gòu)， 惰性的螺旋形全氟"圓柱外殼"加之聚合物的非極性和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，PTFE擁有優(yōu)異的耐化學(xué)腐 蝕性能，絕大多數(shù)非氟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及鹽類對之皆無影響。
[0029] (2)本申請以煤油作為混合料的溶劑，利于聚四氟乙烯分子的優(yōu)化排列，提高成膜 效果，本申請以采用環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，有利于成膜后膜的固化。并且在原料混合 均勻后，再次進(jìn)行緩慢的攪拌，在此過程中存在冷熱態(tài)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)分子鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化。并輔 以熟化、等壓成型、高溫?zé)崽幚?，低溫?zé)崽幚淼鹊母男苑椒ǖ玫降囊跃鬯姆蚁橹饕牧?制成的透明前膜，透光性好，在400nm到750nm下透光性能達(dá)到90%以上，完全可以滿足光 伏汽車對封裝前膜的性能需求，使用壽命長，耐摩擦磨損劃傷，并有出色的機(jī)械性能。通過 采用特定的程序升溫方式更有助于提高分子結(jié)構(gòu)的定型性能，改善分子的結(jié)構(gòu)。采用等離 子體對切片進(jìn)行改性處理，其作用在于提高切片的表面活性，以增強(qiáng)其粘結(jié)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)聚四 氟乙烯膜與光伏電池之間的有力粘結(jié)。
[0030] 進(jìn)一步的，還包括在高透改性PTFE膜的表面依次蒸鍍上MgF2膜、 Ti02-Zr02-La203混合物薄膜及A1203膜，以進(jìn)一步增強(qiáng)封裝前膜的透光性、耐磨損性和阻 水性能。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 1、將聚四氟乙烯樹脂粉末、煤油、甲苯和多烯基丁二酰亞胺形成的表面活性劑 (質(zhì)量比1 :1)、雙酚A型環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比為（100:4:0. 2 :3)混合，加料的順序?yàn)椋合?將表面活性劑加入混合溶劑中攪拌lOmin，再加入環(huán)氧樹脂，攪拌lOmin，混勻之后加入 聚四氟乙烯，再混合均勻形成混合料；本步驟中聚四氟乙烯樹脂純度為99. 9%、結(jié)晶度 (< 70% )、粒徑為0. 1~0.2 μm，平均分子量為800萬；所述煤油中異構(gòu)烷烴總量為 90wt %，正烷烴總量為8wt % ;
[0033] 2、攪拌將步驟1形成的混合料在18°C恒溫條件下，勻速攪動0. 5小時，使之混合 充分得到第二混合料，本步驟中攪拌速度為每分鐘20轉(zhuǎn)；
[0034] 3、熟化將步驟2混合好的第二混合料，裝入恒溫箱中在18°C，惰性氣氛中恒溫12 小時得到熟化料；
[0035] 4、模壓成型將步驟3得到的熟化料裝入模壓機(jī)中，預(yù)壓成型的壓力65MPa，成膜 時間為lOmin，保壓時間20min，脫模得到模成品；
[0036] 5、高溫?zé)崽幚韺⒉襟E4脫模得到的膜成品靜止36h，放入熱處理爐中，常溫到 320°C，升溫速率20°C /min，320°C到330°C升溫速率5°C /min，到達(dá)330°C后保溫lh，再從 330°C到370°C升溫速率10°C /min，到達(dá)370°C后保溫30h ;
[0037] 6、低溫?zé)崽幚韺⒉襟E5處理后的模成品，使用_5°C水，急速冷卻30min，然后自然 烘干；
[0038] 7、切片對經(jīng)過步驟6低溫?zé)崽幚砗蟮臉悠愤M(jìn)行切片，切片厚度為50 μπι ;
[0039] 8、等離子處理使用氫等離子體對步驟7處理后的