CN102054878B - 一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，包括高透光薄膜基层，涂覆在所述基层的外表面的铝膜层，以及位于所述基层内表面和所述铝膜层外表面的具有耐老化和保护功能的表层。本发明采用纳米铝粉与树脂共混后涂覆在基层上，使得背板具有高阻隔性能，尤其对水蒸气的具有更好阻隔，防潮性能好和耐候性能更好。

Description

一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜及其加工工艺
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳电池组件的封装材料，尤其涉及一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，同时涉及一种加工该背膜的工艺。
背景技术：
太阳电池板通常是一个叠层结构，主要包括玻璃表层、EVA密封层、太阳电池片、EVA密封层和太阳电池背膜，其中太阳电池片被两层EVA密封层密封包裹。太阳电池背膜的主要作用是提高太阳电池板的整体机械强度，另外可以防止水汽渗透到密封层中，影响电池片的使用寿命。为了提高背膜的整体性能，现有技术中出现了大量针对背膜进行改进的方案。例如，日本专利公开号为JP2008085294(A)的专利，公开日为2008年4月10日，公开了一种太阳能电池背膜及其制备方法，该背膜包括表层的树脂膜，一层阻隔膜和一层背面的树脂膜，表层树脂膜的主要成分是聚乙烯。在表层树脂膜和阻隔膜之间还有一层绝缘膜。铝箔层或有机氧化层作为阻隔层，其背面树脂膜主要成分为PEN和PET。上述方案的生产成本低，性能优良，其剥离强度高，阻水性能好，耐候性好。但上述方案中铝箔与其他膜层之间的复合需要通过胶进行粘结，但是粘结强度不够理想，在长期使用过程中胶最先老化，造成背膜本身的分层。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有高的防水性、抗紫外线性、高粘结性太阳电池背膜。
本发明所要解决的另一技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够加工具有高阻隔性、整体性能好的太阳电池背膜的加工工艺。
按照本发明提供的一种高阻隔型含铝太阳电池背膜，包括高透光薄膜基层，涂覆在所述基层的外表面的铝膜层，以及位于所述基层内表面和所述铝膜层外表面的具有耐老化和保护功能的表层。
按照本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜还具有如下附属技术特征：
所述铝膜层为纳米级铝粉和树脂混合均匀涂覆形成的膜层。
所述铝膜层的铝含量以重量百分比计为10～90％。
所述铝膜层的铝含量以重量百分比计为40～80％。
所述铝膜层中的树脂含量以重量百分比计为10～90％。
所述铝膜层中的树脂含量以重量百分比计为20～60％。
所述基层外表面铝膜层的厚度为1nm～30nm。
所述基层外表面铝膜层的厚度为1nm～15nm。
所述内侧表层表面具有经辐照或等离子接枝改性的氟硅氧烷化成膜层。
所述氟硅氧烷化成膜层为所述内侧表层表面经辐照或等离子激活添加改性剂制成。
所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
所述表层为四氟基树脂或具有紫外线吸收功能的丙烯酸聚合物涂层。
按照本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：
(1)将纳米级铝粉与具有高分散性和低分子量的树脂混合成涂料，并搅拌均匀；
(2)通过辊涂、淋涂、喷涂或印刷工艺将涂料均匀沉积在基层外表面形成铝膜层；
(3)在具有铝膜层的基层两侧涂覆高透光的紫外吸收树脂或者氟树脂形成保护表层。
还可以采用如下步骤：
(4)对内侧表层表面进行高能辐照或等离子处理，激活表层表面；
(5)对激活的表层喷涂或辊涂或淋涂或浸渍改性剂，经20～70摄氏度加热，使表层表面形成氟硅氧烷化成膜层。
所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
按照本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明采用纳米级铝粉和树脂混合成涂料，然后涂覆在基层上形成铝膜层，不但具有良好的阻水性能，同时具有优异的附着力；其次，表层的形成有氟硅氧烷化成膜层，使其具有较高的粘结性，与不同的EVA和硅胶都具有很好的相容性。
按照本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺具有如下优点：通过本发明的加工工艺制造出来的电池背板具有较高的整体性能，阻隔性优异，膜层密实，且这种加工工艺可以实现连续化生产，提高了生产效率。
附图说明：
图1是本发明的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，按照本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，包括高透光薄膜基层1和涂覆在基层1上的铝膜层3的。本发明的铝膜层3为纳米级铝粉和树脂混合均匀涂覆形成的膜层。纳米铝的含量以重量计为10～90％，优选40～80％。具体数值可以选用10％、20％、40％、50％、60％、70％、80％、90％。通过将混合有纳米铝的树脂均匀涂布在基层1上，使得本发明具有非常突出的阻隔性，整体的防潮性能和耐候性能。在涂覆有铝膜层3的基层1的复合体上，再在两侧涂覆一层具有耐老化和保护功能的表层2，使得表层2位于所述基层1的内表面和铝膜层3外表面。
所述表层2是一层具有保护作用的表层，所述表层为四氟基树脂或具有紫外线吸收功能的丙烯酸聚合物涂层。四氟基树脂是氟膜层，这种膜可以选用JOLYWOOD的FFC涂层，也可以为聚四氟乙烯(PTFE)均聚物膜层，这种膜层的厚度为10微米～200微米，优选20微米～100微米。具体数值可以选用10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、100微米、120微米、150微米、180微米、200微米。同时保护膜层也可以是高硬度的高透光的具有吸收紫外线作用的保护层，即采用丙烯酸聚合物涂层，如添加有紫外稳定剂和吸收剂的聚丙烯酸聚合物树脂，所述紫外稳定剂为受阻胺类聚合物，所述紫外吸收剂为纳米级SiO2、TiOX的一种或多种的混合物，这种膜层的厚度为1微米～10微米，优选3微米～5微米。具体数值可以选用1微米、3微米、4微米、5微米、6微米、8微米、10微米。选用上述数值，可以充分满足表层的保护功能和耐老化性能。
在本发明给出的上述实施例中，所述基层1的厚度为0.05mm～0.35mm，其中，优选为0.15mm～0.2mm。具体数值为0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm。选择上述厚度的基层1可以使背板具有较高的强度，同时，也利于加工和整体性能的提高。
本发明中的所述铝膜层3的厚度在1nm～30nm，优选1nm～15nm。具体可以选用1nm、5nm、10nm、12nm、15nm、18nm、21nm、28nm。选择上述厚度的铝膜层3具有较好的效果，能够满足本发明的需求，具有较高的性价比。
本发明的铝膜层3中的树脂是具有高度分散性和低分子量的树脂，同时具有高附着力，如羟基丙烯酸树脂，其含量以重量百分比计为：10～90％，优选20～60％。具体数值可以选用10％、20％、40％、50％、60％、70％、90％。该树脂的选择与铝粉的选择相互适应。采用树脂和铝粉混合而成的铝膜层3不仅具有较高的附着力，与基层1能够紧密复合在一起。而且具有非常突出的阻隔性，整体的防潮性能和耐候性能。
为了提高背膜与EVA、硅胶等胶黏剂的粘结强度，本发明的内侧表层2的表面形成经辐照或等离子接枝改性的氟硅氧烷化成膜层4。所述氟硅氧烷化成膜层为所述内侧表层表面经辐照或等离子激活添加改性剂制成，所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
在本发明给出的上述实施例中，所述氟硅氧烷化成膜层的厚度为0.01微米至5微米，优选的方案是在0.1微米至2微米之间，具体数值可以选为0.01微米、0.05微米、0.1微米、0.2微米、0.5微米、0.8微米、1微米、1.5微米、2微米。
本发明提供的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺，主要包括以下步骤：
(1)将纳米级铝粉与具有高分散性和低分子量的树脂混合成涂料，并搅拌均匀；
(2)通过辊涂、淋涂、喷涂或印刷工艺将涂料均匀沉积在基层外表面形成铝膜层，厚度为10nm；
(3)在具有铝膜层的基层两侧涂覆高透光的紫外吸收树脂或者氟树脂形成保护层。
进一步的步骤还可以包括有：
(4)对内侧表层表面进行高能辐照处理，激活表层表面；该步骤还可以采用等离子处理。
(5)对激活的基层喷涂或辊涂或淋涂或浸渍改性剂，经20～70摄氏度加热，使表层表面形成氟硅氧烷化成膜层。
所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
本发明所采用的所有材料均是市售产品，本发明的铝膜层采用涂覆沉积的使铝膜层复合在基层上，不但大大提高了背膜的阻水性能，同时确保了在长期的使用过程中不会因为铝膜层与基层的胶黏剂老化而导致背膜分层，保证了组件25年以上的使用寿命。
本发明的产品与国外的同类产品相比，各项数据如下：
  特性   单位   日本产品   美国产品   本发明
  表面张力   mN/cm   30-40   40   45以上
  对EVA的粘结度   N/10mm   20-40   20-40   50-100
  耐候性能(85℃×85％RH) h 1000 1300 2000
  绝缘性能   kV/mm   30-40   50-70   70-90
  水蒸气透过率   g/m2.d   1.6   4.3   0.1以下
通过以上对比可以看出，本发明在各项指标上，明显优于国外同类产品。

Claims (12)

1.一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：包括高透光薄膜基层，涂覆在所述基层的外表面的铝膜层，以及位于所述基层内表面和所述铝膜层外表面的具有耐老化和保护功能的表层，所述铝膜层为纳米级铝粉和树脂混合均匀涂覆形成的膜层。
2.如权利要求1所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述铝膜层的铝含量以重量百分比计为10～90％。
3.如权利要求2所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述铝膜层的铝含量以重量百分比计为40～80％。
4.如权利要求1所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述基层外表面铝膜层的厚度为1～30nm。
5.如权利要求4所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述基层外表面铝膜层的厚度为1～15nm。
6.如权利要求1所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述内侧表层表面具有经辐照或等离子接枝改性的氟硅氧烷化成膜层。
7.如权利要求6所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述氟硅氧烷化成膜层为所述内层表层表面经辐照或等离子激活添加改性剂制成。
8.如权利要求7所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
9.如权利要求1或6所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜，其特征在于：所述表层为四氟基树脂或具有紫外线吸收功能的丙烯酸聚合物涂层。
10.一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：
(1)将纳米级铝粉与具有高分散性和低分子量的树脂混合成涂料，并搅拌均匀；
(2)通过辊涂、淋涂、喷涂或印刷工艺将涂料均匀沉积在基层外表面形成铝膜层；
(3)在具有铝膜层的基层两侧涂覆高透光的紫外吸收树脂或者氟树脂形成保护层。
11.如权利要求10所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：还包括如下步骤：
(4)对内侧表层表面进行高能辐照或者等离子处理，激活表层表面；
(5)对激活的表层喷涂或辊涂或淋涂或浸渍改性剂，经20～70摄氏度加热，使表层表面形成氟硅氧烷化成膜层。
12.如权利要求11所述的一种高阻隔耐紫外老化型太阳电池背膜的加工工艺，其特征在于：所述改性剂选自硅烷偶联剂、氟硅氧烷或聚硅氧烷一种或多种混合物。
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