CN102408842A - 太阳能电池背板用基材膜及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池背板用基材膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池背板用基材膜和一种制备太阳能电池背板用基材膜的方法，所述基材膜包括：含有第一聚合物的片形载体；和设置在所述载体的至少一侧上的易粘合层，所述易粘合层包括无机细粒和粘合剂，所述粘合剂包括用具有
Figure DDA0000087824800000011
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂；所述制备太阳能电池背板用基材膜的方法包括：将包含具有
Figure DDA0000087824800000012
唑啉基团的化合物、丙烯酸类树脂和无机细粒的液体涂布在含有第一聚合物的片形载体的至少一侧上以形成涂膜；和加热该涂膜以将丙烯酸类树脂用具有
Figure DDA0000087824800000013
唑啉基团的化合物交联。

Description

太阳能电池背板用基材膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池背板用基材膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池组件具有如下结构：太阳能电池由两个各自处于板形式的保护构件保护，并且在所述保护构件之间，太阳能电池被密封材料密封。保护构件之一是设置在接受太阳光的光接收面侧的正面构件，并且另一个保护构件是设置在太阳能电池背面的所谓背板。正面构件通常是玻璃，并且乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)通常用作密封材料。
背板具有防止太阳能电池组件的背面受水分渗透影响的作用。玻璃等常规地用于背板，但是出于成本的观点，由树脂代表的聚合物最近得到了使用。此外，背板不仅需要单纯是聚合物板，还需要具有坚固粘附到密封材料的粘附性能。
关于此，已知在背板的最外层设置易粘合层的技术。例如，已经公开了在聚酯载体上涂布硬化剂的技术，或者设置热粘附层的技术(例如，日本专利申请公开(JP-A)Nos.2006-152013和2003-060218)。
太阳能电池背板通常通过层压多个具有不同功能的膜而制备，并且由于用作核心材料的基材膜粘附到其它膜或者密封材料，因此需要基材膜具有良好的粘附性质。
例如，膜之间的粘附可以通过对膜的表面进行表面处理如电晕处理或火焰处理而获得。然而，存在其中在处理后所述粘附由于老化引发的变化而劣化的情况，或者其中表面处理过的膜卷造成粘连的情况。
本发明旨在提供太阳能电池背板用基材膜及其制备方法，所述基材膜具有对载体的高粘附性并且包括具有优异的耐候性的易粘合层。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了太阳能电池背板用基材膜，所述基材膜包括：
含有第一聚合物的片形载体；和
设置在所述载体的至少一侧上的易粘合层，所述易粘合层包含无机细粒和粘合剂，所述粘合剂包含用具有
Figure BDA0000087824780000021
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂。
根据本发明的另一方面，提供了制备太阳能电池背板用基材膜的方法，所述方法包括：
将包含具有
Figure BDA0000087824780000022
唑啉基团的化合物、丙烯酸类树脂和无机细粒的液体涂布在包含第一聚合物的片形载体的至少一侧上以形成涂膜；和
加热所述涂膜，以将所述丙烯酸类树脂用具有
Figure BDA0000087824780000023
唑啉基团的化合物交联。
附图说明
图1是显示装备有根据本发明的背板用基材膜的太阳能电池组件的一个构造实例的横截面示意图。
图2是显示根据第一示例性实施方案的背板用基材膜的构造的横截面示意图。
图3是显示根据第二示例性实施方案的背板用基材膜的构造的横截面示意图。
图4是显示用于制备背板用基材膜的制备设备的一个构造实例的示意图。
具体实施方式
根据本发明，可以提供太阳能电池背板用基材膜及其制备方法，所述基材膜具有对载体的高粘附性并且包括具有优异耐候性的易粘合层。
在下文中，将参照附图对本发明的示例性实施方案进行描述。然而，应理解的是，下列示例性实施方案各自为本发明的一个实施例，并且本发明不限于这些示例性实施方案。此外，在本说明书中，显示数值范围的表述“从A至B”用于指示由A所表示的下限值和由B所表示的上限值都包括在该范围内。
如图1中所示，太阳能电池组件(在下文中，仅仅称为组件)通常配备有太阳能电池(下文中，称为电池)11，设置在电池11的正面一侧以保护电池11的光接收面一侧的正面构件13，作为保护电池11的背面一侧的背面构件的背板16，以及密封在正面构件13和背板16之间的电池11的密封材料15。以此方式，将电池11通过密封材料15保持在正面构件13和背板16之间。将两个以上这样的组件10彼此结合以形成太阳能电池面板，并且使用。
根据本发明的太阳能电池背板用基材膜构成这样的太阳能电池的背板的一部分，并且具有含有第一聚合物片形载体，和设置在所述载体的至少一侧上的易粘合层，所述易粘合层包含无机细粒和粘合剂，所述粘合剂包含用具有
Figure BDA0000087824780000031
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂。
第一示例性实施方案
如图2中所示，根据第一示例性实施方案的太阳能电池背板用基材膜14具有由第一聚合物形成的片形载体21，和设置在载体21的一侧21a上的易粘合层22，所述易粘合层22具有将载体21与密封材料15粘合的功能。
此外，可以在载体21相反一侧的面21b上设置保护载体21和易粘合层22不受高湿度和高温环境影响的隔离板23。
载体
载体21是根据熔融成膜方法或溶液成膜方法将第一聚合物成型以形成板材来制备的。所要用于载体21的第一聚合物不受特别限制，但是优选是氟树脂或聚酯。在它们中，从成本、以及借助于易粘合层22与密封材料15粘合的强度和甚至在热和潮湿环境中也保持粘合强度的观点来看，更优选聚酯。
聚酯是通过使用具有形成酯的性质(在下文中，称为酯形成性质)的芳族二元酸或其衍生物与具有酯形成性质的二元醇或其衍生物合成的线型饱和聚酯。这样的酯的具体实例包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚间苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚2，6-萘二甲酸乙二酯(PEN)。
聚酯可以是以上聚酯的均聚物，或者可以是共聚物。此外，少量其它种类的聚合物例如聚酰亚胺等可以与以上聚酯掺混。
在上述聚酯中，从机械性质和成本之间平衡的观点来看，PET和PEN是特别优选的。
在其中第一聚合物是聚酯的情况下，载体21优选是通过下列程序制备的双轴拉伸膜。即，将聚酯以膜的形式熔融挤出，随后冷却并且在流延鼓上凝固以获得未拉伸的膜。在从Tg(℃)的温度至Tg+60(℃)的温度的温度条件下，在纵向上对此未拉伸的膜进行一次或两次以上拉伸该膜的纵向拉伸处理。然后，在纵向拉伸处理后，在从Tg(℃)的温度至Tg+60(℃)的温度的温度，在横向上对该膜进行拉伸该膜的横向拉伸处理。注意，在纵向拉伸处理中，优选拉伸该膜使得拉伸后的长度变为拉伸前长度的3倍至6倍，并且在横向拉伸处理中，优选在横向上拉伸该膜使得拉伸后的宽度变为拉伸前宽度的3倍至5倍。此外，可以预先将载体21在180℃至230℃的温度进行热处理1秒至60秒。
载体21的厚度优选在25μm至300μm的范围内。从机械强度和成本之间平衡的观点来看，当厚度在此范围内时是优选的。
载体21可以包含细粒26。当载体21包含细粒26时，太阳光12可以在载体21中的细粒26和第一聚合物之间的界面处被反射，并且反射的光可以被引入到电池11中。在第一聚合物是聚酯的情况下，可以通过向其添加细粒26制备白色载体21，并且在此情况下，可以改善载体21的耐光性。
细粒26优选是从无机物质形成的所谓无机细粒。作为无机物质，可以使用硫酸钡、二氧化钛等，并且在它们中，更优选二氧化钛TiO2。当使用聚酯作为第一聚合物并且细粒由二氧化钛形成时，可以更显著地实现防止在热和潮湿环境下的易粘合层22和载体之间粘合力方面粘合性降低的效果。此外，在二氧化钛中，特别优选金红石型的二氧化钛。
细粒26的平均粒子直径优选在0.1μm至5.0μm的范围内。当平均粒子直径在此范围内时，较不可能发生下列问题：细粒26在施用前或在易粘合层22形成过程中从第一板面21a脱离的问题，或者细粒26在施用前或者在隔离板23形成过程中从第二板面21b脱离的问题。
以上细粒26的平均粒子直径是根据下述透射电子显微镜法测量的值。该透射电子显微镜法如下。首先，使用透射型电子显微镜观察包含细粒26的背板基材膜的横截面或者载体21的横截面，并且获得所述横截面的照片。在横截面的照片中，任意选取20粒细粒26，并且对于所选细粒26中的每一个，测量粒子的长轴长度和短轴长度。注意，细粒26中的每一个的横截面近似椭圆，并且测量该椭圆的长轴长度和短轴长度。长轴长度和短轴长度的平均值用作细粒26的粒子直径。确定这20粒微粒26的平均粒子直径，并且使用该平均值作为细粒26的平均粒子直径。应当注意的是，可以使用扫描型电子显微镜代替透射型电子显微镜。
此外，细粒26优选是通过精制方法和分级方法，预先进行粒子直径调整并且移除粒子直径大于上述粒子直径的粗粒子的那些。作为用于精制方法的工业手段，可以适用粉碎手段例如气流粉碎机或球磨机，并且作为分级手段，可以适用例如干式或湿式离心分离。
相对于100质量份的第一聚合物，细粒26的量优选为5质量份至40质量份，并且更优选10质量份至35质量份。当细粒26的量在此质量比例的范围内时，细粒26不从载体21上脱离，并且载体21的机械强度不劣化，并且可以更确保获得充分的反射性能。
将细粒26添加到载体21中的方法不受特别限制，并且例如可以使用下列方法(1)至(3)。
(1)合成聚酯时，酯交换或者酯化完成之前添加细粒26的方法；或者在缩聚反应开始之前添加细粒26，并且将所得聚酯成型以形成板材的方法。
(2)将细粒26添加到聚酯中，熔融捏合已经添加了细粒26的聚酯，并且将捏合的材料成型以形成板材的方法。
(3)包括下列步骤的方法：在熔融捏合聚酯时，制备含有大量细粒26的母粒料(master pellet)，将所得母粒料与不含细粒26的聚酯粒料混合，熔融捏合该混合物，并且将捏合的混合物成型以形成板材。
易粘合层
易粘合层22设置在载体21的一侧上，并且含有无机细粒和粘合剂，所述粘合剂含有用具有
Figure BDA0000087824780000061
唑啉基团的化合物(下文中，称为唑啉化合物)交联的丙烯酸类树脂。易粘合层22可以通过在载体21的一侧21a上涂布涂布液而形成，所述涂布液含有各自为预定量的无机细粒25、
Figure BDA0000087824780000063
唑啉化合物和丙烯酸类树脂。
Figure BDA0000087824780000064
唑啉化合物
当将涂布液涂布并凝固以形成易粘合层22时，丙烯酸类树脂处于已经被唑啉化合物交联的状态。换言之，
Figure BDA0000087824780000066
唑啉化合物充当交联丙烯酸类树脂的交联剂。当
Figure BDA0000087824780000067
唑啉化合物交联丙烯酸类树脂时，该唑啉化合物开环。
从改善对热和潮湿的耐受性的观点来看，相对于衍生自丙烯酸类树脂的结构部分，易粘合层22中衍生自
Figure BDA0000087824780000069
唑啉化合物的结构部分的含量优选为5质量％至50质量％，并且更优选10质量％至40质量％。优选在制备用于形成易粘合层22的涂布液时添加
Figure BDA00000878247800000610
唑啉化合物，使得
Figure BDA00000878247800000611
唑啉化合物与丙烯酸类树脂的质量比例在以上范围内。
Figure BDA00000878247800000612
唑啉化合物优选是单体或其低聚物中的任何一种。当含有
Figure BDA00000878247800000613
唑啉化合物的单体或低聚物时，与含有
Figure BDA00000878247800000614
唑啉化合物的聚合物的情况相比，丙烯酸类树脂的分子链彼此更致密地交联，作为结果，易粘合层22中的分子的网络结构变得更细，并因此，在粘合强度方面没有不均匀，并且作为结果，即使在易粘合层暴露于热和潮湿的环境的情况下粘合强度也较不可能降低。
为了在易粘合层22中获得更细的网络结构，更优选分子中的唑啉基团数为2以上。
可以使用的
Figure BDA00000878247800000616
唑啉化合物的实例包括2-乙烯基-2-唑啉，2-乙烯基-4-甲基-2-
Figure BDA00000878247800000618
唑啉，2-乙烯基-5-甲基-2-
Figure BDA00000878247800000619
唑啉，2-异丙烯基-2-
Figure BDA00000878247800000620
唑啉，2-异丙烯基-4-甲基-2-
Figure BDA00000878247800000621
唑啉，2-异丙烯基-5-乙基-2-
Figure BDA00000878247800000622
唑啉，2，2’-双-(2-
Figure BDA00000878247800000623
唑啉)，2，2’-亚甲基-双-(2-唑啉)，2，2’-亚乙基-双-(2-
Figure BDA00000878247800000625
唑啉)，2，2’-三亚甲基-双-(2-
Figure BDA00000878247800000626
唑啉)，2，2’-四亚甲基-双-(2-
Figure BDA00000878247800000627
唑啉)，2，2’-六亚甲基-双-(2-
Figure BDA00000878247800000628
唑啉)，2，2’-八亚甲基-双-(2-
Figure BDA00000878247800000629
唑啉)，2，2’-亚乙基-双-(4，4’-二甲基-2-
Figure BDA00000878247800000630
唑啉)，2，2’-对-亚苯基-双-(2-唑啉)，2，2’-间-亚苯基-双-(2-
Figure BDA0000087824780000072
唑啉)，2，2’-间-亚苯基-双-(4，4’-二甲基-2-
Figure BDA0000087824780000073
唑啉)，双-(2-
Figure BDA0000087824780000074
唑啉基环己烷)硫醚，和双-(2-唑啉基降冰片烷)硫醚。另外，也可以使用通过使用这些化合物聚合获得的低聚物或共聚物。
作为唑啉化合物，还可以使用可商购的产品，它们的实例包括EPOCROS K2010E，K2020E，K2030E，WS500和WS700(全部都是商品名，由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.生产)。
内烯酸类树脂
丙烯酸类树脂作为将无机细粒25保持在易粘合层22中的所谓粘合剂的主要组分，并且被
Figure BDA0000087824780000077
唑啉化合物交联。通常，聚氨酯，聚酯，聚烯烃等也用作构成易粘合层22的粘合剂。然而，当使用丙烯酸类树脂并且该丙烯酸类树脂被
Figure BDA0000087824780000078
唑啉化合物交联时，耐水性得到提高，并且可以形成具有优异耐候性的易粘合层。
丙烯酸类树脂的分子量不受特别限制。例如，可以优选使用具有约几千到约几万的重均分子量(Mw)的丙烯酸类树脂。
优选的是，丙烯酸类树脂具有羧基，以使丙烯酸类树脂和
Figure BDA0000087824780000079
唑啉化合物进行交联反应。这样的羧酸的实例包括丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物。可以使用的丙烯酸酯的实例包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸乙基己酯，丙烯酸环己酯，丙烯酸苯酯，和丙烯酸苄酯。作为可商购的丙烯酸类树脂，可以使用丙烯酸共聚物树脂如JURYMERET-410(商品名称，TOAGOSEI CO.，LTD.)等。
无机细粒
易粘合层22中包含的无机细粒25对易粘合层22提供合适的刚性，使得可以分散就来自外部的剥离力而言的应力，并且对载体如PET的表面赋予良好的粘附性。
构成无机细粒25的无机物质优选为无机化合物。无机化合物优选为氧化硅(二氧化硅，SiO2)，氧化锡SnO2，氧化锆ZrO2，氧化铝Al2O3，碳酸钙，氧化镁，或碳酸镁。在它们中，选自由硅，锡，锆和铝组成的组中的至少一种的氧化物，即SiO2，SnO2，ZrO2和Al2O3是更优选的。当使用由以上金属氧化物形成的无机细粒25时，更显著地获得与载体粘附的效果。从获得此效果的观点来看，特别优选的是构成无机细粒的无机物质含有SiO2或SnO2。
从获得均匀的粘合强度的观点来看，无机细粒25的初级粒子直径优选在10nm至300nm，并且特别优选20nm至150nm的范围内。此外，无机细粒25的粒子直径可以不是一致的，如图2中所示。注意，在图2中，无机细粒25是以放大的方式绘制的。无机细粒25的形状可以是球形，无定形或针状，并且这些可以彼此混合。
相对于含有用
Figure BDA0000087824780000081
唑啉化合物交联的丙烯酸类树脂的粘合剂，无机细粒25的含量优选为20体积％至120体积％，并且更优选20体积％至80体积％。当无机细粒25的含量在上述范围内时，即使易粘合层暴露于热和潮湿的环境，易粘合层22的粘合强度也较不可能降低。
厚度
易粘合层22的厚度优选为0.03μm至1μm，并且更优选0.05μm至0.8μm。当厚度为1μm以下时，可以保持成本低，并且当厚度为0.03μm以上时，即使将易粘合层置于热和潮湿的环境中，易粘合层的粘合强度也较不可能降低。易粘合层22的厚度可以根据无机细粒25的粒子直径等确定。因此，使用的无机细粒25的粒子直径越小，可以制成的厚度越薄。
第二示例性实施方案
如图3中所示，在根据第二示例性实施方案的太阳能电池背板用基材膜中，粘合层30具有双层结构，在所述双层中结合了第一层31和第二层32。
第一层
构成易粘合层30的一部分的第一层31(下文中，有时称为“第一易粘合层”)设置在载体的一侧上，并且含有无机细粒和粘合剂，所述粘合剂含有用唑啉化合物交联的丙烯酸类树脂。
第一易粘合层31中包含的含有用
Figure BDA0000087824780000091
唑啉化合物交联的丙烯酸类树脂的粘合剂和无机细粒与用于第一示例性实施方案的易粘合层22中的含有的那些相同。在使用这样的第一易粘合层31的情况下，相对于载体21的粘合性质优异，并且即使易粘合层暴露于热和潮湿的环境，也可以有效地抑制粘合性质的降低。
第一易粘合层31的厚度优选为0.03μm至1μm，并且更优选0.05μm至0.8μm。
第二层
构成易粘合层30的一部分的第二层32(下文中，有时称为“第二易粘合层”)设置在第一易粘合层31上，并且设定为包括第二聚合物。通过将第二易粘合层32设置在第一易粘合层31上，可以防止第一易粘合层31中所含的无机细粒脱离。
从与粘合剂的粘合性的观点来看，结合在第二易粘合层32中的第二聚合物优选为聚烯烃树脂或丙烯酸类树脂。优选的是，除了无机细粒以外基本上与第一易粘合层31中的组分类似，第二易粘合层32设定为包括第二聚合物(优选地，聚烯烃树脂或丙烯酸类树脂)，所述第二聚合物被交联剂如唑啉化合物，碳二亚胺化合物或环氧化合物交联。然而，第二聚合物不是必需用交联剂交联。
此外，第二易粘合层32还可以含有无机细粒。然而，从防止无机细粒脱离的观点来看，优选的是第二易粘合层32不含无机细粒。
第二易粘合层32的厚度优选为0.02μm至0.6μm，并且更优选0.04μm至0.3μm。
整个易粘合层30的厚度优选在0.03μm至1μm的范围内，与第一示例性实施方案中的易粘合层22的厚度相同。此外，第二易粘合层32的厚度T2相对于第一易粘合层31的厚度T1的比例(T2/T1)优选在约1/5至约1/1的范围内，当此比例为1/1以下时，即，当第二易粘合层32比第一易粘合层31薄时，易粘合层在置于热和潮湿环境下时的粘合性质可以进一步提高。当此比例为1/5以上时，可以更确保防止无机细粒25的脱离。
制备方法
制备本发明的背板基材膜14的方法不受特别限制，但是优选地，背板基材膜14可以通过包括下列步骤的方法制备：在含有第一聚合物的片形载体的至少一侧上涂布含有具有
Figure BDA0000087824780000101
唑啉基团的化合物，丙烯酸类树脂和无机粒子的液体以形成涂膜；并且加热该涂膜，使得丙烯酸类树脂被含有
Figure BDA0000087824780000102
唑啉基团的化合物交联。
例如，本发明的背板基材膜可以通过使用具有如图4中所示构造的制备设备41制备。设备41配备有制备载体21的载体制备部42，制备用于形成第一易粘合层31的第一涂布液43的第一涂布液制备部46，制备涂布在第一易粘合层31上以形成第二易粘合层32的第二涂布液47的第二涂布液制备部48，和在载体21上形成易粘合层30的易粘合层形成部51。此外，在其中在载体21上进一步设置隔离板23的情况下，在易粘合层形成部51的下游侧设置隔离板形成部(未显示)。注意，易粘合层形成部51和隔离板形成部可以不是连续的，所谓的联机***，并且可以是所谓的脱机***，使得其上已经形成易粘合层30的载体21卷成卷片刻，并且将载体从该卷中拉出以将载体传输到隔离板形成部。
在载体制备部42中，将载体21原料，例如粒料形式的第一聚合物56引入干燥机57中并且干燥，然后将所得粒料传输到熔融挤出机58中，并且通过使用此熔融挤出机58以膜的形式挤出。下文中，将这种膜形式的聚合物化合物称为基础原料61。将此基础原料61传输到拉幅机63中。
拉幅机63配备有将基础原料61的温度调节至预定温度的温度调节机(未显示)。通过使用温度调节机，以预定的定时将基础原料61的温度升高或降低至预定的温度，同时输送所述基础原料。
在输送基础原料61的同时，拉幅机63进行在预定方向上施加张力的拉伸处理。在拉伸处理中，进行在纵向拉伸基础原料61的纵向拉伸处理，和在横向拉伸基础原料61以延长宽度的横向拉伸处理，此外，在横向拉伸处理后，进行加热基础原料61的加热处理。通过使用拉幅机63进行上述处理，从基础原料61获得载体21。
将在第一涂布液制备部46中制备的第一涂布液43输送至易粘合层形成部51的第一易粘合层形成装置66。
将通过在载体制备部42中成膜获得的载体21相继传输到易粘合层形成部51的第一易粘合层形成装置66，并且形成第一易粘合层31。第一易粘合层形成装置66配备有在载体21上涂布第一涂布液43的涂布机71，和干燥在载体21上的第一涂布液43的加热机72。通过使用此第一易粘合层形成装置66，在输送载体的同时在载体21上形成第一涂布液43的涂膜，并且通过使用加热机72干燥该涂膜以形成第一易粘合层31。
将其上已经形成第一易粘合层31的载体21相继传送至第二易粘合层形成部67。第二易粘合层形成部67配备有将在第二涂布液制备部48中制备的第二涂布液47涂布到在载体21上形成的第一易粘合层31上的涂布机75，和通过加热来干燥第二涂布液47的加热机76。在此第二易粘合层形成部67中，在输送载体的同时将第二涂布液47涂布在载体21上，并且通过使用加热机76加热来干燥涂膜以形成第二易粘合层32。
在其中第一涂布液和第二涂布液各自含有
Figure BDA0000087824780000111
唑啉化合物和丙烯酸类树脂的情况下，通过用加热机72和加热机76加热，干燥各个涂膜，移除溶剂，并且使唑啉化合物与丙烯酸类树脂反应以交联丙烯酸类树脂。
注意，在形成易粘合层22取代易粘合层30的情况下，第二易粘合层形成部67是不必要的。
形成第一易粘合层31和第二易粘合层32的方法不受特别限制，并且第一易粘合层31和第二易粘合层32可以通过根据用途适当地选择已知涂布机涂布。实例包括使用旋涂机、辊涂机、棒涂机或幕涂机涂布。
关于通过加热所涂布的第一涂布液43和第二涂布液47进行干燥，使用加热机72或76加热各个涂膜，以将各个涂膜加热至至少100℃，即，加热至100℃以上的温度，并且更优选加热至130℃以上的温度。
通过进行这样的处理，在载体上形成具有双层结构的易粘合层30。在通过涂布所述涂布液提供涂膜后通过加热使丙烯酸类树脂被
Figure BDA0000087824780000113
唑啉化合物交联时，载体的聚酯膜热收缩。由于此加热，载体热收缩至一定的程度，并因此，在使用该载体作为太阳能电池背板的一部分时，可以抑制使用时的热收缩。例如，通过使用PET膜作为载体，并且在使丙烯酸类树脂交联以形成易粘合层时的加热处理中在110℃至190℃的温度进行加热0.3分钟至5分钟，可以获得这样的背板基材膜：当将基材膜在150℃加热30分钟时，该背板基材膜在面内方向上的热收缩比为0.5％以下。
根据本发明的方面，提供了例如下列太阳能电池背板用基材膜和制备太阳能电池背板用基材膜的方法。
<1>一种太阳能电池背板用基材膜，所述基材膜包括：
包含第一聚合物的片形载体；和
设置在所述载体的至少一侧上的易粘合层，所述易粘合层包含无机细粒和粘合剂，所述粘合剂包含用具有
Figure BDA0000087824780000121
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂。
<2>根据第<1>项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述第一聚合物包括聚酯。
<3>根据第<1>项或第<2>项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中在所述易粘合层中衍生自所述具有
Figure BDA0000087824780000122
唑啉基团的化合物的结构部分的含量相对于衍生自所述丙烯酸类树脂的结构部分为5质量％至50质量％。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中在所述易粘合层中的所述无机细粒的含量相对于所述粘合剂为20体积％至120体积％。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述无机细粒的初级粒子直径为10nm至300nm。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述易粘合层设置在所述载体的至少一侧上，所述易粘合层包含：第一层，所述第一层包含所述无机细粒和所述粘合剂，所述粘合剂包含用具有
Figure BDA0000087824780000123
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂；和设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包含第二聚合物。
<7>根据第<6>项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述第二聚合物包括聚烯烃树脂或丙烯酸类树脂。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的太阳能电池背板用基材膜，其中当将所述基材膜在150℃加热30分钟时，在面内方向上的热收缩比为0.5％以下。
<9>一种制备太阳能电池背板用基材膜的方法，所述方法包括：
将包含具有
Figure BDA0000087824780000124
唑啉基团的化合物、丙烯酸类树脂和无机细粒的液体涂布在包含第一聚合物的片形载体的至少一侧上以形成涂膜；和
加热所述涂膜，以将所述丙烯酸类树脂用具有
Figure BDA0000087824780000131
唑啉基团的化合物交联。
实施例
以下将对实施例进行描述，但是应当理解本发明不限于这些实施例。
实施例1
根据下列程序形成太阳能电池背板用基材膜的载体。首先，将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂干燥以具有50ppm以下的含水量，所述对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂具有0.66的固有粘度，是通过使用Ti(钛)作为催化剂进行缩聚制备的；然后将所得PET树脂在挤出机中熔融，所述挤出机中的加热器温度设定在280℃至300℃的范围内。
使熔融的PET树脂从模头部分排出到带有静电的激冷辊上，从而获得无定形的基体。将这样获得的无定形基体在基体前进方向上拉伸，以将其长度拉伸3.3倍，然后在横向拉伸以将其宽度拉伸3.8倍，从而获得厚度为210μm的载体。
将如上形成的厚度为210μm的载体以105m/min的输送速度输送，并且在730J/m2的条件下对载体的两面都进行电晕放电处理。其后，通过棒涂法涂布以下描述的第一层涂布液(1)，使得干重为233mg/m2。随后，将其在180℃干燥1分钟以形成第一层。接着，通过棒涂法在第一层上涂布以下描述的第二层涂布液(1)，使得干重为65.9mg/m2，并且在170℃干燥1分钟。以此方式，获得了太阳能电池背板用基材膜，其中第一层和第二层层压在载体一侧上。
将所得基材膜在150℃加热30分钟，并且显示其在面内方向(MD方向(加工方向))上的热收缩比为0.27％。
第一层涂布液(1)
聚丙烯酸类粘合剂                      19.1质量份
(商品名称：JURYMER ET-410，由TOAGOSEI CO.，LTD.生产；固体含量30％)
唑啉化合物                         7.1质量份
(商品名称：EPOCROS WS700，由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.生产；固体含量25％)
表面活性剂A                    62.0质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))的水溶液
无机填料                       123.4质量份
(20％氧化锡细粒S2000(商品名称，由Mitsubishi Materials Corporation生产))的水溶液
蒸馏水                添加至使得总计1000质量份
第二层涂布液(1)
聚乙烯粘合剂                   26.2质量份
(商品名称：CHEMIPEARL S75N，由Mitsui Chemicals，Inc.生产，固体含量24％)
环氧化合物                     221.8质量份
(商品名称：DENACOL EX-614B，由Nagase ChemteX Corporation生产；固体含量1％)
表面活性剂A                    77.2质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))的水溶液
蒸馏水                添加至使得总计1000质量份
实施例2
在上述进行了电晕放电处理的PET膜上，通过棒涂法涂布以下描述的第一层涂布液(2)，使得干重为145.4mg/m2。随后，将其在180℃干燥1分钟以形成第一层。接着，在第一层上，通过棒涂法涂布以下描述的第二层涂布液(2)，使得干重为63.2mg/m2，并且在170℃干燥1分钟。以此方式，获得太阳能电池背板用基材膜，其中第一层和第二层层压在载体的一侧上。
将所得基材膜在150℃加热30分钟，并且显示其在面内方向(MD方向)上的热收缩比为0.26％。
第一层涂布液(2)
聚丙烯酸类粘合剂                19.1质量份
(商品名称：JURYMER ET-410，由TOAGOSEI CO.，LTD.生产；固体含量30％)
Figure BDA0000087824780000151
唑啉化合物                          7.1质量份
(商品名称：EPOCROS WS700，由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.生产；固体含量25％)
表面活性剂A                     62.0质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))水溶液
无机填料                         61.7质量份
(20％的氧化锡细粒S2000(商品名称，由Mitsubishi MaterialsCorporation生产))水溶液
蒸馏水                    添加至使得总计1000质量份
第二层涂布液(2)
聚丙烯酸类粘合剂                 21.0质量份
(商品名称：JURYMER ET-410，由TOAGOSEI CO.，LTD.生产；固体含量30％)
环氧化合物                       221.8质量份
(商品名称：DENACOL EX-614B，由Nagase ChemteX Corporation生产；固体含量1％)
表面活性剂A                      38.6质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))水溶液
蒸馏水                    添加至使得总计1000质量份
比较例1
除了将实施例1中的第一层涂布液改变如下，并且不设置第二层以外，以与实施例1中相同的方式进行太阳能电池背板用基材膜的制备。
第一层涂布液(C1)
聚氨酯粘合剂                      15.5质量份
(商品名称：OLESTAR UD-350，由Mitsui Chemicals，Inc.生产；固体含量38％)
唑啉化合物                            7.1质量份
(商品名称：EPOCROS WS700，由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.生产；固体含量25％)
表面活性剂A                       62.0质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))水溶液
无机填料                          123.4质量份
(20％的氧化锡细粒S2000(商品名称，由Mitsubishi MaterialsCorporation生产))水溶液
蒸馏水                    添加至使得总计1000质量份
比较例2
除了将实施例1中的第一层涂布液和第二层涂布液改变如下以外，以与实施例1中相同的方式进行太阳能电池背板用基材膜的制备。
第一层涂布液(C2)
聚氨酯粘合剂                      18.0质量份
(商品名称：OLESTAR UD-350，由Mitsui Chemicals，Inc.生产；固体含量38％)
Figure BDA0000087824780000162
唑啉化合物                            7.1质量份
(商品名称：EPOCROS WS700，由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.生产；固体含量25％)
表面活性剂A                       62.0质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))水溶液
无机填料                          61.7质量份
(20％的氧化锡细粒S2000(商品名称，由Mitsubishi MaterialsCorporation生产))水溶液
蒸馏水                添加至使得总计1000质量份
第二层涂布液(C2)
聚丙烯酸类粘合剂            21.0质量份
(商品名称：JURYMER ET-410，由TOAGOSEI CO.，LTD.生产；固体含量30％)
环氧化合物                  221.8质量份
(商品名称：DENACOL EX-614B，由Nagase ChemteX Corporation生产；固体含量1％)
表面活性剂A                 38.6质量份
(1％的NAROACTY CL-95(商品名称，由Sanyo Chemical Industries，Ltd.生产))水溶液
蒸馏水                添加至使得总计1000质量份
Figure BDA0000087824780000181
评价
关于获得的背板基材膜，进行对于EVA的粘合强度的评价和无机细粒脱离度的评价。
对于EVA的粘合强度
对还没有暴露于热和潮湿环境的背板基材膜和已经暴露于热和潮湿环境的背板基材膜的粘合强度进行评价。对于前者，结果显示在下表2中的“A”栏中，并且对于后者，结果显示在“B”栏中。此处使用的表述“已经暴露于热和潮湿环境”表示已经将背板基材膜暴露于105℃和100％RH相对湿度的氛围达144小时。
根据下列方法进行粘合强度的评价。首先，从所得背板基材膜的每一个切出各自具有120mm长度和50mm宽度的两个样件。下文中，将如此通过切出制备的样件称为背板基材膜样品。将长度为80mm，宽度为20mm并且厚度为500μm的EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯∶乙酸乙烯酯＝70∶30(重量比))板材夹在两个背板基材膜样品之间，使得两个背板基材膜样品的两个载体分别暴露于外部，并且将EVA板材和两个背板基材膜样品通过在130℃压制3分钟而彼此粘附。压制载荷设定在3kgf(＝3×9.8N)。其后，对所得物质在150℃进行热处理30分钟，使得两个背板基材膜样品和EVA板完全地彼此粘附。在以下说明中将通过粘附两个背板基材膜样品和EVA板材而这样获得的物质称为EVA层压样品。
将EVA层压样品切割成宽度为8mm的条。对于通过切割制备的EVA层压样品进行广为人知的T型剥离测试如下。以使得厚度方向变得垂直的方式垂直地牵拉EVA层压样品，并且以10mm/min的速度垂直牵拉两个(顶部和底部)背板基材膜样品。连续地测量剥离强度，并且确定连续测量的值中的最大值。对三个EVA层压样品进行此测试，并且对于每次测试测量最大值。将这样测量的三个最大值的平均值定义为背板基材膜和EVA之间的粘合强度。
粘合性质
基于这样获得的粘合强度，根据下列评价标准评价“粘合性质”。第3至5级是实践上可接受的。
5：界面没有剥离，并且样品破裂。
4：剥离强度为50N以上。
3：剥离强度为20N以上但是小于50N。
2：剥离强度为5N以上但是小于20N。
1：剥离强度小于5N，或者在热和潮湿环境中进行测试的过程中发生剥离。
无机细粒的脱离
根据下列方法评价无机细粒的脱离度。从所得背板基材膜切出尺寸为5cm×5cm的样件。将这样通过切出获得的背板基材膜样品置于黑色纸板上，使得背板基材膜样品的易粘合层的暴露面朝下设置并且该暴露面与黑色纸板的上表面接触。随后，从顶部加载5kgf(＝5×9.8N)的负荷。在保持此状态的同时，使背板基材膜样品在黑色纸板上以1cm/sec的速度滑动。将背板基材膜样品在20cm的距离反复滑动5次后，从视觉上观察黑色纸板和背板基材膜样品的易粘合层的表面。对相同的背板基材膜进行3次所述测试，具体地，通过从一个背板基材膜上切出而准备3个背板基材膜样品，并且对这3个背板基材膜样品进行测试。测量这3个测试的平均值。
基于如上所述测量的平均值，根据下述评价标准评价脱离度。第3至5级是实践上可接受的。评价结果显示在表2中“无机细粒的脱离”一栏中。应当注意，在下列评价标准中，在易粘合层上的擦伤是由从易粘合层掉落的无机细粒形成的，并且擦伤的程度与无机细粒的脱离度有关。
5：在黑色纸板和易粘合层的表面上没有观察到变化。
4：在黑色纸板上没有观察到变化，但是在易粘合层的表面处辨认出极轻微的擦伤。
3：在黑色纸板上看到极微量的掉落的无机细粒，并且在易粘合层的表面处辨认出轻微的擦伤。
2：在黑色纸板上看到掉落的无机细粒，并且在易粘合层的表面辨认出擦伤。
1：在黑色纸板上清楚地看到掉落的无机细粒，并且在易粘合层的表面清楚地辨认出擦伤。
评价结果显示在表2中。
表2
Figure BDA0000087824780000211
此外，关于在实施例1和2中获得的背板基材膜的物理性质值，测量膜厚度，热收缩比，断裂应力，断裂伸长率和介电击穿电压。结果显示在表3中。
此外，对于实施例和比较例中获得的背板基材膜，评价在使用粘合剂时的粘合强度。评价结果显示在表4中。
热收缩比
测量在MD方向的热收缩比和在TD方向(横向)的热收缩比。测量结果显示在表3中。根据下列方法确定热收缩比。从基材膜上切出尺寸为在TD方向上30mm、在MD方向上120mm的样品。精密地画出两条基线，使得两条基线的间隔在样品的MD方向上为100mm。然后，将样品置于烘箱中在170℃加热10分钟而不施加张力。其后，将样品冷却至室温，测量两条基线之间的间隔，并且将此值定义为L(单位：mm)。从下式计算在MD方向上的热收缩比：100×(100-L)/100。作为另一次取样，从基材膜上切出尺寸为在MD方向上30mm并且在TD方向上120mm的样品，并且以上述那些相同的方式进行测量和计算。将这样获得的值定义为在TD上的热收缩比。
断裂应力和断裂伸长率
使用张力万能试验机(商品名称：STROGRAPH VE50，由Toyo SeikiSeisaku-sho，Ltd.制造)进行膜的张力测试，并且测量在断裂点的应力和伸长率。
介电击穿电压
根据JIS C 2010中规定的方法测量介电击穿电压。作为电极，组合使用球形电极和板状电极，并且在油中通过短时间击穿方法测量介电击穿电压。
归因于粘合剂的粘合强度
根据下列方法评价归因于粘合剂的粘合强度。首先，从所得背板基材膜的每一个上切出各自具有120mm的长度和50mm的宽度的两个样件。在下文中，将通过以这样的方式切出而获得的样件称为“样品(A)”。此外，除了在每个实施例中将基材膜的厚度变为120μm以外，以如上述相同的方式准备设置有易粘合层的剥离测试用膜。从所得剥离测试用膜的每一个上切出各自具有120mm的长度和50mm的宽度的两个样件。下文中，将以这样的方式切出而获得的样件称为“样品(B)”。
将氨基甲酸乙酯-异氰酸酯粘合剂涂布在样品(A)的易粘合层的表面上以提供5μm的厚度，然后在其上层压样品(B)的易粘合层的表面，将其在40℃放置5天以固化并粘合，从而获得粘合样品。
将粘合样品切割成具有20mm宽度的条。对于这样通过切割准备的粘合样品，进行众所周知的180°剥离测试如下。将粘合样品中的上下两个背板基材膜样品在彼此相反的方向上各自以100mm/min的速度牵拉。连续地测量剥离强度，并且确定在连续测量值中的最大值。对三个粘合样品进行此测试，并且测量每次测试的最大值。将这样测量的三个最大值的平均值定义为背板基材膜和粘合剂之间的粘合强度。
粘合性质
基于这样获得的粘合强度，根据下列评价标准评价“粘合性质”。第3至5级是实践上可接受的。
5：界面没有剥离，并且样品破裂。
4：剥离强度为20N以上。
3：剥离强度为16N以上但是小于20N。
2：剥离强度为10N以上但是小于16N。
1：剥离强度小于10N，或者在热和潮湿环境中测试的过程中发生剥离。
对于没有暴露于热和潮湿环境中的背板基材膜和已经暴露于热和潮湿环境中的背板基材膜进行粘合强度的评价。关于前者，结果显示在下表4中的“A”栏中，并且关于后者，结果显示在“B”栏中。此处使用的表述“已经暴露于热和潮湿环境中”表示背板基材膜已经在105℃和100％RH相对湿度的条件下暴露144小时。
表3
Figure BDA0000087824780000231
表4
Figure BDA0000087824780000232
在本说明书中提及的全部出版物，专利申请和技术标准通过引用结合在此，其程度如同每一个单独的出版物，专利申请或技术标准具体地并且单独地显示为通过引用结合一样。

Claims (9)

1.一种太阳能电池背板用基材膜，所述基材膜包括：
包含第一聚合物的片形载体；和
设置在所述载体的至少一侧上的易粘合层，所述易粘合层包含无机细粒和粘合剂，所述粘合剂包含用具有
Figure FDA0000087824770000011
唑啉基团的化合物交联的丙烯酸类树脂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述第一聚合物包括聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背板用基材膜，其中在所述易粘合层中衍生自所述具有唑啉基团的化合物的结构部分的含量相对于衍生自所述丙烯酸类树脂的结构部分为5质量％至50质量％。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背板用基材膜，其中在所述易粘合层中的所述无机细粒的含量相对于所述粘合剂为20体积％至120体积％。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述无机细粒的初级粒子直径为10nm至300nm。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述易粘合层设置在所述载体的至少一侧上，所述易粘合层包含：第一层，所述第一层包含所述无机细粒和所述粘合剂，所述粘合剂包含用所述具有
Figure FDA0000087824770000013
唑啉基团的化合物交联的所述丙烯酸类树脂；和设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包含第二聚合物。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池背板用基材膜，其中所述第二聚合物包括聚烯烃树脂或丙烯酸类树脂。
8.根据权利要求1或2所述的太阳能电池背板用基材膜，其中当将所述基材膜在150℃加热30分钟时，在面内方向上的热收缩比为0.5％以下。
9.一种制备太阳能电池背板用基材膜的方法，所述方法包括：
将包含具有
Figure FDA0000087824770000014
唑啉基团的化合物、丙烯酸类树脂和无机细粒的液体涂布在包含第一聚合物的片形载体的至少一侧上以形成涂膜；和
加热所述涂膜，以将所述丙烯酸类树脂用所述具有唑啉基团的化合物交联。
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