CN102637763A - 一种耐候性能优良的太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐候性能优良的太阳能电池背板及其制备方法,所述电池背板为五层结构，所述五层结构从外到内依次为：含F复合膜、第一胶层、PET薄膜、第二胶层、过渡层。本发明采用含F复合膜与过渡层代替进口的PVDF或PVF薄膜，大大降低了成本。同时，含F复合膜能够抵抗紫外辐照等损伤，保证了背板具备优异的耐候性能，采用过渡层保证了背板与太阳能电池组件优异的粘结强度。

Description

一种耐候性能优良的太阳能电池背板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件所用背板及其制备方法。
背景技术
煤炭、石油等传统能源仍然是当今社会的主要能源。然而，随着常规能源一天天的消耗以及由此带来的全球污染与气候问题，人们将目光都投向了可再生能源，并希望可再生能源能够改变人类的能源结构，以维持人类的可持续发展。在这之中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。目前人类利用太阳能的方式主要有：光转热、光转热再转电、光直接转电（即光伏发电）。其中光伏发电以其清洁性、安全性的特点备受青睐，近年来得到了长足的发展。各国政府都高度重视这一技术的发展，并纷纷启用补贴政策来支持太阳能光伏产业的研究、使用与推广。最近几年全球太阳能光伏装机量与产量都以40%左右的速度增长。在该领域内，我国后来居上，2009年已经成为全球最大的太阳能电池组件的生产国，并在长三角、环渤海、珠三角、中西部等地区形成了各具特色的太阳能产业集群。
在目前的各种太阳能电池中，晶体硅太阳能电池的技术最为成熟，因而应用最为广泛。晶体硅太阳能电池组件是一个多层结构，是由透光层、胶层、电池片、胶层、背板依次层压封装而成。其中，透光层一般采用玻璃，胶层通常采用EVA胶膜。背板通常是一种多层复合材料，以最常用的TPT背板为例，它是由聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯三层独立的薄膜通过胶水的粘结热压成型的。太阳能电池背板的主要作用是用来提高太阳能电池板的整体机械强度，保护晶体硅片，防止水汽渗透到密封层中影响电池片的使用寿命。由于太阳能电池要达到二十五年的使用寿命，因此，背板必须在这么长的时间内要具备抵抗阳光、雨水、风吹、击打以及温湿度变化等任何外界因素带来的破坏作用，并保护好电池中的硅片。具体对于性能来讲，背板必须具有极高的绝缘、耐老化、抗紫外、水汽阻隔等性能以及较好的尺寸稳定性能、足够的机械强度等等。作为一个关系到太阳能电池组件安全的部件，背板在光伏产业中扮演着越来越重要的角色。
以目前市场上常用的TPT（Tedlar/PET/Tedlar）背板为例，该背板最外层采用Tedlar膜（PVF，聚氟乙稀），保证了背板具有良好的耐老化、抗紫外性能，中间采用PET（聚对苯甲酸乙二醇酯）薄膜，保证了背板具有良好的绝缘及水汽阻隔性能。公开号为CN201841726U的发明便是这样的结构，各层分别为：聚氟乙烯薄膜、胶层、聚对苯二甲酸乙二醇薄膜、胶层、聚氟乙烯薄膜。此外，可以用其他含氟薄膜代替Tedlar薄膜与PET薄膜复合，压合成背板。例如公开号为CN201387885的发明公开的一种五层结构：上下表面为PVDF材料层，中间层为PET薄膜层，以上三层之间用胶水层粘结。由于PVF及其它含氟薄膜的价格昂贵且产量有限，目前一些太阳能组件开始采用涂料性背板，即采用含氟树脂涂覆在PET薄膜上，形成含氟涂层，以此取代含氟薄膜，从而大大降低了成本。如国内公开号为CN201199525的专利公开了一种七层结构：包括依次复合在一起的氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层、氟硅氧烷化成膜层、基层、氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层和氟硅氧烷化成膜层。公开号为CN201199524的专利公开了一种五层结构：依次为氟硅氧烷化成膜层、基层、氟硅氧烷化成膜层、氟基膜层和氟硅氧烷化成膜层。其中基层为PET或PE。公开号为CN201527978U的专利公开了一种三层结构：氟树脂薄膜层、PET聚酯膜层、氟树脂薄膜层。这种背板大大降低了成本。采用氟树脂薄膜层制备的背板成本较低，这种背板一般是采取涂布法制备。这种方法制备的背板一般具有微孔等缺陷，严重影响背板的性能。
因此需要一种新的太阳能电池背板及其制备方法以解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的针对现有的太阳能电池背板，提供一种耐高温的聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明的太阳能电池背板可采用如下技术方案：
一种耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述电池背板为五层结构，所述五层结构从外到内依次为：含F复合膜、第一胶层、PET薄膜、第二胶层、过渡层。
优选的，所述含F复合膜的厚度为为0.03-0.05mm，所述第一胶层的厚度为0.016-0.025mm，所述PET薄膜的厚度为0.1-0.3mm，所述第二胶层的厚度为0.016-0.025mm，所述过渡层的厚度为0.02-0.05mm。
优选的，所述含F复合膜为PVDF树脂与聚丙烯酸树脂的复合膜，其中所述PVDF树脂的厚度为0.005-0.015mm。
优选的，所述第一胶层和第二胶层中所用的胶水为聚氨酯或压克力胶水。
优选的，所述过渡层为EVA薄膜或PE薄膜。
一种耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在180-230℃的工作温度下挤出，制备得到所述含F复合膜；
（2）将所述含F复合膜、PET薄膜、过渡层进行预处理；
（3）在所述PET薄膜一侧表面涂覆胶水，在60-150℃干燥，然后将它与所述含F复合膜进行压合；
（4）在所述PET薄膜的另一侧表面涂覆胶水，在60-150℃干燥，然后将它与所述过渡层进行压合，由此制备得到耐候性能优良的太阳能电池背板。
优选的，步骤c中所述的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃的温度下烘烤6-48小时；步骤d中所述的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃温度下烘烤6-48小时；
优选的，预处理工艺包括表面清洁与表面化学处理，表面化学处理包括表面等离子处理或表面电晕处理；
优选的，步骤c和步骤d替换。
有益效果：本发明采用含F复合膜与过渡层代替进口的PVDF或PVF薄膜，大大降低了成本。同时，含F复合膜能够抵抗紫外辐照等损伤，保证了背板具备优异的耐候性能，采用过渡层保证了背板与太阳能电池组件优异的粘结强度。
说明书附图
图1为本发明耐候性能优良的太阳能电池背板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明公开了一种耐候性能优良的太阳能电池背板,电池背板为五层结构，其中五层结构从外到内依次为：含F复合膜1、第一胶层2、PET薄膜3、第二胶层4、过渡层5。其中，含F复合膜1的厚度为为0.03-0.05mm，第一胶层2的厚度为0.016-0.025mm，PET薄膜3的厚度为0.125-0.3mm，第二胶层4的厚度为0.016-0.025mm，过渡层5的厚度为0.02-0.05mm。含F复合膜1为PVDF树脂11与聚丙烯酸树脂12的复合膜，其中PVDF树脂11的厚度为0.005-0.015mm。第一胶层2和第二胶层4中所用的胶水可以为聚氨酯胶水或压克力胶水。过渡层5可以为EVA薄膜或PE薄膜。
本发明的太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤：
a、采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在180-230℃的工作温度下挤出，制备得到所述含F复合膜；
b、将所述含F复合膜、PET薄膜、过渡层进行预处理；
c、在所述PET薄膜一侧表面涂覆胶水，在60-120℃干燥，然后将它与所述含F复合膜进行压合；
d、在所述PET薄膜的另一侧表面涂覆胶水，在60-120℃干燥，然后将它与所述过渡层进行压合，由此制备得到耐候性能优良的太阳能电池背板。
其中，步骤c中的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃的温度下烘烤6-48小时；步骤d中的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃温度下烘烤6-48小时。步骤b中的预处理包括表面清洁与表面化学处理。表面化学处理包括表面等离子处理或表面电晕处理。其中，步骤c和步骤d可以相互替换。
具体实施例如下：
实施例1：
1．材料的准备：
准备PVDF树脂与聚丙烯酸树脂、厚度为0.125mm的PET薄膜、聚氨酯胶水、厚度为0.05mm的EVA薄膜。
2．背板的制备：
（1）采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在230℃的工作温度下挤出，制备得到厚度为0.03mm的含F复合膜。其中PVDF层厚度为0.015mm.
（2）将PET薄膜进行预处理；处理后薄膜表面能为48达因。
（3）在PET薄膜表面涂覆胶水，涂覆厚度为40微米，然后在60℃干燥,再将它与含F复合膜在一定的温度和压力下进行压合；压力温度80℃，压力25Kg/cm2，再在50℃烘烤48小时。
（4）在PET薄膜的另一表面涂覆胶水，涂覆厚度为40微米，在60℃干燥,然后将它与EVA薄膜在一定的温度和压力下进行压合，其中温度为80℃，压力25Kg/cm2，再在50℃烘烤48小时。由此制备得到太阳能电池背板。
3．性能检测
采用千分尺测量得到背板的厚度为222微米（由此计算胶层为21微米），采用ASTM F-1249标准测量水汽隔绝能力，测量结果为1.3g/m2.24H；采用ASTMD-149标准测量耐电压能力，测量结果为25KV；采用IEC 60664-1标准测量局部放电能力测试，测试结果为1200V；采用IEC6125标准进行湿气冻结测试，结果表明：采用双85测试耐候性（在温度85℃、湿度85%RH的条件下，连续紫外照射3000h），结果表明：
目测样品无变黄、无鼓包、层间剥离强度为6.8N/cm，黄变指数△b为1.4(≤2)。
实施例2：
1．材料的准备：
准备PVDF树脂与聚丙烯酸树脂、厚度为0.3mm的PET薄膜、聚氨酯胶水、厚度为0.02mm的EVA薄膜。
2．背板的制备：
（1）采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在200℃的工作温度下挤出，制备得到厚度为0.05mm的含F复合膜，其中PVDF层厚度为0.008mm；
（2）将PET薄膜进行预处理；处理后薄膜表面能为52达因；
（3）在PET薄膜一侧表面涂覆胶水，涂覆厚度为50微米，然后在120℃干燥,再将它与含F复合膜在一定的温度和压力下进行压合，压力温度100℃，压力15Kg/cm2，再在100℃烘烤6小时；
（4）在PET薄膜的另一侧表面涂覆胶水，涂覆厚度为50微米，在120℃干燥,然后将它与EVA薄膜在一定的温度和压力下进行压合，其中温度为100℃，压力15Kg/cm2，再在100℃烘烤6小时。由此制备得到太阳能电池背板。
3．性能检测
采用千分尺测量得到背板的厚度为420微米（由此计算胶层为25微米），采用ASTM F-1249标准测量水汽隔绝能力，测量结果为1.1g/m2.24H；采用ASTMD-149标准测量耐电压能力，测量结果为28KV；采用IEC 60664-1标准测量局部放电能力测试，测试结果为1200V；采用IEC6125标准进行湿气冻结测试，结果表明：采用双85测试耐候性（在温度85℃、湿度85%RH的条件下，连续紫外照射3000h），结果表明：目测样品无变黄、无鼓包、层间剥离强度为7.4N/cm，黄变指数△b为1.4(≤2)。
实施例3：
1．材料的准备：
准备PVDF树脂与聚丙烯酸树脂、厚度为0.2mm的PET薄膜、聚氨酯胶水、厚度为0.04mm的EVA薄膜。
2．背板的制备：
（1）采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在180℃的工作温度下挤出，制备得到厚度为0.03mm的含F复合膜。其中PVDF层厚度为0.005mm.
（2）将PET薄膜进行预处理；处理后薄膜表面能为51达因。
（3）在PET薄膜表面涂覆胶水，涂覆厚度为35微米，然后在100℃干燥,再将它与含F复合膜在一定的温度和压力下进行压合；压力温度100℃，压力5Kg/cm2，再在100℃烘烤24小时。
（4）在PET薄膜的另一表面涂覆胶水，涂覆厚度为35微米，在100℃干燥,然后将它与EVA薄膜在一定的温度和压力下进行压合；温度范围为100℃，压力5Kg/cm2，再在100℃烘烤24小时。由此制备得到背板。
3．性能检测
采用千分尺测量得到背板的厚度为302微米（由此计算胶层为16微米），采用ASTM F-1249标准测量水汽隔绝能力，测量结果为1.4g/m2.24H；采用ASTMD-149标准测量耐电压能力，测量结果为21KV；采用IEC 60664-1标准测量局部放电能力测试，测试结果为1300V；采用IEC6125标准进行湿气冻结测试，结果表明：采用双85测试耐候性（在温度85℃、湿度85%RH的条件下，连续紫外照射3000h），结果表明：目测样品无变黄、无鼓包、层间剥离强度为7.4N/cm，黄变指数△b为1.6(≤2)。
本发明制备的太阳能电池背板采用含F复合膜与过渡层代替进口的PVDF或PVF薄膜，大大降低了成本。同时，含F复合膜能够抵抗紫外辐照等损伤，保证了背板具备优异的耐候性能，采用过渡层保证了背板与太阳能电池组件优异的粘结强度。

Claims (10)

1.一种耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述电池背板为五层结构，所述五层结构从外到内依次为：含F复合膜（1）、第一胶层（2）、PET薄膜（3）、第二胶层（4）、过渡层（5）。
2.如权利要求1所述的耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述含F复合膜（1）的厚度为为0.03-0.05mm，所述第一胶层（2）的厚度为0.016-0.025mm，所述PET薄膜（3）的厚度为0.125-0.3mm，所述第二胶层（4）的厚度为0.016-0.025mm，所述过渡层（5）的厚度为0.02-0.05mm。
3.如权利要求1所述的耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述含F复合膜（1）为PVDF树脂（11）与聚丙烯酸树脂（12）的复合膜，其中所述PVDF树脂（11）的厚度为0.005-0.015mm。
4.如权利要求1所述的耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述第一胶层（2）和第二胶层（4）中所用的胶水为聚氨酯胶水或压克力胶水。
5.如权利要求1所述的耐候性能优良的太阳能电池背板,其特征在于:所述过渡层（5）为EVA薄膜或PE薄膜。
6.如权利要求1-5任一项所述的耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用双层共挤的方法，将PVDF树脂与聚丙烯酸树脂在180-230℃的工作温度下挤出，制备得到所述含F复合膜；
b、将所述含F复合膜、PET薄膜、过渡层进行预处理；
c、在所述PET薄膜一侧表面涂覆胶水，在60-120℃干燥，然后将它与所述含F复合膜进行压合；
d、在所述PET薄膜的另一侧表面涂覆胶水，在60-120℃干燥，然后将它与所述过渡层进行压合，由此制备得到耐候性能优良的太阳能电池背板。
7.如权利要求6所述的耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，步骤c中所述的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃的温度下烘烤6-48小时；步骤d中所述的压合是在80-100℃的温度和5-25Kg/cm2的压力下进行压合，再在50-100℃温度下烘烤6-48小时。
8.如权利要求6所述的耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，步骤b中所述的预处理包括表面清洁与表面化学处理。
9.如权利要求8所述的耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，所述表面化学处理包括表面等离子处理或表面电晕处理。
10.如权利要求6所述的耐候性能优良的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，步骤c和步骤d替换。
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