CN103709953B - 一种聚合物涂覆皮膜及含有该聚合物涂覆皮膜的太阳能电池背板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚合物涂覆皮膜，该聚合物涂覆皮膜是在绝缘膜上通过涂覆聚合物层形成的皮膜，所述聚合物层包括聚合物基体、固化剂和添加剂组成，所述聚合物基体为含氟聚合物、聚酯多元醇、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种的组合，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂或氨基树脂固化剂。本发明还涉及一种以此聚合物涂覆皮膜作为EVA粘结面的太阳能电池背板，其具有四层结构，包括依次复合在一起的耐候聚合物膜层、高分子胶黏剂层、基体层以及位于基体层内侧的耐候聚合物涂覆皮膜。本发明太阳能电池背板具有良好的耐候性，组件返修性能，高的反光性能，良好地导热效率，阻燃性能优异，同时具有较低的成本。

Description

一种聚合物涂覆皮膜及含有该聚合物涂覆皮膜的太阳能电池背板

技术领域

本发明涉及一种聚合物涂覆皮膜及含有该聚合物涂覆皮膜的太阳能电池背板。

背景技术

太阳能电池板通常是一个叠层结构，主要包括玻璃层、EVA封装层、电池片、EVA封装层和太阳能电池背板，其中硅片被两层EVA胶膜密封包裹。所述的硅片必须被保护以隔绝环境的影响，例如水分、紫外光等。太阳能电池背板主要作用是提高太阳能电池板的机械强度，防止因环境对硅片的影响而降低电池片的寿命及发电效率。由于太阳能电池背板在太阳能电池板的最外面，要求背板具有良好的抗环境侵蚀性，因而制造的太阳能电池背板必须具有良好的耐湿热老化性、耐高温、耐水解、耐腐蚀性能以及抵御光照射能力。现有技术中，太阳能电池背板主要由三层膜材料通过胶粘剂复合而成：0.02-0.03mm厚的含氟薄膜；0.18-0.30mm厚的PET基层；0.025-0.1mm厚的EVA或聚烯烃皮膜层，胶粘剂厚度为5μm～30μm，共计5层材料构成太阳能背板。上述背板具有以下缺点：背板较厚导热效率差，反光率低影响电池发电效率，组件返修困难，EVA或聚烯烃皮膜层长期老化耐候性差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种可用于太阳能电池背板的聚合物涂覆皮膜，该聚合物涂覆皮膜使得太阳能电池背板导热率高、反光率高、组件返修容易、长期耐老化性能好。

本发明同时还提供一种太阳能电池背板。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

采用一种聚合物涂覆皮膜代替太阳能电池背板的EVA或聚烯烃膜层或PVDF层或胶黏剂层，并以该聚合物涂覆皮膜作为内粘接层太阳能电池封装用背板。其主要有四层结构，分别为：耐候聚合物膜层、高分子胶黏剂层、基体层以及位于所述基体层内侧（靠近电池片）的耐候聚合物涂覆皮膜层。

所述聚合物涂覆皮膜层的厚度为1μm～30μm；

所述聚合物涂覆皮膜层为本发明的聚合物涂覆皮膜，是在绝缘膜上通过涂覆聚合物层形成的皮膜，所述聚合物层由聚合物基体和固化剂高温固化而成，里面还添加有添加剂，所述聚合物基体为含有固化型官能团的含氟聚合物、聚酯多元醇、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种的组合。

所述含氟聚合物为聚四氟乙烯系含氟树脂或聚三氟氯乙烯系树脂或聚偏氟乙烯系树脂或聚氟乙烯系树脂；所述固化型官能团为羟基或羧基或氨基。优选地，所述含氟聚合物为羟基聚四氟乙烯树脂或羟基聚三氟氯乙烯树脂。

所述固化剂为异氰酸酯固化剂或氨基树脂固化剂。

所述添加剂包含有固化剂促进剂、耐水解助剂、偶联剂等。

所述基体层的厚度为0.01mm～2mm。

所述基体层为聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）层、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）层、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）层中的一种。

所述基体层表面均经过电晕处理。

所述高分子胶黏剂层的厚度为1μm～30μm。

所述高分子胶黏剂层为聚氨酯胶黏剂、丙烯酸树脂胶黏剂、环氧树脂胶粘剂中的一种或几种的混合物构成。

所述耐候聚合物膜层的厚度为5μm～200μm。

所述耐候聚合物膜层为聚氟乙烯层、聚偏氟乙烯层、四氟乙烯-乙烯共聚物层、耐候性聚对苯二甲酸乙二酯（PET）层、四氟乙烯和乙烯共聚物层中的一种。

由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的聚合物涂覆皮膜具有良好的粘结性能。采用本发明的聚合物涂覆皮膜作为内粘结层的太阳能电池背板具有高的导热效率，高的光线反射效率，太阳能电池背板的返修变易以及良好的耐候性能。

附图说明

图1为本发明太阳能电池背板的结构示意图；

图中数字所表示的相应部件名称分别为：

1、基体层；2、耐候聚合物膜层；3、聚合物涂覆皮膜层；4、高分子胶黏剂层。

图2为本发明太阳能电池背板与电池片层压结构示意图；

图中数字所表示的相应部件名称分别为：

1、基体层；2、耐候聚合物膜层；3、聚合物涂覆皮膜层；4、高分子胶黏剂层；5、EVA封装层；6、电池片；7、玻璃层。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行说明。

根据本发明所实施的一种聚合物涂覆皮膜及含有该聚合物涂覆皮膜作为内粘接层太阳能电池封装用背板参见图1所示，其为四层结构，包括依次复合在一起的耐候聚合物膜层2、高分子胶黏剂层4、基体层1、以及位于基体层1内侧的耐候聚合物涂覆皮膜层3；所述的太阳能电池背板具有良好的粘结性能，高的导热效率，高的光线反射效率，组件返修变易以及良好的耐候性能。

本发明给出的上述实施例中，所述的耐候聚合物涂覆皮膜层3使得太阳能电池背板具有高的反光率，高的导热率，同时使得组件易于返修和具有更好的耐候性能。

本发明给出的上述实施例中，所述的耐候聚合物涂覆皮膜层3为本发明的聚合物涂覆皮膜，所述聚合物涂覆皮膜是在绝缘膜上通过涂覆聚合物层形成的皮膜，所述聚合物层由聚合物基体、固化剂高温固化而成。所述聚合物层中还含有无机填料、助剂等添加剂。以重量百分比计，所述聚合物层包括15%～90%的聚合物基体、5%～25%的固化剂和5%～60%的添加剂。

本发明所述的耐候聚合物涂覆皮膜层3的厚度为1μm～30μm，优选厚度为1μm～15μm，具体厚度可以为2μm、3μm、5μm；

所述聚合物基体为含氟聚合物、聚酯多元醇、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种的组合，其中所述含氟聚合物为含有固化型官能团的聚四氟乙烯系树脂或聚三氟氯乙烯系树脂，如含有羟基、羧基、氨基等官能团，优选为羟基聚四氟乙烯树脂或羟基聚三氟氯乙烯树脂。

固化剂可选择为异氰酸酯固化剂或氨基树脂固化剂。

异氰酸酯类固化剂包括：六亚甲基二异氰酸酯（HDI）及其二聚体、三聚体，二苯基亚甲基二异氰酸酯（MDI），3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯（IPDI）及其二聚体、三聚体，甲苯二异氰酸酯（TDI），二聚脂肪酸异氰酸酯（DDI）及其二聚体、三聚体；优选六亚甲基二异氰酸酯（HDI）及其二聚体、三聚体和3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯（IPDI）及其二聚体、三聚体，二聚脂肪酸异氰酸酯（DDI）及其二聚体、三聚体；更优选六亚甲基二异氰酸酯（HDI）及其二聚体、三聚体，二聚脂肪酸异氰酸酯（DDI）及其二聚体、三聚体；最优选为苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）、环己烷二亚甲基二异氰酸酯（HXDI）、氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）、甲基环己基二异氰酸酯（HTDI）、对苯二异氰酸酯（PPDI）。

氨基树脂固化剂一般包括有脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和苯胺甲醛树脂等。

所述聚合物层中所述含氟聚合物的质量占所述聚合物基体总质量的10%～90%，优选为40%～60%。

本发明所述的耐候聚合物涂覆皮膜层3的添加剂中含有无机填料，使得所述聚合物涂覆皮膜具有80%以上的可见光反射率特征。无机填料可为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌中的一种或几种的组成，其中优选二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆中的一种或几种的组合，更优选二氧化钛、三氧化二铝中的一种或两种的组合。

所述无机填料的粒径为5nm～10μm，优选为10nm～3μm。

所述无机填料的含量占所述添加剂总质量的10%～90%（以质量计），优选为40%～60%。

另外在所述的添加剂中还包含固化剂促进剂、耐水解稳定剂和偶联剂等添加物。

如所述添加剂中含有质量含量为所述添加剂总质量的1%～50%的平板状结晶性蒙脱土、云母、长石、沸石、滑石中的一种或几种的混合物，使得所述聚合物涂覆皮膜的水蒸汽透过率在2g/(m2·day)以下。

如所述添加剂中含有质量含量为所述添加剂总质量的0.5%～80%的氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化硅、二氧化钛、氧化锆、碳化硅中的一种或几种的混合物的无机粒子，使得所述聚合物涂覆皮膜3的热阻在70℃/W以下。

如所述添加剂中含有质量含量为所述添加剂总质量的1%～50%的环氧化合物、碳化二亚胺化合物中的一种或两种的混合物，使得所述聚合物涂覆皮膜的耐湿热后附着力可以通过百格交叉实验并达到0～1级的水平。优选为环氧化合物或碳化二亚胺。

如所述添加剂中含有质量含量为所述添加剂总质量的2%～10%的膨润性蒙脱土或膨润性石英或二者的混合物，使得所述聚合物涂覆皮膜具有低水透过率。

本发明所述基体层1为PET基层。

本发明所述的基体层1，厚度为0.01mm～2mm，优选厚度为0.2mm～0.3mm，具体厚度可以188μm、250μm、255μm、300μm。

本发明所述高分子胶黏剂层4为聚酯胶黏剂，也可以选择丙烯酸胶黏剂。

本发明所述的高分子胶黏剂层4，厚度为1μm～30μm，优选厚度为5μm～15μm，具体厚度可以为10μm、15μm。

本发明所述耐候聚合物膜层2为聚偏氟乙烯薄膜，这层可以为高耐候PET薄膜，也可以为四氟乙烯和乙烯共聚物薄膜（ETFE）或聚氟乙烯薄膜（PVF）。

本发明所述的耐候聚合物膜层2，厚度为5μm～200μm，优选厚度为15μm～50μm，具体厚度可以为20μm、25μm、30μm、50μm。

本实施例还提供了该发明的太阳能电池背板的一个应用实施例，如图2所示，太阳能电池背板与电池片层压结构，将耐候聚合物涂覆皮膜层3粘贴于EVA封装层5上，该层压结构具体为依次复合在一起的耐候聚合物膜层2、高分子胶黏剂层4、基体层1、聚合物涂覆皮膜层3、EVA封装层5、电池片6、EVA封装层5、玻璃层7。

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

以重量份计，聚合物涂覆皮膜层3的配方如下：

含氟树脂（GK570，日本大金）100

羟基丙烯酸树脂（HypomerFS-1560，上海德谦化工）7

固化剂（N3390，德国拜耳）10

固化剂（D201，旭化成）4

固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡0.5

溶剂醋酸丁酯50

钛白粉（RD3，沙哈利本）50

云母（格瑞化工）5

碳化二亚胺（P200，莱茵化学）7

偶联剂（KBM303，信越化学）7

聚合物涂覆皮膜层3及太阳能电池背板的制备方法：制造时采用250μm厚绝缘PET，电晕至56dyne以上，在PET上涂覆聚合物涂覆皮膜层3，在150℃下干燥3-10min，制成厚度约为2μm的含氟聚合物涂覆皮膜层3，然后将PVDF贴合于PET的另一面，二者之间采用聚酯胶黏剂，胶层厚度为15μm，制得所述的太阳能电池背板，结构如图1所示。

实施例2

聚合物涂覆皮膜层3配方如实施例1。

本实施例太阳能电池背板的制造方法与实施例1相同，聚合物涂覆皮膜层厚度为5μm。

实施例3

聚合物涂覆皮膜层3配方如实施例1。

本实施例太阳能电池背板的制造方法与实施例1相同，聚合物涂覆皮膜层厚度为7μm。

本发明的具体实施方式及对比例由表1所示。

表1为具体实施方式和对比例表

性能结果如表2所示。

表2为实施例与对比例的性能对比表

注：返修性能为不良组件的维修

由表2可知，采用本发明的聚合物涂覆皮膜的太阳能电池背板返修性能、反光率、耐候性都比对比例要好，剥离力比对比例小。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚合物涂覆皮膜，其特征在于，所述聚合物涂覆皮膜是由包含

（1）含有羟基或者氨基的氟树脂；

（2）异氰酸酯系或者氨基树脂固化剂；以及

（3）添加剂；

的混合物，涂覆在选自聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的绝缘性薄膜的一面上并经干燥后形成的涂覆膜，所述添加剂至少含有环氧化合物或者/以及碳化二亚胺化合物。

2.根据权利要求1所述的聚合物涂覆皮膜，其特征在于，所述添加剂包括添加量为所述添加剂总重量的1％～50％的环氧化合物、碳化二亚胺化合物中的一种或两种的混合物，使得所述聚合物涂覆皮膜的耐湿热后附着力可以通过百格交叉实验并达到0~1级的水平。

3.根据权利要求1所述的聚合物涂覆皮膜，其特征在于，所述添加剂还包括添加量为所述添加剂总重量的10%~90%的无机填料，使得聚合物涂覆皮膜具有80%以上的波长为400-1100nm的可见光反射率特征，所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的聚合物涂覆皮膜，其特征在于，所述添加剂还包括添加量为所述添加剂总重量的0.5％～80％的氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化硅、二氧化钛、氧化锆、碳化硅中的一种或几种的混合物的无机粒子，使得所述聚合物涂覆皮膜的热阻在70℃/W以下。

5.一种如权利要求1~4中任一项权利要求所述的聚合物涂覆皮膜在太阳能电池背板中的应用。

6.一种太阳能电池背板，其特征在于：所述太阳能电池背板的内侧形成有如权利要求1至4中任一项权利要求所述的聚合物涂覆皮膜，所述太阳能电池背板通过所述聚合物涂覆皮膜与太阳能电池的封装层粘接。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池背板，其特征在于：所述太阳能电池背板包括依次复合在一起的耐候聚合物膜层、高分子胶黏剂层、基体层以及聚合物涂覆皮膜层，其中，所述耐候聚合物膜层为聚氟乙烯层、聚偏氟乙烯层、四氟乙烯-乙烯共聚物层和耐候性聚对苯二甲酸乙二醇酯层中的一种；所述高分子胶黏剂层为聚氨酯胶黏剂、丙烯酸树脂胶黏剂、环氧树脂胶粘剂中的一种或几种的混合物构成；所述基体层为聚萘二甲酸乙二醇酯层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚对苯二甲酸丁二醇酯层中的一种，所述的聚合物涂覆皮膜层由所述的聚合物涂覆皮膜构成。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池背板，其特征在于：所述太阳能电池背板为四层结构。

9.根据权利要求7或8所述的太阳能电池背板，其特征在于：所述的聚合物涂覆皮膜层的厚度为1μm~15μm。

10.根据权利要求7或8所述的太阳能电池背板，其特征在于：所述的耐候聚合物膜层的厚度为5μm~200μm，所述的基体层的厚度为0.01mm~2mm，所述的高分子胶黏剂层的厚度为1μm~30μm，所述的聚合物涂覆皮膜层的厚度为1μm~30μm。