CN104124300A - 一种太阳能电池背板及太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池背板，包括依次层叠的增强层、基体层和粘结层，所述增强层为复合材料，所述复合材料为纤维织物和聚合物形成。本发明还提供了含有该背板的太阳能电池组件。本发明的太阳能电池背板具有很好的强度。

Description

一种太阳能电池背板及太阳能电池组件
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池背板及一种太阳能电池组件。 
背景技术
太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置。它是一种新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点，其市场前景广阔。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。 
太阳能电池组件通常是一个叠层结构：主要包括背板、密封胶层、电池片、密封胶层和透光层等层，依次层压而成。其中，太阳能电池背板的主要作用是提高太阳能电池组件的整体机械强度，另外可以防止水汽渗透到密封胶层中，影响电池片的使用寿命。所以太阳能电池背板必须具有绝缘（耐电击穿）、耐老化、耐气候影响和耐腐蚀等特性。 
目前，现有工艺化太阳能电池背板主要通过多层膜热压成型方式生产。以最常用的TPT为例，它是以聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯（即PVF/PET/PVF）三层独立的薄膜通过胶水的粘结热压成型。但是由于含氟聚合物一般表面能低，采用PVF与PET之间热压胶合时，对胶水配方要求苛刻，而且容易造成薄膜层与层之间的粘合强度不够，同时层与层之间容易造成气泡残留，在长时间的应用中，气体、盐雾、一些污染物会沿着薄膜的边缘向中间渗透和侵蚀，从而造成薄膜层由于胶水的老化而导致层和层之间的剥离，导致太阳能电池耐气候、耐紫外线及绝缘性的下降，从而影响太阳能电池的寿命，同时聚合物基材的承重性差，在风沙等恶劣条件下整个组件的抗冲击能力较弱。 
发明内容
本发明为解决现有技术中太阳能电池背板的强度差的技术问题，提供一种强度好的太阳能电池背板及太阳能电池组件。 
本发明提供了一种太阳能电池背板，包括依次层叠的增强层、基体层和粘结层，所述增强层为复合材料，所述复合材料为纤维织物和聚合物形成。 
本发明还提供了一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括依次层叠的背板、密封胶层、电池片、密封胶层和透光层，所述背板为本发明所述的太阳能电池背板，所述太阳能电池背板的粘结层与密封胶层接触。 
本发明的太阳能电池背板中增强层，增强层由纤维织物与聚合物复合材料制成，背板强度高，且层间粘结强度高。 
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
本发明提供了一种太阳能电池背板，包括依次层叠的增强层、基体层和粘结层，所述增强层为复合材料，所述复合材料为纤维织物和聚合物形成。 
复合材料中纤维织物和聚合物的质量含量没有特别的限制，可以根据增强层的厚度及特性自行进行调整。 
纤维织物以一层或者多层形式的增强骨架，在聚合物中浸渍形成复合材料。纤维织物可提供高的力学强度，使得背板能够耐风沙、耐冲击。 
优选地，所述纤维织物为三维骨架结构。三维骨架结构是指增强纤维的排列可通过编织、针刺等方式形成互相缠绕的三维结构，代替普通的纤维平铺或二维的编织结构。该结构提供使得纤维与复合材料中的树脂更容易粘结，需要多层层叠的时，层间粘附力更优。 
优选地，所述基体层与增强层、基体层与粘结层之间存在胶黏剂层。 
优选地，所述基体层与增强层为一体成型结构。所述基体层与粘结层之间热熔粘合。 
优选地，所述纤维织物由碳纤维、芳纶、玻璃纤维和聚乙烯纤维中的至少一种编织而成； 
优选地，所述聚合物为环氧类树脂、不饱和聚酯类树脂、酚醛类树脂、聚酰亚胺类树脂和氰酸酯类树脂中的至少一种。
优选地，所述基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯层（PBT）、聚酰胺层（PA）、聚酰亚胺层（PI）、聚苯醚层（PPO）和聚碳酸酯（PC）层中的至少一种。 
优选地，所述粘结层为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种形成的膜层。在粘结层中可添加交联剂、紫外线吸收剂等助剂，有效保护基体材料，该层可选用粘结剂与基体层进行粘合，但优选与基体层热压粘合。热压粘合的温度为60-300℃，优选100-180℃，可选用层压机或辊压进行粘合，优选带有抽真空装置的层压机。 
优选地，所述增强层的厚度为30um-1000um；基体层的厚度为50um-800um；粘接层的厚度为50um-1000um。更优选地，所述增强层的厚度为100um-400um；基体层的厚度为100um-400um；粘接层的厚度为100um-500um。 
本发明的增强层由聚合物溶液浸渍纤维织物得到，所得的增强层与基体层另一面层叠后加热加压固化，聚合物溶液固化时，增强层树脂固化，同时与基体层形成牢固的粘结。最佳状态下，粘结层、基体层与增强层同时加热、加压固化。 
下面应用具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。 
 实施例1 
（1）在100重量份的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）树脂（韩国三星综合化学有限公司产品，型号为E032A）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至EVA树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为200μm的粘接层。
（2）将100份HLK102-3乙烯基酯树脂（常州桦立柯新材料有限公司）与2份过氧化甲乙酮、2份辛酸钴液进行搅拌。将无锡安飞纤维材料科技有限公司的碳纤维织物（碳纤维为基布经纱纬纱，芳纶为钩圈纱）在该溶液中浸渍，得到厚度为100um的增强层。 
（3）增强层的一侧用离型纸保护，另一侧与250um的PET薄膜（江苏裕兴薄膜科技股份有限公司，CY11，两面电晕处理）层叠，PET薄膜另一侧则与（1）中所得的粘接层一起放入层压机，100℃，抽真空3min，层压10min，得到所述的背板S1。 
 实施例2 
（1）在100重量份的EMMA（乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物）树脂（住友化学有限公司，型号WK301）中添加30重量份的EVA树脂（韩国三星综合化学有限公司产品，型号为E032A），10份的钛白粉（杜邦公司R960）进行充分混合并加热至EVA树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为150μm的粘接层。
（2）将100份HLK-197双酚A型不饱和聚酯树脂（常州桦立柯新材料有限公司）与2份过氧化甲乙酮、2份辛酸钴液进行搅拌。将无锡安飞纤维材料科技有限公司的碳纤维织物（碳纤维为基布经纱纬纱，芳纶为钩圈纱）在该溶液中浸渍，得到厚度为120um的增强层。 
（3）增强层一侧用离型纸保护，另一侧与130um的PBT薄膜（SABIC FR1，双面电晕处理）层叠，PBT薄膜另一侧则与（1）中所得的粘接层一起放入层压机，120℃，抽真空3min，层压8min，得到所述的背板S2。 
实施例3 
（1）在100重量份的PE（中国石化，型号2420H）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为300μm的粘接层。
（2）将100份改性酚醛树脂与140份丙酮进行搅拌溶解。将无锡安飞纤维材料科技有限公司的碳纤维织物（碳纤维为基布经纱纬纱，芳纶为钩圈纱）在该溶液中浸渍，得到厚度为400um的增强层。 
（3）增强层两层层叠，一侧用离型纸保护，另一侧与400um的PET薄膜（江苏裕兴薄膜科技股份有限公司，CY11，两面电晕处理）层叠，PET薄膜另一侧则与（1）中所得的粘接层一起放入层压机，135℃，抽真空3min，层压10min，得到所述的背板S3。 
实施例4 
（1）在100重量份的PP（韩国三星综合化学有限公司RF401）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为50μm的粘接层。
（2）将100份聚酰亚胺树脂（沁阳市天益化工有限公司，TY005-1）加入20份丙酮并搅拌。将普通碳纤维织物在该溶液中浸渍，得到厚度为30um的增强层。 
（3）增强层两层层叠，一侧用离型纸保护，另一侧与50um的PI薄膜（自制，双面电晕处理）层叠，PI薄膜另一侧则与（1）中所得的粘接层一起放入层压机，180℃，抽真空3min，层压10min，得到所述的背板S4。 
实施例5 
（1）在100重量份的聚乙烯醇缩丁醛（长春石油化学公司，型号B-1776）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为1000μm的粘接层。
（2）将100份改性氰酸酯树脂与150份丙酮混合搅拌。将普通碳纤维织物在该溶液中浸渍，得到厚度为100um的增强层。 
（3）增强层两层层叠，一侧用离型纸保护，另一侧与800um的PC薄膜（自制，双面电晕处理）层叠，PC薄膜另一侧则与（1）中所得的粘接层一起放入层压机，140℃，抽真空3min，层压10min，得到所述的背板S5。 
 实施例6 
（1）在90重量份的聚乙烯醇缩丁醛（长春石油化学公司，型号B-1776）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为1000μm的粘接层。
（2）将100份改性氰酸酯树脂与120份丙酮混合搅拌。将普通碳纤维织物在该溶液中浸渍，得到厚度为100um的增强层，将所得增强层两层叠加，140℃烘干固化。 
（3）将100份聚酯树脂（东洋纺GK682）溶于200份乙酸乙酯中，加入60份固化剂（TKA-100），搅拌得到胶水。 
（4）将800um的PC薄膜（自制，双面电晕处理）两侧分别涂布（3）中所得的胶水，得到40um厚的胶层；胶层在80℃烘干10min，而后两侧分别与（1）中所得的薄膜及（2）中所得的增强层进行粘合，得到所述的背板S6。 
对比例1 
（1）在90重量份的EVA树脂（韩国三星综合化学有限公司产品，型号为E032A）中添加7重量份的二氧化硅、2重量份的苯并***系紫外吸收剂（由汽巴精化公司生产，型号UV329），进行充分混合并加热至EVA树脂充分熔融，保温熔炼2分钟，然后采用T模头挤压机挤压成形，从而得到厚度为200μm的膜层。
（2）江苏裕兴薄膜科技股份有限公司，CY11，两面电晕处理。在两侧涂布聚氨酯胶，两侧分别于（1）中所得的膜层及PVF膜（杜邦公司Tedlar）粘合，得到背板CS1。 
 测试方法及结果 
1、强度测试
使用万能试验机对所得背板进行弯曲强度测试，结果见表1。
2、粘结强度 
根据GB/T 2790测试基体层与粘结层之间剥离强度和基体层与增强层之间剥离强度。结果见表1。
表1 
。
 从表1中可以看出，本发明所得的背板具有良好的力学强度，适宜在较恶劣的风沙条件下使用，同时，使用三维结构的纤维织物，使得复合纤维层的厚度可任意叠加，提供不同强度的背板，并保持层间良好的粘结性能。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (13)

1.一种太阳能电池背板，其特征在于，包括依次层叠的增强层、基体层和粘结层，所述增强层为复合材料，所述复合材料为纤维织物和聚合物形成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述纤维织物为三维骨架结构。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述基体层与增强层之间存在胶黏剂层。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述基体层与粘结层之间存在胶黏剂层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述基体层与增强层为一体成型结构。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述基体层与粘结层之间热熔粘合。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述纤维织物由碳纤维、芳纶、玻璃纤维和聚乙烯纤维中的至少一种编织而成。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述聚合物为环氧类树脂、不饱和聚酯类树脂、酚醛类树脂、聚酰亚胺类树脂和氰酸酯类树脂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述基体层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚对苯二甲酸丁二醇酯层、聚酰胺层、聚酰亚胺层、聚苯醚层和聚碳酸酯层中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述粘结层为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种形成的膜层。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述增强层的厚度为30um-1000um；基体层的厚度为50um-800um；粘接层的厚度为50um-1000um。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述增强层的厚度为100um-400um；基体层的厚度为100um-400um；粘接层的厚度为100um-500um。
13.一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括依次层叠的背板、密封胶层、电池片、密封胶层和透光层，其特征在于，所述背板为权利要求1-12中任意一项所述的太阳能电池背板，所述太阳能电池背板的粘结层与密封胶层接触。
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