CN104205358B - 太阳能电池密封材料用eva薄片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，在背板上部形成热粘附层，上述热粘附层含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末。并且，本发明提供一种太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，包括：对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行层压来形成背板的步骤；准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤；在上述背板上散布上述热粘附性树脂粉末的步骤；以及使散布的上述热粘附性树脂粉末固化来形成热粘附层的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池密封材料用EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物)薄片及其制备方法。更详细地涉及太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，在包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的背板的上部形成热粘附层，上述热粘附层含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末。
背景技术
近来，从依赖以往化石燃料的发展，以清洁、生态能源的源泉使太阳光直接转换为在电能的太阳能电池备受关注。特别是，在建筑物的屋顶部分等室外使用太阳能电池时情况下，一般以太阳能电池模块的形态使用
此时，使用的太阳能电池用EVA薄片大部分以挤压或压延方法制备，对通过挤压工艺制备的背板进行真空加压，从而要制备一体型太阳能电池模块。但是，用于EVA薄片制备的压延或挤压工艺，由于具有薄片收缩的特性，因此与背板以一体型层压的过程中存在很多问题。
为了解决上述问题日本专利公开公报第2002-363507号提供热收缩率小的热粘附性薄片，并记载有如下制备方法，其特征在于，利用撒布机在离型纸上撒布热粘附性树脂粉末来加热，使一部分或者整体粉末熔敷，冷却后剥离离型纸。
但是，此情况另外存在离型纸的剥离费用，对EVA薄片制备成本有负担且包括剥离工艺，剥离前不可以看成是完整的膜形态，与压延工艺和挤压工艺相比拉伸力等物性会下降。并且，在用于制备一体型EVA薄片的模块化及层压过程中依然内涵不利因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明的目的在于，形成包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的背板，在上述背板的上部涂敷包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末且使其固化而制备构成热粘附层的EVA薄片。
技术方案
为了达成上述目的，本发明提供太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，在背板的上部形成热粘附层，上述热粘附层含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末。
并且，为了达成本发明的另一目的，本发明提供太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，包括：对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethyleneterephthalate)进行层压来形成背板的步骤；准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤；在上述背板上散布上述热粘附性树脂粉末的步骤；以及使散布的上述热粘附性树脂粉末固化来形成热粘附层的步骤。
有益效果
根据本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片使用背板来代替现有专利的可剥离的基材，背板是由聚对苯二甲酸乙二醇酯层压而成，在高温下也基本上没有物性变化，且在断裂强度也呈现优秀的物性。
并且，根据本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，使EVA薄片和背板成为一体化来简化工艺，由此具有使现有太阳能电池模块的数字减少到(N-1)个，节假费用及缩减制成品的不良率之类的效果。
附图说明
图1及图2表示本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片的截面。
图3表示本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备过程。
具体实施方式
参照以下说明的实施例，就能够明确本发明的优点和特征及其实现这些优点和特征的方法。但是本发明并不限于下面所公开的一些实施例，而能够通过互不相同的各种方式来实现，本实施例仅仅是为了使本发明的公开更完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员准确告知发明的范畴而提供的，本发明仅根据发明要求保护范围的范畴而进行定义。在说明书全文中相同的附图标记表示相同的结构要素。
太阳能电池密封材料用EVA薄片
本发明提供一种太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，在背板的上部形成热粘附层，上述热粘附层含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末。
参照图1，本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，由背板100、热粘附层200形成，上述热粘附层200含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末300。。
本发明的特征在于，上述背板100根据第一方案，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET为聚合物的一种，具有水蒸气阻隔性突出但是暴露在紫外线、红外线、臭氧等外部环境而容易退化的特性。因此，用氟树脂及涂氟膜来层压由PET形成的PET膜的两面，以备使用。
更具体地，作为本发明的背板，一般可使用由聚氟乙烯(PVF，Poly-VinylFloride)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET，Poly-Ethylene Terephthalate)膜、聚氟乙烯(Poly-Vinyl Floride)膜依次层压而形成为三明治结构的聚氟乙烯复合膜(TPT)。并且，TPT结构的PVF还可由聚偏氟乙烯(PVDF，Polyvinylidene fluoride)。
在太阳能电池模块中，背板起到对太阳能电池片进行防水、绝缘及防紫外线的作用的同时为了延长太阳能电池模块的寿命，要耐于高的温度及湿度，且确保一定程度的耐久性。但是，在现有EVA薄片技术中，背板相当于选择性结构要素，根据发明的需要，除了其以外可完成发明。即，还可以在不具备背板的情况下，在太阳能电池层的上部及下部形成玻璃基板构成模块。
但是在本发明中，将背板用作必需结构要素的基板，来与热粘附层成为一体化，简化太阳能电池密封材料用EVA薄片的模块化工艺，减少现有太阳能电池模块部件的个数，由此在制备时可节减费用，并可谋求工艺上的简便。
并且，在现有技术的情况下，除了背板，另外将可剥离的离型纸及剥离纸用作基板，以后经过剥离上述离型纸及剥离纸的工艺，形成太阳能电池密封材料用薄片等。但是，本发明将包含PET的背板本身用作基板，仅通过在上述背板的上部排列热粘附性树脂粉末，并加热、熔敷的过程，也能得到太阳能电池密封材料用EVA薄片等。
上述热粘附层200所含有的包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末300表示通过加热来表现粘附性树脂粉末。作为上述乙烯类树脂，具体地可列举聚乙烯、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等。乙烯类树脂是乙烯及与乙烯能共聚合的树脂的共聚物，例如，如下。
除了乙烯与醋酸乙烯酯或丙酸乙烯酯等乙烯基酯的共聚物；乙烯与乙烯和丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸n丁酯、甲基丙烯酸甲酯等不饱和碳酸酯的共聚物；乙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和碳酸酯的共聚物；或乙烯与不饱和碳酸酯的一部分被钠、锌、锂等金属盐中和的单体、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基、1-戊烯等σ-烯烃的共聚物等以外，这些共聚物的两种以上混合物等符合于此。
优选地可使用乙烯醋酸乙烯酯共聚物，这时的物性根据中和度和共聚物乙烯含量而决定。分子量越大，坚韧性和增塑性、耐应力开裂性、耐冲击性越得到提高，而成形性或表面光泽下降。另一方面，若共聚物乙烯含量增加，则密度和橡胶弹性、柔软性不同的其他聚合物或增塑剂之间的相容性提高而使软化温度下降。
并且，上述乙烯类树脂包含聚乙烯类树脂，但并不是特别限制的，其均可包含乙烯的单独聚合物，或者在聚乙烯接枝聚合乙烯基硅烷化合物的共聚物等。更具体地，上述乙烯类树脂中，共聚物乙烯含量优选为60％重量以上且小于90％重量。更优选地，乙烯含量可能在于65％重量以上且75％重量以下的范围。
此时，根据需要还可包含交联剂、交联助剂、防紫外线剂等，通过添加添加剂，从而能够背板的变色、紫外线及模块化引起的变形最小化。
上述添加剂包含交联剂或防紫外线剂等，但根据需要还可添加其他各种添加剂。具体地，上述添加剂可列举硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、防变色剂等。
在乙烯类树脂中，若上述共聚物乙烯含量小于60重量％，则共聚物的粘附性变强而致使粉末的取出变难。如果即使得到了粉末，该粉末的流动性变差，结果粉末的均匀分散变难。若均匀的分散变难，则不能得到均匀的密封材料用薄片4。在此不均匀的密封材料用薄片是指部分树脂的空隙率不同或薄片的厚度根据位置而不均匀的情况。并且，由于共聚物的粘附性变强，因而制备密封材料用薄片时，存在粘附在作为工序设备的辊或模具等的问题，由此除膜工序上可能发生困难。并且，若上述共聚物的乙烯含量超过90％重量，则透明性及柔韧性变差，导致不能优选地用作太阳能电池的密封材料用EVA薄片。
本发明的特征在于，热粘附层200含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末300，上述热粘附性树脂粉末的粒子大小为30目～100目。此时，热粘附性树脂粉末热粘附性树脂粉末通过机械粉碎、冷冻粉碎、化学粉碎等来获得上述热粘附性树脂粉末。在上述热粘附性树脂粉末的粒子大小小于30目的情况下，因粉末非常微小而引起微粒子飞散的现象或难以调节EVA薄片的厚度或体积，在上述热粘附性树脂粉末的粒子大小大于100目的情况下，粉末的流动性变差，难以制备厚度均匀的EVA薄片。
参照图2，本发明的特征在于，太阳能电池密封材料用EVA薄片由背板100、热粘附层200形成，上述热粘附层200包含以乙烯类树脂为主要成分的热粘附性树脂粉末300，上述热粘附性树脂粉末300以相互熔敷的状态存在。
上述热粘附层200在规定的熔融温度以下在树脂粉末中粒子通过熔敷形成，上述热粘附性树脂粉末300的一部分熔敷且比现有的密封用薄片可具有优秀的柔韧性。更具体地，上述热粘附性树脂粉末300的一部分熔敷，粉末以独立的形态存在，或一个以上的多个粉末以相互熔敷的状态存在，粉末及上述粉末相互熔敷的形态而混合存在。
上述热粘附层200的厚度可以为0.4mm～0.9mm。上述热粘附层的厚度小于0.4mm的情况下，存在其厚度太薄而不能体现适用于产品的本来功能的工作性的忧虑，上述厚度大于0.9mm的情况下，存在费用及成本的问题。
并且，本发明的特征在于，包含PET作为必需结构要素的上述背板100的厚度为0.05～0.5mm。上述背板的厚度小于0.05mm的情况下，存在EVA薄片的制备过程中用作基材的背板被劈裂的忧虑，上述背板的厚度大于0.5mm的情况下，存在模块化时与热粘附层的一体化困难的问题。
并且，包括上述背板100及热粘附层200的本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片，在太阳能电池模块化后其厚度可能变为0.25～0.55mm。此时，模块化后的EVA薄片的厚度小于0.25mm的情况下，不能得出均匀的薄片，粘附性会下降。并且，上述厚度大于0.55mm的情况下，粘附层太厚，因此，执行粘附时会发生粘附剂比被附剂优先渗透的问题。
并且，包括不需要剥离工艺的背板及热粘附层的本发明的EVA薄片的情况下，初期厚度因热粘附性粉末树脂散布而维持厚的厚度，更好的防止太阳能电池片的破损等，模块化工艺后不管最终厚度更薄具有卓越的热收缩率效果。
根据本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片在包含PET的背板上形成包含热粘附性树脂粉末的热粘附层，从而具有规定水平的凝胶含量及热收缩率，拉伸负荷及撕破负荷等物性也优秀，值得作为EVA薄片。
并且上述背板100用作基材本身，不仅在没有剥离工艺等追加步骤就可以立即制备EVA膜及EVA薄片，而且可以一同确保因剥离纸及离型纸的剥离而有可能减少的物性。并且，在太阳能电池模块部件能除去背板，减少整体部件的个数，由此能克服缩减良率等不利因素。
太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法
本发明提供太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，包括：对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行层压来形成背板的步骤；准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤；在上述背板上散布上述热粘附性树脂粉末的步骤；以及使散布的上述热粘附性树脂粉末固化来形成热粘附层的步骤。
本发明的背板100可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层压而成，但不局限于此。然而，PET具有暴露在紫外线、红外线、臭氧等的外部环境而容易退化的特性，因而优选地，用氟树脂及涂氟膜来层压上述PET膜的两面，由此制备背板。。
并且适用在太阳能电池的背板以多层复合化可以使用涂敷、蒸镀等个别层的制备技术和用于使个别层复层化的接合技术。主要使用有机类的涂层涂敷在膜上的技术与真空蒸镀技术一起以薄膜加工技术为基本利用于多种领域。
具有多种涂敷方法，但是一般使用凹版印刷涂敷、反向涂敷或斑模涂敷，因上述涂敷引起的背板制备工艺中要考虑涂料的调配技术和涂层过程的稳定管理技术。
并且，本发明包括准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤以及在上述背板上散布上述热粘附性树脂粉末的步骤。此时，对颗粒进行机械粉碎、冷冻粉碎、化学粉碎等来获得上述热粘附性树脂粉末，此时，将准备的热粘附性树脂粉末通过粉末撒布机等均匀的撒布在包含聚乙烯树脂的背板上。此时，通过远红外线加热器等加热散布的热粘附性树脂粉末来使其固化，热粘附性树脂粉末的一部分熔敷，粉末之间出现粘附。
更具体地，优选地，上述热粘附性树脂粉末的固化在70℃～110℃的温度下执行，更优选地，可在90℃～110℃下执行。上述固化温度小于70℃的情况下，热粘附性树脂粉末300的一部分可能熔敷的不充分。即，超过对太阳能电池密封材料用薄片适合的柔韧性，导致制备太阳能电池模块时有困难。并且，上述固化温度大于110℃的情况下，由于固化温度太高，致使接近整体上述树脂粉末的量熔敷，发生不能得到对密封材料用薄片适合的柔韧性的问题，并且发生薄片粘在剥离板的制备上的问题。
通过上述固化，使热粘附性树脂粉末300熔敷，上述粉末之间粘附而开始形成热粘附层200时，冷却整体EVA薄片。本发明的情况下，散布热粘附性树脂粉末之前，将一次性制备的背板用作基材，之后与包括离型纸或剥离薄片剥离上述制备的薄片的步骤的现有技术不同地，无需追加包括剥离步骤等，可获得所需的太阳能电池密封材料用EVA薄片。
本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法与包括剥离工艺的现有工艺相比能节减费用，包含热粘附性树脂粉末，由此呈现模块化中气泡容易除去的效果及生产工艺时对缩短循环时间(cycle time)有突出的效果。
本发明的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法还可包括对上述制备的太阳能电池密封材料用EVA薄片进行模块化的步骤。更具体地，本发明的特征在于，上述模块化步骤在5分钟以下的真空时间(Vaccum Time)、10分钟以下的压缩时间(Press Time)下进行。
本发明的真空状态是指销突出在150℃水准的地板面上，导致太阳能电池模块悬空的状态，即，销不直接突出在150℃水准的地板面，而是在高温气氛下停留的状态，由此将维持上述真空状态的时间称作真空时间。并且，压缩状态是指销降落后模块接触到150℃地板面的同时被压的状态，由此将上述模块按压到地板的时间称作压缩时间。此时真空依然存在，所以在压缩工艺中气泡可继续除去。
上述真空时间超过5分钟的情况下，在一部分气泡残留的高温状态下的停留时间变长，且温度上升可能发生交联。但是，上述真空时间太短的情况下，在气泡没有完全除去的状态下压缩时发生交联，所以存在气泡依旧残留的问题，优选地，在适当的时间内提供一定程度的气泡，并通过压缩来挤压而除去气泡。并且，压缩时间超过10分钟的情况下，由于太阳能电池片长时间暴露在高温下，且被压，由此存在有可能发生龟裂的忧虑。
以上主要说明了本发明的实施例，但这仅为例示，本发明所属技术领域的普通技术人员能理解，据此可实现多种变形及等同的其他实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围由所附的发明要求保护范围而判断。
实施例1
在含有28重量％的氧化乙烯且熔融质量流量为18(g/10分钟)的乙烯-醋酸乙烯共聚物(100重量份)中，混合作为交联剂的1小时半衰减期温度为119.3℃的第3叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯1(重量份)和作为硅烷偶联剂的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷0.5(重量份)，将树脂温度设为100℃之后，用压缩机进行熔融混炼，得到热粘附性树脂。
此后，通过使用液态氮的冷冻粉碎，对上述热粘附性树脂进行粉碎来得到粒子大小为50目的热粘附性树脂粉末300。接着，用粉末散布机，将上述热粘附性树脂粉末均匀的散布在背板100上，此后用远红外线加热器加热到90℃，使上述树脂粉末部分熔敷而形成热粘附层200，不经过剥离工艺制备太阳能电池密封材料用EVA。
实施例2
除了将上述实施例1的热粘附性树脂粉末300的粒子大小设为100目、远红外线加热器的温度设为100℃、背板厚度设为0.3mm之外，与上述实施例1相同地制备。
比较例1至比较例3
比较例1为SK EVA薄片(EF2N)普利司通(Bridgestone)EVA薄片(EVASKY)，比较例3为韩华EVA薄片(1628-EVA)，比较例的EVA薄片通过挤压及压延方法来制备。
比较例4
除了上述实施例1中，使用由PET形成的剥离纸来代替背板，形成热粘附层200之后经过除去上述剥离纸的工艺来制备太阳能电池密封材料用EVA薄片之外，与上述实施例1相同地制备。
实验例.太阳能电池密封材料用EVA薄片的热收缩率
就上述实施例及比较例的太阳能电池密封材料用薄片而言，制备宽度20cm×长度20cm的薄片之后，在75℃～80℃的热水中浸渍3分钟后放置。之后测定浸渍前和浸渍后的大小，算出热收缩率(％)。
并且，凝胶的含量如以下数学式1所示，层压上述实施例及比较例的EVA薄片后，将1g薄片浸泡在60℃的甲苯中过16小时后，在110℃温度下干燥2小时后测定凝胶含量。
数学式1
X(凝胶含量)＝[1-(Xi-Xs)/Xi]×100(％)
其中，Xi为初期重量，Xs为溶解在甲苯中后，挂在300目铁丝网，在110℃的温度下干燥2小时后残留在铁丝网的有机物的重量，X为在本实施例提及的凝胶含量。
表1
表1表示上述实施例及比较例的凝胶含量及热收缩率的测定结果。此时，可知制备的实施例及比较例EVA薄片的模块化温度为150℃～160℃且类似，但是对于真空时间及压缩时间而言，实施例的情况比起比较例缩短。更具体地观察，基于包含热粘附性树脂粉末制备的微粒子烧结工艺的实施例1、实施例2的情况比起基于挤压及压延的比较例1至比较例3，在同样的模块化温度下，真空时间及压缩时间消耗的少，模块化后即使EVA薄片厚度薄，凝胶含量及热收缩率也呈现优秀的效果。
并且，虽然与实施例1、实施例2一样，包括热粘附层，但是，使用由PET形成的剥离基材，并包括剥离工艺制备的比较例4的EVA薄片的情况下，测定的凝胶含量及热收缩率与实施例1、实施例2相比更低。
上述实施例1及实施例2的EVA薄片的凝胶含量为90％以上，热收缩率小于1％，粘附时，没有热收缩，不发生因热收缩引起的异常现象。结果表明，模块化之前，将背板用作基材来包含为太阳能电池密封材料用EVA薄片的必需结构要素的实施例1、实施例2的情况下，由于不包括与基材的剥离工艺，因此不仅具有经济费用上的效果，而且凝胶含量和热收缩率也有突出的效果，且在物性方面上也完善了现有技术。
Claims (9)
1.一种太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，在背板的上部形成热粘附层，所述热粘附层含有包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末；
所述背板具有三明治结构，其中由聚偏氟乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚偏氟乙烯膜依次层压而形成；
所述太阳能电池密封材料用EVA薄片的凝胶含量为90％以上；
所述太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，包括：
对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行层压来形成背板的步骤；
准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤；
在所述背板上散布所述热粘附性树脂粉末的步骤；以及
使散布的所述热粘附性树脂粉末固化来形成热粘附层的步骤；
其中，所述热粘附性树脂粉末的固化在70℃～110℃的温度下进行。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，所述热粘附性树脂粉末的粒子大小为30目～100目。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，所述热粘附性树脂粉末以相互熔敷的状态存在。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，所述热粘附层的厚度为0.4mm～0.9mm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片，其特征在于，所述背板的厚度为0.3mm～0.5mm。
6.一种太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，包括：
对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行层压来形成背板的步骤；
准备包含乙烯类树脂的热粘附性树脂粉末的步骤；
在所述背板上散布所述热粘附性树脂粉末的步骤；以及
使散布的所述热粘附性树脂粉末固化来形成热粘附层的步骤；
所述背板具有三明治结构，其中由聚氟乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚氟乙烯膜依次层压而形成，或由聚偏氟乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚偏氟乙烯膜依次层压而形成。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其 特征在于，所述热粘附性树脂粉末的固化在70℃～110℃的温度下进行。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，还包括对所述太阳能电池密封材料用EVA薄片进行模块化的步骤。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池密封材料用EVA薄片的制备方法，其特征在于，所述EVA薄片的模块化在5分钟以下的真空时间、10分钟以下的压缩时间下进行。
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