CN104403240B - 高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法 - Google Patents

高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯40~60份，聚甲基丙烯酸甲酯10~20份，丙烯酸10~20份，聚乙烯醇缩丁醛2~6份，偶联剂2~8份，水杨酸3~6份，壳聚糖2~4份，二氧化钛5~8份，聚氧乙二醇油酸酯1~3份。还包括溴己烷聚乙烯基吡啶0.1~0.53份。该太阳能电池背膜材料具有良好的力学性能，能够与基材完好的粘结在一起，不易剥离，遮光性强，同时具备耐化学腐蚀性，且制备工艺简单。

Description

高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池背膜材料技术领域，具体涉及一种高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法。
背景技术
在社会高速发展的今天,不可再生资源不断减少,为此寻找和开发新能源成摆在了人类发展的进程中。众所周知,不可再生能源的使用经常会伴随着生态环境的污染,这也是人类不得不要去解决的难题。太阳能作为一种绿色能源对环境没有任何无污染性,而且它的来源简单,可以说是在人类的生存年限内其是取之不尽用之不竭的。太阳能不仅是一次性能源,还是清洁能源,它资源丰富、普遍存在、无需运输、还可***、最重要的是对环境没有任何污染。太阳能电池也因太阳能的特殊性具有许多其他发电方式所不具备的优点:不受地域限制、不消耗燃料、规模可大可小、灵活性大、无污染、无噪音、安全可靠、建设周期短、维护简单、最具有大规模应用的可能性。所以很多专家把太阳能能源作为可替代的能源去开发,希望太阳能够造福于人类。现如今所使用的太阳能有很大一部分是由太阳电池转换得来的。因为太阳能电池对光有感应,能够把照射在其表面的光能转换为电能。目前,在有关专家的努力下,太阳能电池己经走向了商业化和产业化。
现在太阳能电池背膜的涂装工艺是使由粘合剂级别的EVA在热压条件下把TPT(PVF和PET的三层膜结构)粘接到太阳能电池板上,进而起到保护电池内部的作用。已产品化了的太阳能电池背膜TPT出现了剥离现象,究其原因是TPT膜表面粘结能力差所致。所以要开发出一种既具有良好的耐化学腐蚀性、耐紫外光线、具有良好的力学性能,还要能够与基材完好的粘结在一起的新的太阳能电池背膜。研究发现PVDF树脂优秀的耐化学性能,压电性能也很好,耐候性也是非常好的,它的加工也是相对容易的。但是PVDF本身的很强的C-F键致使它的表面亲水性较差,要想使用PVDF来代替TPT作为太阳能电池的背膜就要改善它的表面亲水性。同时PVDF膜的透明性比较好,不能满足太阳能电池背膜的遮光要求，需要对其进一步研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法，该太阳能电池背膜材料具有良好的力学性能，能够与基材完好的粘结在一起，遮光性强，同时具备耐化学腐蚀性，且制备工艺简单。
为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：
一种高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 40~60份，聚甲基丙烯酸甲酯 10~20份，丙烯酸 10~20份，聚乙烯醇缩丁醛 2~6份，偶联剂 2~8份，水杨酸 3~6份，壳聚糖 2~4份，二氧化钛 5~8份，聚氧乙二醇油酸酯 1~3份。
还包括溴己烷聚乙烯基吡啶 0.1~0.53份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数优选如下：聚偏氟乙烯 45~55份，聚甲基丙烯酸甲酯 13~18份，丙烯酸 12~15份，聚乙烯醇缩丁醛 3~5份，偶联剂 4~6份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6~7份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.1~0.53份。
高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数优选如下：聚偏氟乙烯 50份，聚甲基丙烯酸甲酯 16份，丙烯酸 13份，聚乙烯醇缩丁醛 4份，偶联剂 5份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6.8份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.29份。
高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为130~150℃，烘干时间为1~3h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为600~900W，暴露时间为5~8h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
步骤1）中烘箱温度为140℃，烘干时间为2h。
步骤2）中紫外光功率为800W，暴露时间为6h。
步骤3）中挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为180~200℃。
步骤3）中吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为190~210℃。
有益效果：本发明提供的一种高遮光性太阳能电池背膜材料及其制备方法，该太阳能电池背膜材料具有良好的力学性能，能够与基材完好的粘结在一起，不易剥离，遮光性强，同时具备耐化学腐蚀性，且制备工艺简单。
具体实施方式
实施例1
一种高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 40份，聚甲基丙烯酸甲酯 10份，丙烯酸 10份，聚乙烯醇缩丁醛 2份，硅烷偶联剂KH550 2份，水杨酸 3份，壳聚糖 2份，二氧化钛 5份，聚氧乙二醇油酸酯 1份。
制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为140℃，烘干时间为2h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为6h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为200℃。
吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为210℃。
实施例2
一种高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 60份，聚甲基丙烯酸甲酯 20份，丙烯酸 20份，聚乙烯醇缩丁醛 6份，硅烷偶联剂KH550 8份，水杨酸 6份，壳聚糖 4份，二氧化钛 8份，聚氧乙二醇油酸酯 3份。
制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为140℃，烘干时间为2h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为6h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为200℃。
吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为210℃。
实施例3
高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 45份，聚甲基丙烯酸甲酯 13份，丙烯酸 12份，聚乙烯醇缩丁醛 3份，偶联剂 硅烷偶联剂KH55046份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.1份。
制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为140℃，烘干时间为2h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为6h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为200℃。
吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为210℃。
实施例4
高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 55份，聚甲基丙烯酸甲酯 18份，丙烯酸 15份，聚乙烯醇缩丁醛 5份，偶联剂 6份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛7份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.53份。
制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为140℃，烘干时间为2h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为6h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为200℃。
吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为210℃。
实施例5
高遮光性太阳能电池背膜材料，组分及各组分质量分数如下：聚偏氟乙烯 50份，聚甲基丙烯酸甲酯 16份，丙烯酸 13份，聚乙烯醇缩丁醛 4份，偶联剂 5份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6.8份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.29份。
制备方法，包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为140℃，烘干时间为2h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为6h，得到改性聚偏氟乙烯。
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口膜温度为200℃。
吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口膜温度为210℃。
对实施例1~5得到的高遮光性太阳能电池背膜材料进行性能测试，测试方法为：
力学性能分析:型号:wDW3O20微控电子万能试验机;最大试验力:20KN;准确度等级:0.5%,长春科新试验仪器有限公司。复合材料膜用刀片切成一定长、宽、厚的矩形,采用WDW3O20型电子万能试验机进行力学拉伸,设定初试验力值0.5N,横梁速度2mm/min。
剥离强度：测试方法参见ASTMD-1876；
局部放电：测试方法参见IEC60664-1；
变黄指数：测试方法参见ASTME-313-05；测试结果见表1。
表1：
拉伸强度/MPa 断裂伸长度/% 剥离强度/(N/cm) 局部放电/VDC 变黄指数
实施例1 30.56 15.7 52.4 1800 1.1
实施例2 31.24 16.3 53.1 1800 1.3
实施例3 40.12 32.5 66.8 2600 0.6
实施例4 41.23 34.1 64.2 2600 0.6
实施例5 48.67 40.6 73.9 3100 0.5

Claims (10)

1.一种高遮光性太阳能电池背膜材料，其特征在于组分及各组分质量份数如下：
聚偏氟乙烯 40~60份，聚甲基丙烯酸甲酯 10~20份，丙烯酸 10~20份，聚乙烯醇缩丁醛2~6份，偶联剂 2~8份，水杨酸 3~6份，壳聚糖 2~4份，二氧化钛 5~8份，聚氧乙二醇油酸酯1~3份。
2.根据权利要求1所述高遮光性太阳能电池背膜材料，其特征在于：还包括溴己烷聚乙烯基吡啶 0.1~0.53份。
3.根据权利要求1所述高遮光性太阳能电池背膜材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
4.根据权利要求2所述高遮光性太阳能电池背膜材料，其特征在于组分及各组分质量份数如下：聚偏氟乙烯 45~55份，聚甲基丙烯酸甲酯 13~18份，丙烯酸 12~15份，聚乙烯醇缩丁醛 3~5份，偶联剂 4~6份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6~7份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.1~0.53份。
5.根据权利要求4所述高遮光性太阳能电池背膜材料，其特征在于组分及各组分质量份数如下：聚偏氟乙烯 50份，聚甲基丙烯酸甲酯 16份，丙烯酸 13份，聚乙烯醇缩丁醛 4份，偶联剂 5份，水杨酸 4.5份，壳聚糖 3.8份，二氧化钛 6.8份，聚氧乙二醇油酸酯 2份，溴己烷聚乙烯基吡啶 0.29份。
6.权利要求1所述高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将聚甲基丙烯酸甲酯放入烘箱中，烘箱温度为130~150℃，烘干时间为1~3h，备用；
2）将丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、水杨酸、壳聚糖和聚氧乙二醇油酸酯混合均匀，然后加入聚偏氟乙烯，暴露于紫外光下，紫外光功率为600~900W，暴露时间为5~8h，得到改性聚偏氟乙烯；
3）将步骤1）烘干的聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛加入到步骤2）得到的改性聚偏氟乙烯中，搅拌，加入偶联剂，混合均匀后经单螺杆挤出造粒，然后将造好的粒料由单螺杆吹膜成型。
7.根据权利要求6所述高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中烘箱温度为140℃，烘干时间为2h。
8.根据权利要求6所述高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中紫外光功率为800W，暴露时间为6h。
9.根据权利要求6所述高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中挤出造粒条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 190℃，四段 220℃，口模温度为180~200℃。
10.根据权利要求6所述高遮光性太阳能电池背膜材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中吹膜成型条件为：一段 150℃，二段 165℃，三段 200℃，四段 210℃，口模温度为190~210℃。
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Address after: 226300 Xiting Town Industrial Park, Tongzhou District, Nantong City, Jiangsu Province

Patentee after: SUNSHORE SOLAR ENERGY Co.,Ltd.

Address before: 214142 Room 312, Area A, 530 Building, Qingyuan Road, Science Park, Taikeyuan University, New District, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee before: WUXI SUNOCEAN Co.,Ltd.

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Denomination of invention: High shading solar cell back film material and its preparation method

Effective date of registration: 20220628

Granted publication date: 20170111

Pledgee: Nantong Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: SUNSHORE SOLAR ENERGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980009429

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