CN104553209B - 一种太阳能光伏板保护膜 - Google Patents

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Abstract

本案公开了一种太阳能光伏板保护膜，包括一个光学PET层和在该光学PET层表面的保护涂层，所述保护涂层由以下重量份的材料组成：聚丙烯酸酯、聚环氧乙烷、1,1,2,3,3,3‑六氟‑1‑丙烯、聚1,1‑二氟乙烯、氧化铈和氟化锂。本案以聚丙烯酸酯作主材，保证了保护膜的高透射率；添加少量的含氟类聚合物，不仅没有影响保护膜在日曝和非日曝下的透光率，而且增加了保护膜的耐腐蚀和耐磨损性能；添加的微量金属化合物可明显改善保护膜的化学和物理性能，在不影响膜的高透光率的基础上，又保证了低反射率和低辐射吸收率，同时提高了薄膜的耐候性、抗老化性和耐低、高温性能。

Description

一种太阳能光伏板保护膜
技术领域
本发明涉及一种高分子薄膜，特别是涉及一种保护太阳能光伏板免受自然环境侵蚀的高分子薄膜。
背景技术
目前，作为清洁能源的太阳能已越来越被广泛应用，由此光伏产业的发展突飞猛进。但随着时间的流逝，太阳能光伏部件中最重要的敏感活性部件会受到外界环境的影响，如风、雨、雪、冰雹、各种污渍等等。因此，需要在光伏部件的表面加盖一层保护层，该保护层需要有较高的透光率，并且对光有较低的反射和辐射吸收。
在现有技术中，使用较多的是一种玻璃片，但光伏部件对玻璃片的要求极高，它需要玻璃与各个半导体相匹配，使得玻璃对400～1200nm波长范围内的光具有极高的透射性。同时也需要玻璃能够耐受极冷和极热等极端气候或是冷热交替的变化。此外，对于玻璃来说，它的致命缺陷是玻璃内部含有微量的金属元素，如Fe3+，其在400nm波长左右显示出较弱较窄的吸收，Fe2+在红外区显示出较强较宽的吸收。因此，玻璃造成了太阳光中可利用辐射的明显损失，如果尝试将玻璃中的这些微量金属除去，将需花费昂贵代价获得适合的原料。此外，玻璃的折射率较大，易在表面发生反射和折射，造成光能的损失。虽然有文献报道，将铈元素添加入玻璃，可改善光能的透射损失，但结合其所付出的成本代价和得到的实际结果来看，该做法并不值得推荐。
另外，玻璃本身是易碎品，若改性玻璃的抗裂性能，则又将导致该成本上升，玻璃本身也有一定的重量，这会使得光伏部件的自重增加，从而限制了它在某个领域的应用。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种轻量的薄膜型的保护膜，它具有较高的透光率，极低的反射率，且对光能仅有痕量的辐射吸收，同时，此膜还具有优越的耐候性、抗老化性、耐腐蚀、耐磨损、耐低温和耐高温性能。
本发明的技术方案概述如下：
一种太阳能光伏板保护膜，包括一个光学PET层和在该光学PET层表面的保护涂层，所述保护涂层由以下重量份的材料组成：
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述聚丙烯酸酯的数均分子量为28000～30000g/mol。
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述聚环氧乙烷的数均分子量为4000～5000g/mol。
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述聚1,1-二氟乙烯的数均分子量为2000～3000g/mol。
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述保护涂层还包括：
氧化锶 0.005～0.007重量份；
氧化锌 0.005～0.007重量份。
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述氧化铈和氟化锂的粒径为10～20nm。
优选的是，所述的太阳能光伏板保护膜，所述氧化锶和氧化锌的粒径为10～20nm。
本发明的有益效果是：
1)以聚丙烯酸酯作主材，保证了保护膜的高透射率；
2)添加少量的含氟类聚合物，不仅没有影响保护膜在日曝和非日曝下的透光率，而且增加了保护膜的耐腐蚀和耐磨损性能；
3)添加的微量金属化合物可明显改善保护膜的化学和物理性能，在不影响膜的高透光率的基础上，又保证了低反射率和低辐射吸收率，同时提高了薄膜的耐候性、抗老化性和耐低、高温性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提出一种太阳能光伏板保护膜，包括一个光学PET层和在该光学PET层表面的保护涂层，该保护涂层由以下重量份的材料组成：
聚丙烯酸酯具有高光学透射性，它很好地满足了光伏板保护膜对透光率的要求，但聚丙烯酸酯的数均分子量将决定该聚合物的物理性能及光学性能，因此它的数均分子量须被限制，优选为28000～30000g/mol；若数均分子量小于28000g/mol，则会降低膜的机械加工性能，使其无法满足对坚韧度和加工成型品质的要求；若数均分子量大于30000g/mol，则会影响聚合物的光学透性。
聚环氧乙烷为添加助剂，它的添加不影响聚丙烯酸酯的高光学透性，此外，它可调节聚合物的表观粘度，减小流动阻尼，增加聚合物的加工性能，令人惊喜的发现是，它能够提供膜的抗裂性，增加膜的结构强度，因此，聚环氧乙烷的数均分子量须被限制，其数均分子量优选为4000～5000g/mol。若偏离此数值范围，将导致该添加物与整个体系配比失衡，从而降低保护膜中对应的性能。
聚1,1-二氟乙烯是氟元素的供源，它可改善保护膜的抗刮性能及耐腐蚀性能，同样，为了使之不对保护膜的高透光性产生影响，它的数均分子量应被限制，优选为2000～3000g/mol。若分子量偏低，则导致其抗刮耐腐性无法满足要求，若分子量偏高，则会明显降低保护膜的透光率。
本案的添加剂中，尤其重要的是，要控制好氧化铈和氟化锂的含量，氧化铈可有效排斥保护膜对400～1200nm波长范围内的光的辐射吸收，它是一种辐射吸收的抑制剂；而氟化锂可提供微量的游离态的F-，该微量的F-可减小保护膜对光的反射率和折射率。此外，不仅氧化铈和氟化锂的含量需要被控制，它们的粒径大小也应被限制，优选为10～20nm，该粒径范围能够使保护膜在高透光度和低雾度之间得到很好地平衡。
作为另一更优选的实施例，其中的保护涂层还可包括：
氧化锶 0.005～0.007重量份；
氧化锌 0.005～0.007重量份。
氧化锶和氧化锌被发现能够添加的前提是，它们的添加没有降低保护膜的高透光性；并且，当两者的添加量被严格限制后，意外地发现它们可以提高保护膜的耐低温、耐高温及耐候性能。同样的，不仅氧化锶和氧化锌的含量需要被控制，它们的粒径大小也应被限制，优选为10～20nm，该粒径范围能够使保护膜在高透光度和低雾度之间得到很好地平衡。
在制备保护涂层时,首先将保护涂层的材料配成乙酸乙酯作溶剂的涂布液，随后涂布于光学PET上，烘干即可。光学PET为市售的高透光率的光学级的PET薄膜。
下表列出一些具体实施例和对比例：
性能测试方法：
1)耐高温测试：将根据上述任一实施例或对比例制得的保护膜置于200℃环境下烘烤100小时，取出自然冷却，若保护膜表面无碳化、软化、开裂和翘边现象，且无烧焦异味，则判定该测试结果为“合格”，否则为“不合格”。
2)耐低温测试：将根据上述任一实施例或对比例制得的保护膜置于-50℃环境下冰冻1小时，随后取出迅速置于50℃环境下0.5小时，如此循环50次；若保护膜表面无硬化、开裂和翘边现象，则判定该测试结果为“合格”，否则为“不合格”。
3)抗老化测试：将根据上述任一实施例或对比例制得的保护膜置于45W的医用紫外灯下连续照射500小时，随后取出，若保护膜表面无老化、硬化、起泡和收缩现象，且表面未发黄，则判定测试结果为“合格”，否则为“不合格”。
4)耐腐蚀测试：将根据上述任一实施例或对比例制得的保护膜依次进行如下测试：
a)将其置于5wt％NaOH水溶液中浸泡100小时，取出晾干；
b)再置于5wt％HCl水溶液中浸泡100小时，取出晾干；
c)再置于5wt％NaCl水溶液中浸泡100小时，取出晾干；
d)再置于15～20wt％乙醇水溶液中浸泡100小时，取出晾干；
经过以上4个试验后，若保护膜表面未出现起泡、变形、变色、软化、硬化和老化现象，则判定该测试结果为“合格”，否则为“不合格”。
下表是实施例1～4和对比例1～4的性能测试结果：
耐高温测试 耐低温测试 抗老化测试 耐腐蚀测试 透射率％(非日曝) 透射率％(日曝)
实施例1 不合格 不合格 不合格 合格 92.07 91.56
实施例2 合格 不合格 不合格 合格 92.33 91.82
实施例3 合格 合格 合格 合格 92.15 91.77
实施例4 合格 合格 合格 合格 92.49 92.01
对比例1 合格 不合格 不合格 合格 90.67 90.14
对比例2 合格 合格 合格 合格 91.28 90.96
对比例3 不合格 合格 合格 不合格 90.10 89.88
对比例4 合格 合格 合格 合格 89.71 89.23
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏板保护膜，包括一个光学PET层和在该光学PET层表面的保护涂层，所述保护涂层由以下重量份的材料组成：
所述聚丙烯酸酯的数均分子量为28000～30000g/mol；
所述聚环氧乙烷的数均分子量为4000～5000g/mol；
所述聚1,1-二氟乙烯的数均分子量为2000～3000g/mol；
所述氧化铈和氟化锂的粒径为10～20nm。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板保护膜，其特征在于，所述保护涂层还包括：
氧化锶 0.005～0.007重量份；
氧化锌 0.005～0.007重量份。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏板保护膜，其特征在于，所述氧化锶和氧化锌的粒径为10～20nm。
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