CN107731949B - 一种太阳能光伏背板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能光伏背板及其制备方法，所述太阳能光伏背板包括四层结构，由内到外分别为粘结膜层、胶水层、中间PET层和外层PET层，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：50‑52％PET树脂、43‑46％PP树脂、0.3‑0.5％抗氧化剂、2‑3％偶联稳定剂、0.8‑1.1％抗水解剂、0.6‑0.8％光稳定剂和0.1‑0.4％阻燃剂。本发明的太阳能光伏背板具有良好的机械性能、良好的耐水解性、耐高温性，紫外老化性能明显改善，并具有良好的阻燃性能，本发明的太阳能光伏背板不含氟，对环境不造成氟污染，并且其制备方法简单，适用于工业生产。
Description
技术领域
本发明属于光伏材料领域，涉及一种太阳能光伏背板及其制备方法。
背景技术
随着太阳能光伏组件的装机量日益增加，光伏组件的环保问题越来越受到关注。太阳能背板作为光伏组件中密不可少的一部分，对于其含氟聚合物的回收及环保问题也备受关注。
据国家环保部门检测数据显示，地方性氟中毒在我国分布非常广，据统计在光伏组件装机量较多的地区，氟中毒现象更加严重。目前我国在制造光伏组件时多使用含氟聚合物背板，由于该聚合物中含有卤素元素，在组件报废后，含氟聚合物回收处理可能会面临一些困难，由此带来的环境污染问题未来将会凸显。鉴于业内目前尚无有效的回收方案和技术，加之碳氟化合物异常牢固的化学结构，通常的掩埋处理方法在1000年内都无法降解该成分。同时，由于氟在燃烧后会释放出有毒有害的气体，所以也无法用焚烧的方法处理。
因此，在本领域中，解决上述问题的最好办法是开发不含氟的太阳能光伏背板。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能光伏背板及其制备方法。本发明的太阳能光伏背板不含氟，对环境友好，无污染，并且综合性能良好。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种太阳能光伏背板，所述太阳能光伏背板包括四层结构，由内到外分别为粘结膜层、胶水层、中间PET层和外层PET层，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中PET树脂的用量可以为50％、50.3％、50.5％、50.8％、51％、51.3％、51.5％、51.8％或52％。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中PP树脂的用量可以为43％、43.5％、43.8％、44％、44.3％、44.5％、44.8％、45％、45.3％、45.5％、45.8％或46％。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中抗氧化剂的用量可以为0.3％、0.33％、0.35％、0.38％、0.4％、0.45％、0.48％或0.5％。
优选地，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
优选地，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚(BHA)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)或棓酸丙酯(PG)中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中偶联稳定剂的用量可以为2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％或3％。
优选地，所述偶联稳定剂为辣根过氧化酶(HRP)和/或铝钛复合物。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中抗水解剂的用量可以为0.8％、0.85％、0.88％、0.9％、0.95％、0.98％、1.0％、1.04％、1.08％或1.1％。
优选地，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03和/或N,N-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中光稳定剂的用量可以为0.6％、0.63％、0.65％、0.68％、0.7％、0.73％、0.75％、0.78％或0.8％。
优选地，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂(HALS)和/或稀土光稳定剂。
在本发明中，所述外层PET层的制备原料中阻燃剂的用量可以为0.1％、0.15％、0.18％、0.2％、0.23％、0.25％、0.28％、0.3％、0.33％、0.35％、0.38％或0.4％。
优选地，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁或氢氧化铝中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明的外层PET层中，PET树脂和PP树脂相互作用、相互协同，可以提高产品的机械性能、耐高温性能，其结合抗氧化剂、偶联稳定剂、抗水解剂、光稳定剂和阻燃剂，使得最终得到的产品具有良好的机械性能、耐高温性、耐水解性，紫外老化性能得到改善，并具有良好的阻燃性。
在本发明中，所述PET树脂是指聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，所述PP树脂
在本发明的太阳能光伏背板中，所述粘结膜层的厚度为50-80μm，例如52μm、54μm、56μm、58μm、60μm、63μm、65μm、68μm、70μm、73μm、75μm或78μm。如果粘结膜层的厚度小于50μm，层压后会影响E膜与EVA的粘结性，降低背板寿命，如果粘结膜层的厚度大于80μm，则会增加背板的制造成本。
优选地，所述粘结膜层为PE(聚乙烯)膜层和/或EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)膜层。通过粘结膜层可将光伏背板与光伏组件通过层压完全粘合在一起。
在本发明的太阳能光伏背板中，所述胶水层的厚度为8-20μm，例如10μm、12μm、14μm、15μm、17μm或19μm。如果胶水层的厚度小于8μm，则会影响E膜与中间PET层的粘结强度，降低背板寿命，如果胶水层的厚度大于20μm，则会增加背板的制造成本。
优选地，所述胶水层的材料采用环氧树脂和/或丙烯酸树脂，通过胶水层将内层E膜与中间PET层粘合在一起。
在本发明的太阳能光伏背板中，所述中间PET层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚碳酸酯(PC)层。
优选地，所述中间PET层的厚度为200-300μm，例如210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm或290μm。中间PET层能够保证光伏背板的机械性能、透水率和绝缘性能，如果中间PET层的厚度小于200μm，则会降低背板的绝缘电器性能，如果中间PET层的厚度大于300μm，则会增加背板的制造成本。
在本发明的太阳能光伏背板中，所述外层PET层的厚度为25-50μm，例如26μm、28μm、30μm、33μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm或48μm。如果外层PET层的厚度小于25μm，则会影响外层PET的老化性能，降低背板寿命，如果外层PET层的厚度大于50μm，则会增加背板的制造成本。
在本发明的太阳能光伏背板中，如果没有外层PET层，则中间PET层裸露在外层，其在高温高热的状态下性能会发生较大变化，对太阳能光伏背板的耐高温、耐水解、以及紫外老化性能产生不利影响。
另一方面，本发明提供了如上所述的太阳能光伏背板的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合粘结膜层得到所述太阳能光伏背板。
优选地，步骤(1)所述加热的温度为270～290℃，例如270℃、273℃、275℃、278℃、280℃、283℃、286℃或288℃。
优选地，步骤(3)所述涂覆胶水层利用涂布机完成。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
在本发明中，本发明通过利用改性的外层PET层，结合所述的四层结构，使得太阳能光伏背板具有良好的机械性能、良好的耐水解性、耐高温性，紫外老化性能明显改善，并具有良好的阻燃性能。本发明的太阳能光伏背板的外层PET层中PP树脂和PET树脂相互配合，协同作用，增强外层PET层以及太阳能光伏背板的机械性能，在各成分以其用量相互配合下所述四层结构的太阳能光伏背板获得了良好的综合性能，并且本发明的太阳能光伏背板不含氟，对环境不造成氟污染，且制备方法简单，适用于工业生产。
附图说明
图1是本发明太阳能光伏背板的结构示意图，其中1为粘结膜层、2为胶水层、3为中间PET层，4为外层PET层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，太阳能光伏背板的结构如图1所示，由内到外分别为PE膜层(1)、胶水层(2)、中间PET层(3)和外层PET层(4)，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
其中，抗氧化剂为BHA，偶联稳定剂为HRP，抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03，光稳定剂为稀土光稳定剂，阻燃剂为三氧化二锑。
所述太阳能光伏背板的制备方法如下：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合PE膜层得到所述太阳能光伏背板。
制备得到的太阳能光伏背板中PE膜层的厚度为60μm，胶水层的厚度为10μm，中间PET层的厚度为200μm，外层PET层的厚度为35μm。
实施例2
在本实施例中，太阳能光伏背板的结构如图1所示，由内到外分别为EVA膜层(1)、胶水层(2)、中间PET层(3)和外层PET层(4)，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
其中，抗氧化剂为BHA，偶联稳定剂为HRP，抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03，光稳定剂为稀土光稳定剂，阻燃剂为三氧化二锑。
所述太阳能光伏背板的制备方法如下：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合EVA膜层得到所述太阳能光伏背板。
制备得到的太阳能光伏背板中EVA膜层的厚度为50μm，胶水层的厚度为8μm，中间PET层的厚度为220μm，外层PET层的厚度为45μm。
实施例3
在本实施例中，太阳能光伏背板的结构如图1所示，由内到外分别为PE膜层(1)、胶水层(2)、中间PET层(3)和外层PET层(4)，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
其中，抗氧化剂为BHT，偶联稳定剂为铝钛复合物，抗水解剂为N,N-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺，光稳定剂为稀土光稳定剂，阻燃剂为氢氧化镁。
所述太阳能光伏背板的制备方法如下：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合PE膜层得到所述太阳能光伏背板。
制备得到的太阳能光伏背板中PE膜层的厚度为70μm，胶水层的厚度为15μm，中间PET层的厚度为250μm，外层PET层的厚度为25μm。
实施例4
在本实施例中，太阳能光伏背板的结构如图1所示，由内到外分别为PE膜层(1)、胶水层(2)、中间PET层(3)和外层PET层(4)，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
其中，抗氧化剂为PG，偶联稳定剂为HRP，抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03，光稳定剂为受阻胺光稳定剂(HALS)，阻燃剂为氢氧化铝。
所述太阳能光伏背板的制备方法如下：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合PE膜层得到所述太阳能光伏背板。
制备得到的太阳能光伏背板中PE膜层的厚度为80μm，胶水层的厚度为20μm，中间PET层的厚度为300μm，外层PET层的厚度为50μm。
对比例1
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中不使用PP树脂，PET树脂用量为95％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中PET树脂的用量为48％，PP树脂用量为47％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中PET树脂的用量为53％，PP树脂用量为43％，偶联稳定剂用量为2％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中PP树脂用量为42％，PET树脂的用量为53％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中抗水解剂用量为0.7％，PP树脂用量为45.1％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例6
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中抗水解剂用量为1.3％，PP树脂用量为44.5％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例7
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中光稳定剂用量为0.4％，PP树脂用量为45.2％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例8
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中光稳定剂用量为1％，PP树脂用量为44.6％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例9
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中阻燃剂用量为0.05％，PP树脂用量为45.15％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例10
该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述外层PET层的制备原料中阻燃剂用量为0.5％，PP树脂用量为44.7％，其余原料及其用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例11
该对比例与实施例1不同之处仅在于，太阳能光伏背板的结构中无外层PET层，仅由PE膜层(1)、胶水层(2)和中间PET层(3)组成。
对实施例1-4以及对比例1-10的外层PET层材料制作成实验样品进行性能测试，结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，本发明通过利用改性的外层PET层，具有良好的机械性能、良好的耐水解性、耐高温性，紫外老化性能明显改善，并具有良好的阻燃性能，并且外层PET层中PP树脂和PET树脂相互配合，协同作用，增强外层PET层的机械性能，并且仅有在各成分以其用量相互配合的情况下才能达到各项性能均达到较佳的状态。
对实施例1-4以及对比例1-11制备得到的太阳能光伏背板的性能进行测试，结果如表2所示。
表2
由表2的结果可以看出，本发明的太阳能光伏背板由于外层PET层的加入使得其具有良好的机械性能、良好的耐水解性、耐高温性，紫外老化性能明显改善，并具有良好的阻燃性能，且该太阳能光伏背板无氟，环保。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的太阳能光伏背板及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (17)
1.一种太阳能光伏背板，其特征在于，所述太阳能光伏背板包括四层结构，由内到外分别为粘结膜层、胶水层、中间PET层和外层PET层，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述外层PET层主要由如下质量百分含量的成分制成：
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或棓酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述偶联稳定剂为辣根过氧化酶和/或铝钛复合物。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03和/或N,N-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂和/或稀土光稳定剂。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁或氢氧化铝中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述粘结膜层的厚度为50-80μm。
9.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述粘结膜层为PE膜层和/或EVA膜层。
10.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述胶水层的厚度为8-20μm。
11.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述胶水层的材料采用环氧树脂和/或丙烯酸树脂。
12.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述中间PET层为聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚碳酸酯层。
13.根据权利要求1所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述中间PET层的厚度为200-300μm。
14.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏背板，其特征在于，所述外层PET层的厚度为25-50μm。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的太阳能光伏背板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将外层PET层的原料按照配方量进行混合、加热、挤出、造粒得到外层PET改性塑胶粒子；
(2)将中间PET层所用的塑胶粒子和步骤(1)得到的外层PET改性塑胶粒子通过两台挤出机挤出熔融液体，并经过同一机头结合成两层PET复合的材料；
(3)在步骤(2)得到的两层PET复合的材料上涂覆胶水层，而后再贴合粘结膜层得到所述太阳能光伏背板。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热的温度为270～290℃。
17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述涂覆胶水层利用涂布机完成。
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