防老化太陽能電池背板及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種防老化太陽能電池背板及其制備方法，該防老化太陽能電池背板包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜，所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙酮銪10～30份、二氧化鈦60～80份、甲基丙烯酸酯50～70份、間甲基苯乙烯30～60份、乙烯甲基醚10～50份、乙酸異丙酯20～70份、鄰苯二甲酸酐30～70份、聚四氟乙烯30～70份。制備方法：將各組分混合均勻，干燥，加熱，擠出造粒，制成耐候膜；基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板；冷處理20～30min；熱處理1～2h。本發明熱收縮率小，尺寸穩定，外界環境變化時性能穩定，濕熱條件下不易脫層變黃。
【專利說明】防老化太陽能電池背板及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能電池背板領域，尤其涉及一種防老化太陽能電池背板及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對電池片起保護和支撐作用，具有可靠的 絕緣性、阻水性、耐老化性。一般具有三層結構，外層保護層具有良好的抗環境侵蝕能力。太 陽電池背膜主要分為含氟背膜與不含氟背膜兩大類。含氟背膜表面的氟材料由于氟元素電 負性大，范德華半徑小，碳氟鍵鍵能極強（高達485KJ/mol)，且其獨特的氟化鏈整體結構中 的螺旋形棒狀分子緊密、剛硬、表面平滑，使得氟樹脂的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化 學藥品性等各項性能均十分優越。氟樹脂的優異特性使得含氟材料(氟膜或氟碳涂料)具有 優異的耐侯性能，可保障長期戶外使用的可靠性。作為對外部環境與太陽電池內部起阻隔 作用的背膜，其與外部接觸的空氣面以及與EVA結合的粘結面(光照面）遭受著主要的老化 作用。然而，由于目前背膜開發生產企業考慮到雙面含氟材料給整個背膜生產造成的成本 壓力，廠商采用了 EVA材料(或其他烯烴聚合物）替代雙面含氟的TPT結構背膜中EVA粘結 面(光照面）的氟材料，從而出現了單面含氟的TPE結構的背膜。此類TPE結構的背膜在與 組件封裝用EVA膠膜粘結后，由于其光照面無含氟材料，對背膜的PET主體基材進行有效保 護，組件安裝后背膜無法經受長期的紫外老化考驗，在幾年之內組件就會出現背膜黃變、脆 化老化等不良現象，嚴重影響組件的長期發電效能，因此單面含氟的TPE結構的背膜是不 適用于晶硅太陽電池組件的封裝使用的。
[0003] 申請號為2011104424470，名稱為"太陽能電池背板及其制備方法"的中國專利申 請公開了一種太陽能電池背板及其制備方法，該太陽能電池背板原料組成按重量配比為聚 偏二氟乙烯8-12份，改性PE8-12份，改性EVA40-60份，鈦白粉0. 5-2份，其制備備步驟包 括：原料混合、分類烘干和微層共擠。該發明太陽能電池背板所需的原材料無需進口，且采 用流延復合工藝進行太陽能電池背板的制作，制作工藝簡單，不僅產品的性能好，且制造成 本低。該發明太陽能電池背板與EVA的粘結強度、與硅膠的剝離強度、水蒸氣透過率、擊穿 電壓等技術指標優于傳統涂布復合工藝生產的太陽能電池背板。但是該發明受熱易變形， 性能不穩定。
[0004] 申請號為2014100071100,名稱為"耐濕熱太陽能電池背板及其制造方法"的中國 專利申請公開了耐濕熱太陽能電池背板，包括依次復合的耐候層、連接層、結構增強層和反 射層，耐候層為PET膜，或由無機材料和熱穩定劑改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯制成；結構 增強層由聚丙烯、改性聚丙烯、或者合金制成，所述合金為聚丙烯與工程塑料的合金，或者 為改性聚丙烯與工程塑料的合金。該發明的太陽能電池背板，以耐候PET膜代替傳統的氟 膜材料作為耐候層，不僅能保證耐候性能，而且成本大大降低。同時以聚丙烯代替傳統的 PET材料作為結構增強層，避免了傳統PET結構增強層耐濕熱水解性能差，在長期濕熱環境 使用中會脆化開裂的問題，從而能配合PET耐候層進一步提高背板的耐濕熱老化性能。但 是該發明耐候層性能有所提高，但是太陽能背板的整體耐濕熱老化性能不強，連接層、反射 層容易變黃老化。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有技術的不足，提供一種防老化太陽能電池背板及其制備方法，防 老化太陽能電池背板熱收縮率小，尺寸穩定。
[0006] 本發明采用以下技術方案： 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜， 所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙 酮銪10?30份、二氧化鈦60?80份、甲基丙烯酸酯50?70份、間甲基苯乙烯30?60 份、乙烯甲基醚10?50份、乙酸異丙酯20?70份、鄰苯二甲酸酐30?70份、聚四氟乙烯 30?70份。
[0007] 作為對本發明的進一步改進，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙酮銪 15?25份、二氧化鈦70?78份、甲基丙烯酸酯55?65份、間甲基苯乙烯40?50份、乙 烯甲基醚20?40份、乙酸異丙酯30?60份、鄰苯二甲酸酐40?60份、聚四氟乙烯40? 60份。
[0008] 作為對本發明的進一步改進，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙酮銪 20份、二氧化鈦70份、甲基丙烯酸酯60份、間甲基苯乙烯40份、乙烯甲基醚30份、乙酸異 丙酯50份、鄰苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
[0009] 作為對本發明的進一步改進，甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲 酯或甲基丙烯酸乙酯。
[0010] 作為對本發明的進一步改進，基材層厚度為40?60微米。
[0011] 作為對本發明的進一步改進，耐候膜厚度為50?80微米。
[0012] 作為對本發明的進一步改進，粘結層厚度為10?12微米。
[0013] 本發明還提供了一種防老化太陽能電池背板的制備方法。
[0014] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至800?900°C，擠出造粒，利用流延機 制成耐候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持20?30min ; (4) 將太陽能電池背板放在90?KKTC的條件下保持1?2h，室溫冷卻，即可。
[0015] 作為對本發明的進一步改進，步驟（1)加熱至850°C后擠出造粒。
[0016] 作為對本發明的進一步改進，步驟（3)的溫度為-80?-50°C。
[0017] 作為對本發明的進一步改進，步驟（4)反應溫度為95°C，時間為I. 5h。
[0018] 原理：先冷后熱處理，可以提高耐候膜的耐受性，使熱收縮保持不變，尺寸穩定。
[0019] 有益效果 本發明的冷處理明顯提高了太陽能電池背板的耐候性，冷熱處理可以使耐候層的分子 間穩定性增強，不易受外界環境冷熱變化影響，使熱收縮率減小，尺寸穩定。本發明的熱收 縮率為0. 6?0. 8%，外界環境變化時性能穩定，濕熱條件下不易脫層變黃。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細介紹，但不局限于此。
[0021] 實施例1 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜， 所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙 酮銪20份、二氧化鈦70份、甲基丙烯酸酯60份、間甲基苯乙烯40份、乙烯甲基醚30份、乙 酸異丙酯50份、鄰苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
[0022] 甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸異辛酯。
[0023] 基材層厚度為40微米。
[0024] 耐候膜厚度為50微米。
[0025] 粘結層厚度為10微米。
[0026] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至850°c，擠出造粒，利用流延機制成耐 候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在-60°C的條件下保持25min ; (4) 將太陽能電池背板放在95°C的條件下保持I. 5h，室溫冷卻，即可。
[0027] 實施例2 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜， 所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙 酮銪10份、二氧化鈦60份、甲基丙烯酸酯50份、間甲基苯乙烯30份、乙烯甲基醚10份、乙 酸異丙酯20份、鄰苯二甲酸酐30份、聚四氟乙烯30份。
[0028] 甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯。
[0029] 基材層厚度為50微米。
[0030] 耐候膜厚度為60微米。
[0031] 粘結層厚度為11微米。
[0032] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至800°c，擠出造粒，利用流延機制成耐 候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持20min ; (4) 將太陽能電池背板放在90°C的條件下保持lh，室溫冷卻，即可。
[0033] 實施例3 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜， 所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙 酮銪30份、二氧化鈦80份、甲基丙烯酸酯70份、間甲基苯乙烯60份、乙烯甲基醚50份、乙 酸異丙酯70份、鄰苯二甲酸酐70份、聚四氟乙烯70份。
[0034] 甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸乙酯。
[0035] 基材層厚度為60微米。
[0036] 耐候膜厚度為80微米。
[0037] 粘結層厚度為12微米。
[0038] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至900°c，擠出造粒，利用流延機制成耐 候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持30min ; (4) 將太陽能電池背板放在KKTC的條件下保持2h，室溫冷卻，即可。
[0039] 實施例4 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候 膜，所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰 丙酮銪15份、二氧化鈦78份、甲基丙烯酸酯65份、間甲基苯乙烯50份、乙烯甲基醚40份、 乙酸異丙酯60份、鄰苯二甲酸酐60份、聚四氟乙烯60份。
[0040] 甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯。
[0041] 基材層厚度為45微米。
[0042] 耐候膜厚度為55微米。
[0043] 粘結層厚度為11微米。
[0044] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至820°c，擠出造粒，利用流延機制成耐 候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持22min ; (4) 將太陽能電池背板放在92°C的條件下保持I. 2h，室溫冷卻，即可。
[0045] 實施例5 防老化太陽能電池背板，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面均設有耐候膜， 所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計的組分：乙酰丙 酮銪25份、二氧化鈦78份、甲基丙烯酸酯65份、間甲基苯乙烯50份、乙烯甲基醚40份、乙 酸異丙酯60份、鄰苯二甲酸酐60份、聚四氟乙烯60份。
[0046] 甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸乙酯。
[0047] 基材層厚度為55微米。
[0048] 耐候膜厚度為70微米。
[0049] 粘結層厚度為12微米。
[0050] 上述防老化太陽能電池背板的制備方法，包括以下步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至880°c，擠出造粒，利用流延機制成耐 候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持28min ; (4) 將太陽能電池背板放在98°C的條件下保持I. 5h，室溫冷卻，即可。
[0051] 對比例1 與實施例1相同，不同在于：省略步驟（3)，不進行冷處理。
[0052] 性能測試 對實施例和對比例的產品進行性能測試，結果見表1。
[0053] 熱收縮率：單位：％。檢測標準：ASTM D-1204 (150°C，30min)。
[0054] 耐濕熱老化：試驗條件為溫度85°C、RH85%，時間2000h。觀察脫層、變黃情況。
[0055] 表 1
【權利要求】
1. 防老化太陽能電池背板，其特征在于，包括中間的基材層，所述基材層的上、下兩面 均設有耐候膜，所述耐候膜和基材層之間通過粘結層連接，所述耐候膜包括以下重量份計 的組分：乙酰丙酮銪10?30份、二氧化鈦60?80份、甲基丙烯酸酯50?70份、間甲基苯 乙烯30?60份、乙烯甲基醚10?50份、乙酸異丙酯20?70份、鄰苯二甲酸酐30?70 份、聚四氟乙烯30?70份。
2. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，所述耐候膜包括以下 重量份計的組分：乙酰丙酮銪15?25份、二氧化鈦70?78份、甲基丙烯酸酯55?65份、 間甲基苯乙烯40?50份、乙烯甲基醚20?40份、乙酸異丙酯30?60份、鄰苯二甲酸酐 40?60份、聚四氟乙烯40?60份。
3. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，所述耐候膜包括以下 重量份計的組分：乙酰丙酮銪20份、二氧化鈦70份、甲基丙烯酸酯60份、間甲基苯乙烯40 份、乙烯甲基醚30份、乙酸異丙酯50份、鄰苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
4. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，甲基丙烯酸酯為甲基 丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。
5. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，基材層厚度為40?60 微米。
6. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，耐候膜厚度為50?80 微米。
7. 根據權利要求1所述的防老化太陽能電池背板，其特征在于，粘結層厚度為10?12 微米。
8. 基于權利要求1所述的防老化太陽能電池背板的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 將乙酰丙酮銪、二氧化鈦、甲基丙烯酸酯、間甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸異丙 酯、鄰苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均勻，干燥，加熱至800?900°C，擠出造粒，利用流延機 制成耐候膜； (2) 基材層和耐候膜通過粘結層復合，制成太陽能電池背板； (3) 將太陽能電池背板放在低于-30°C的條件下保持20?30min ; (4) 將太陽能電池背板放在90?100°C的條件下保持1?2h，室溫冷卻，即可。
9. 根據權利要求8所述的防老化太陽能電池背板的制備方法，其特征在于，步驟（3)的 溫度為-80?_50°C。
10. 根據權利要求8所述的防老化太陽能電池背板的制備方法，其特征在于，步驟（4) 反應溫度為95°C，時間為1. 5h。
【文檔編號】H01L31/049GK104393079SQ201410634684
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術有限公司