一种聚酯太阳能电池背板膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酯太阳能电池背板膜及其制备方法。聚酯太阳能电池背板膜，包括中间膜层和复合在中间膜层上下表面的外表膜层；外表膜层的原料组分包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯15-95份，聚对奈二甲酸乙二醇酯5-90份，功能母料2-30份；中间膜层的原料组分包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯70-98份，功能母料2-30份。本发明所得的聚酯太阳能电池背板膜耐候性和抗水解能好，阻隔性能优异，使用寿命长；本发明制备方法简单、环境友好、成本低廉。
【专利说明】一种聚酯太阳能电池背板膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚酯太阳能电池背板膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]传统能源如石油、煤炭等不可再生资源正在一天天减少，能源问题日益成为制约世界各国社会经济发展的瓶颈，全球还有20亿人得不到正常的能源供应，因此寻找新能源成为当务之急。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点，丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、且无污染。
[0003]太阳能电池为低铁钢化玻璃、硅片、EVA胶和背膜经层压制备。由于太阳能电池直接暴露在空气中，易受到水蒸气、酸性气体、高低温和紫外线等的侵蚀，造成其光电转化性能衰减，因此太阳能电池背板膜的保护作用很重要，研究也很有意义。目前国际上太阳能电池背板膜的主要供应商及产品有杜邦的TPT、3M公司的BBF、日本Solar PET和韩国的SFC等。常用背膜结构为TPT和TPE型，其中P为PET(聚酯)，T为氟塑料膜，E 一般为PE或EVA,这类背板对PET薄膜耐水解、抗紫外和阻隔要求较高，市场上现有的PET薄膜在这方面性能均不理想，其次该类背板表层为含氟材料，含氟材料对环境污染较严重，且价格昂贵。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中太阳能电池背板用聚酯薄膜的耐水解性、抗紫外和阻隔性能差，以及解决含氟材料对环境污染，本发明新提供了一种耐水解、抗紫外和阻隔要性能好，且能替代含氟材料用于的聚酯太阳能电池背板膜及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本实发明采用如下技术方案:
[0006]一种聚酯太阳能电池背板膜，包括中间膜层和复合在中间膜层上下表面的外表膜层；外表膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯15-95份，聚对奈二甲酸乙二醇酯5-90份，功能母料2-30份；中间膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯70-98份，功能母料2-30份。
[0007]上述聚酯太阳能电池背板膜有着优异的耐阻隔性能、抗紫外性能及耐水解性能。
[0008]外表膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯50-80份，聚对奈二甲酸乙二醇酯15-30份，功能母料5-20份。这样可进一步提高聚酯太阳能电池背板膜的耐阻隔性能、抗紫外性能及耐水解性能。
[0009]所述功能母料由聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料和助剂高速混合、熔融造粒制得；所述助剂包括颜料、抗水解剂、抗氧剂和紫外吸收剂。这样可进一步提高聚酯太阳能电池背板膜的透气性、耐水解性能，并且大幅度延长产品的使用寿命。
[0010]所述助剂还包括荧光增白剂，热稳定剂、水蒸气阻隔剂和分散剂。这样可更进一步提高聚酯太阳能电池背板膜的使用性能。
[0011]所述颜料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钙或炭黑；所述抗水解剂为聚碳化二亚胺、碳化二亚胺或炭化亚胺苯酯中一种或两种以上任意配比的混合物；所述抗氧剂为IRGAN0X1076、IRGANOX B215或IRGANOX B900中一种或两种以上任意配比的混合物；所述紫外吸收剂为TINUVIN328或UV-234或两者任意配比的混合物。这样可更进一步促进各物料之间的协同效应。
[0012]所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的黏度为0.86-1.0dl/g ;单层外表膜层厚度为15-36um，中间膜层厚度为120-280um。这样可进一步保证所得产品的使用性能，同时节约成本。
[0013]所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的黏度优选为0.86-0.95dl/g。
[0014]上述聚酯太阳能电池背板膜的制备方法，包括顺序相接的如下步骤:
[0015]I)将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对奈二甲酸乙二醇酯分别冷冻、研磨、过80 μ m的筛网得粉料；
[0016]2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料和聚对奈二甲酸乙二醇酯粉料混匀，经双螺杆挤出造粒，得预混合料；
[0017]3)将预混合料和功能母料混匀，经干燥和结晶处理后加入挤出机，在260_290°C的温度下通过三层共挤出成膜，然后在80-140°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵向和横向的拉伸倍率为3.2-3.5倍，最后在220-240°C热定型，即得。
[0018]采用上述制备方法进一步保证了产品的透气率、耐水解性能和抗老化性能，并大幅度延长了产品的产品的使用寿命，上述拉伸倍率是保证产品性能的关键之一。
[0019]上述功能母料的制备方法优选为:将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料与钛白粉、IRGAN0XB900和UV-234通过高速混料机混合分散均匀后，用双螺杆造粒机挤出造粒，同时在双螺杆的排气口用螺杆泵将聚碳化二亚胺加入挤出机中混合造粒，粒子在120-130°C下干燥2-3小时，即得。
[0020]聚对奈二甲酸乙二醇酯的粘度优选为0.65dl/g。
[0021 ] 本发明未提及的技术均为现有技术。
[0022]本发明所得的聚酯太阳能电池背板膜耐候性和抗水解能好，阻隔性能优异，使用寿命长；本发明制备方法简单、环境友好、成本低廉。
【具体实施方式】
[0023]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0024]原料制备
[0025]聚对苯二甲酸乙二醇酯:
[0026]使用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇作为原料，添加聚合催化剂氧化锗(锗原子计为300ppm),进行缩聚反应,得到粘度0.67dl/g、羧基末端基数20mol/t的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒(PD。将所得聚对苯二甲酸乙二醇酯(Pl)在170°C干燥5小时，除去水分使其结晶化，然后在220°C、真空度0.3个大气压下，进行固相聚合7小时，得到固有粘度0.80dl/g，羧基末端基数22mol/t的聚对苯二甲酸乙二醇酯(P2)。也可改变固相聚合时间改变树脂粘度，固相聚合10小时，得到固有粘度0.86dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯(P3);固相聚合12小时，得到固有粘度0.95dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯(P4)。[0027]功能母料:
[0028]将聚对苯二甲酸乙二醇酯(Pl)粉料、钛白粉R-706 (美国杜邦)、IrganoxB900(德国巴斯夫)和UV-234(德国巴斯夫)按质量比为85:10:3:2通过高速混料机混合分散均匀后，用双螺杆造粒机挤出造粒，同时在双螺杆的排气口用螺杆泵将聚碳化二亚胺StabaxolP (德国莱茵化学)加入挤出机中，加入量占混合料10%进行造粒，粒子在120-130°C下干燥2-3小时除去水分后密封包装，即制备功能母料Ml ;改变Stabaxol P加入量占混合料20%进行造粒，即制备功能母料M2 ；
[0029]实施例1
[0030]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Pl)、聚对奈二甲酸乙二醇酯TN8065S (日本帝人公司制)BI和Ml以重量比为15:70:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl和Ml以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80-120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为350 μ m，其中表层厚度为35 μ m ;中间层厚度为280 μ m。
[0031]实施例2
[0032]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P1、B1和M2以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl和M2以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为250μπι，其中表层厚度为25 μ m;中间层厚度为200 μ m。
[0033]实施例3
[0034]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P2、B1和Ml以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P2和Ml以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为220μπι，其中表层厚度为22 μ m;中间层厚度为176 μ m。
[0035]实施例4
[0036]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P2、B1和M2以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P2和M2以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为200μπι，其中表层厚度为20 μ m冲间层厚度为160 μ m。
[0037]实施例5
[0038]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P3、B1和Ml以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P3和Ml以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为300μπι，其中表层厚度为30 μ m;中间层厚度为240 μ m。
[0039]实施例6
[0040]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P3、B1和M2以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P3和M2以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为260μπι，其中表层厚度为26 μ m;中间层厚度为208 μ m。
[0041]实施例7
[0042]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P4、B1和Ml以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P4和Ml以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为230μπι，其中表层厚度为23 μ m;中间层厚度为184 μ m。
[0043]实施例8
[0044]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P4、B1和M2以重量比为70:15:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的P4和M2以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80_120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，S卩制得太阳能电池背板用聚酯薄膜。该膜厚度为240μπι，其中表层厚度为24 μ m冲间层厚度为192 μ m。
[0045]比较例I
[0046]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P1、BI以重量比为15:85的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl供给B层挤出机，分别在260-2900C的温度下共挤出成膜，然后在80-120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%_6%之间，即制得膜厚度为220 μ m聚酯薄膜，其中表层厚度为22 μ m;中间层厚度为176 μ m。
[0047]比较例2
[0048]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P1、BI以重量比为85:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl供给B层挤出机，分别在260-2900C的温度下共挤出成膜，然后在80-120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%_6%之间，即制得厚度为200 μ m聚酯薄膜，其中表层厚度为20 μ m;中间层厚度为160 μ m。
[0049]比较例3
[0050]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的PU Ml以重量比为85:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl供给B层挤出机，分别在260-2900C的温度下共挤出成膜，然后在80-120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%_6%之间，即制得膜厚度为160 μ m聚酯薄膜，其中表层厚度为16 μ m;中间层厚度为128 μ m。
[0051]比较例4
[0052]将预先在165°C的温度下真空干燥5小时的P1、M1以重量比为85:15的比例供给A层挤出机，同时将先在165°C的温度下真空干燥5小时的Pl和Ml以重量比为85:15的比例供给B层挤出机，分别在260-290°C的温度下共挤出成膜，然后在80-120°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵拉3.5倍，横拉3.7倍，在190-230°C的温度下热定型，热定型松驰率在4%-6%之间，即制得厚度为200 μ m聚酯薄膜，其中表层厚度为20 μ m ;中间层厚度为160 μ m0
[0053]实施例1-8与比较例1-4的太阳能背板用聚酯膜的实测性能如下:
【权利要求】
1.一种聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:包括中间膜层和复合在中间膜层上下表面的外表膜层；外表膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯15-95份，聚对奈二甲酸乙二醇酯5-90份，功能母料2-30份；中间膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯70-98份，功能母料2-30份。
2.如权利要求1所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:外表膜层的原料组分包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯50-80份，聚对奈二甲酸乙二醇酯15-30份，功能母料5-20份。
3.如权利要求1或2所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述功能母料由聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料和助剂高速混合、熔融造粒制得；所述助剂包括颜料、抗水解剂、抗氧剂和紫外吸收剂。
4.如权利要求3所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述助剂还包括荧光增白剂，热稳定剂、水蒸气阻隔剂和分散剂。
5.如权利要求3所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述颜料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钙或炭黑；所述抗水解剂为聚碳化二亚胺、碳化二亚胺或炭化亚胺苯酯中一种或两种以上任意配比的混合物。
6.如权利要求3所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述抗氧剂为IRGAN0X1076、IRGAN0XB215或IRGAN0XB900中一种或两种以上任意配比的混合物；所述紫外吸收剂为TINUVIN328或UV-234或两者任意配比的混合物。
7.如权利要求1或2所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的黏度为0.86-1.0dl/g ;单层外表膜层厚度为15-36um，中间膜层厚度为120_280um。
8.如权利要求7所述的聚酯太阳能电池背板膜，其特征在于:所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的黏度为0.86-0.95dl/g。
9.权利要求1-8任意一项所述的聚酯太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于:包括顺序相接的如下步骤:1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对奈二甲酸乙二醇酯分别冷冻、研磨、过80μ m的筛网得粉料；2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料和聚对奈二甲酸乙二醇酯粉料混匀，经双螺杆挤出造粒，得预混合料；3)将预混合料和功能母料混匀，经干燥和结晶处理后加入挤出机，在260-290°C的温度下通过三层共挤出成膜，然后在80-140°C的温度下同时进行纵向和横向的拉伸，纵向和横向的拉伸倍率为3.2-3.5倍，最后在220-240°C热定型，即得。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于:功能母料的制备方法为:将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉料与钛白粉、IRGAN0XB900和UV-234通过高速混料机混合分散均匀后，用双螺杆造粒机挤出造粒，同时在双螺杆的排气口用螺杆泵将聚碳化二亚胺加入挤出机中混合造粒，粒子在120-130°C下干燥2-3小时，即得。
【文档编号】H01L31/049GK103594537SQ201310547365
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】金怀龙, 沈安乐, 徐成呈 申请人:南京兰埔成新材料有限公司