一种耐候太阳能电池背板基膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于以聚酯为材料的功能薄膜及其制备方法，特别涉及一种耐候太阳能电池背板基膜及其制备方法，本发明耐候太阳能电池背板基膜适用于太阳能光伏电池背板材料的制造。
【背景技术】
[0002]近年来随着太阳能光伏行业的发展，氟膜+PET (即:聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜+氟膜(简称TPT)结构的电池背板是目前主流的背板之一，由于全球氟膜供应商只有美国杜邦、日本旭硝子、法国阿科玛等为数不多的厂家，氟膜价格居高不下；同时，氟膜难降解性，对环境的污染性，导致可替代氟膜的耐候PET薄膜成为人们争相研宄的课题。从目前太阳能电池背板用耐候性PET的技术发展趋势，主要围绕抗紫外和抗水解两方面来进行的。
[0003]现有技术中，制造抗水解耐紫外技术PET聚酯薄膜主要通过母料法和涂层方法进行薄膜制造。其中，母料法太阳能背板基膜制造，主要通过添加紫外线吸收剂、抗水解剂、无机填料等母料进行单层或多层挤出来实现，此种方法对PET薄膜抗水解和抗紫外性能有大幅度提高，但是由于抗水解剂和抗紫外线吸收剂直接长期接触户外的水分和太阳光，容易发生水解和光降解，助剂功能逐渐降低，造成太阳能背板基膜性能下降。涂层法太阳能背板基膜制造，主要有涂布氟涂料和蒸镀金属氧化物两类方式，这种方式对太阳能电池PET背板基膜抗水解和耐紫外性能有很大提升，但是，太阳能电池背板PET基膜是一种半结晶聚合物，在长期使用过程中，受温度的影响，PET基膜结晶度逐渐增大，背板机械性能衰减厉害，失效越快。因此无论母料法或涂布技术，虽对PET基膜的抗水解和抗紫外性能有大幅度的提高，但离背板要求的PET基膜达到25年的使用寿命还是远远不够的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种耐候太阳能电池背板基膜及其制备方法。本发明在耐候太阳能电池背板基膜的制备中，通过采用PET聚酯树脂与其它聚酯树脂共混改性，降低PET结晶速率，再经双向拉伸制膜的方式制备双向拉伸聚酯薄膜，最后再将双向拉伸聚酯薄膜通过表面蒸镀氧化物，从而制得一种性能良好的的耐候太阳能电池背板基膜。
[0005]本发明的内容是:一种耐候太阳能电池背板基膜，其特征是:所述耐候太阳能电池背板基膜由PET聚酯树脂和其它聚酯树脂共混后经双向拉伸制得的聚酯薄膜，以及再在聚醋薄膜上(采用现有技术方法)蒸镀厚度为30nm?90nm的氧化物组成；
所述耐候太阳能电池背板基膜厚度为50 μπι?350 μπι ；
所述聚酯薄膜中材料的质量比例为PET聚酯树脂:其它聚酯树脂=3?9:1 ;
所述PET聚酯树脂的特性粘度为0.60dL/g?0.85dL/g ；
所述其它聚酯树脂为:由聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，3- 二甲酸双羟乙酯-5-苯磺酸钠、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上与间苯二甲酸、对苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的(任一种)均聚酯或共聚酯；
所述其它聚酯树脂的特性粘度为0.50dL/g?0.80dL/g ；
所述氧化物为二氧化娃、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌中任一种。
[0006]本发明的内容中:所述耐候太阳能电池背板基膜在121°C高温蒸煮使断裂伸长率衰减至10%时，蒸煮时间为150h?203h ;所述耐候太阳能电池背板基膜在38°C、90%RH(RH即相对湿度)测试环境下，水蒸气透过率为0.1?0.5g/m2.24h ;所述耐候太阳能电池背板基膜在UVA-340紫外灯经300kwh/m2能量照射后，黄变值Ab为0.3?I。
[0007]本发明的内容中:所述其它聚酯树脂可以替换为:由乙二醇与间苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的(任一种)均聚酯或共聚酯。
[0008]本发明的内容中:所述其它聚酯树脂还可以替换为:由聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，3-二甲酸双羟乙酯-5-苯磺酸钠、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上与间苯二甲酸、对苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的均聚酯或共聚酯，以及由乙二醇与间苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的均聚酯或共聚酯中，所有均聚酯或共聚酯中的任两种或三种混合组成。
[0009]本发明的另一内容是:一种耐候太阳能电池背板基膜的制备方法，其特征是步骤为:
a、制备聚酯薄膜:
将3?9质量份的PET聚酯树脂与I质量份的其它聚酯树脂在干燥温度为150°C?170 °C下，干燥2h?4h后，经挤出机在265 °C?285 °C温度下挤出，再经15 °C?20 °C冷鼓制成铸片，铸片先在70°C?80°C下进行纵向拉伸2.5?3.5倍，然后经Is?5s冷却至温度15°C?20°C，再在110°C?130°C下进行横向拉伸2.5?3.5倍，经双向拉伸的薄膜进入电加热通道热定型区，其中:第一区温度为225°C?240°C、第二区为225°C?240°C、第三区为225°C?240°C、第四区为225°C?240°C、第五区为225°C?240°C、第六区为160°C?180°C，薄膜热定型时间为8s?120s，经过热定型区的薄膜再经60°C?70°C、ls?20s和室温下两个阶段的冷却，收卷，即得到(结晶速率较低的)聚酯薄膜；
所述PET聚酯树脂的特性粘度为0.60dL/g?0.85dL/g ；
所述其它聚酯树脂为:由聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，3- 二甲酸双羟乙酯-5-苯磺酸钠、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上与间苯二甲酸、对苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的(任一种)均聚酯或共聚酯；
所述其它聚酯树脂的特性粘度为0.50dL/g?0.80dL/g ；
b、制备耐候太阳能电池背板基膜:
将步骤a得到的(结晶速率较低的)聚酯薄膜，通过采用光学真空镀膜机蒸发氧化物的真空镀膜(现有)技术，将氧化物蒸镀到聚酯薄膜上，制得蒸镀有氧化物、厚度为50 μπι?350 μπι的耐候太阳能电池背板基膜；所述真空镀膜机的工作参数为:监控波长为520nm?550nm，镀膜真空度为I X KT3Pa?3 X 10_3Pa，基板加热温度为20°C?30°C，基板旋转频率为20rpm?30rpm，电子枪的电压为_6kV?_10kV，氧化物的蒸发速率为5k/s?ΙΟΑ/s ;所述耐候太阳能电池背板基膜中蒸镀氧化物的厚度为30nm?90nm ；
所述氧化物为二氧化娃、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌中任一种。
[0010]本发明的另一内容中:步骤b所述制得的耐候太阳能电池背板基膜在121°C高温蒸煮使断裂伸长率衰减至10%时，蒸煮时间为150h?203h ;所述耐候太阳能电池背板基膜在38°C、90%RH (RH即相对湿度)测试环境下，水蒸气透过率为0.1?0.5g/m2 *24h ;所述耐候太阳能电池背板基膜在UVA-340紫外灯经300kwh/m2能量照射后，黄变值Ab为0.3?
1
[0011]本发明的另一内容中:步骤a中所述其它聚酯树脂可以替换为:由乙二醇与间苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的(任一种)均聚酯或共聚酯。
[0012]本发明的另一内容中:步骤a中所述其它聚酯树脂还可以替换为:由聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，3-二甲酸双羟乙酯-5-苯磺酸钠、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上与间苯二甲酸、对苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的均聚酯或共聚酯，以及由乙二醇与间苯二甲酸、1，4-环己烷二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上(采用现有技术方法)聚合而形成的均聚酯或共聚酯中，所有均聚酯或共聚酯中的任两种或三种混合组成。
[0013]与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果:
(1)本发明太阳能电池背板基膜，由于通过了不同的聚酯树脂共混而进行了改性，大大降低了分子间的规整度，由不同聚酯树脂体系构成的薄膜材料在成膜后，因分子间位置空间大小不同和规整度小等原因，结晶速率变慢，从而延长了耐候太阳能电池背板基膜结晶度的上升时间；本发明的实施例数据表明:经本发明得到的耐候太阳能电池背板基膜经121 °C高温蒸煮使断裂伸长率衰减至10%时，蒸煮时间在150h以上，而市售同类太阳能电池背板基膜(树脂体系熔点Tm ^ 255°C, PET树脂大于90%)断裂伸长率衰减至10%时的失效时间为60h?10h ;
(2)本发明太阳能电池背板基膜，在薄膜表面形成有致密的氧化物涂层，可大大提高薄膜阻水功能；本发明的实施例数据表明:经本发明得到的太阳能电池背板基膜水蒸气透过率彡0.5g/m2 *24h (测试条件:38°C，90%RH)，而市售同类太阳能电池背板基膜(树脂体系熔点Tm彡255°C, PET树脂大于90%)的水蒸气透过率1.0g/m2.24h?5.0g/m2.24h ；
(3)本发明的太阳能电池背板基膜，在薄膜表面形成有致密的氧化物涂层，还可大大提高薄膜耐紫外性能，经本发明得到的太阳能电池背板基膜在UVA-340紫外灯在照射300kwh/m2能量后，黄变值AbS 1，而市售同类太阳能电池背板基膜(树脂体系熔点Tm彡2550C，PET树脂大于90%)黄变值Δ b为3?5 ;
(4)本发明太阳能电池背板基膜产品制备工艺简单，工序简便，容易操作，实用性强。
【具体实施方式】
[0014]下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0015]以下实施例中所用材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)树脂、间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称IPET)树脂、聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称PTT)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(简称PBT)、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(简称PEN)树脂、1，4-环己烷二甲醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PETG)树脂、1，4-环己烷二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PCTA)树脂、1，3-二甲酸双羟乙酯-5-苯磺酸钠改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称CDP)树脂均为现有化工材料市场常用的普通产品。
[0016]实施例1:
将900 kg的特性粘度为0.80dL/g PET聚酯树脂与100 kg的特性粘度为0.70dL/g IPET聚酯树脂在干燥温度为165°C下，干燥4h后，经挤出机在283°C温度下挤出，再经16°C冷鼓制成铸片，铸片先在75°C下进行纵向拉伸3.