一种聚酯薄膜、及太阳能电池背板及其制备方法与制造工艺

文档序号:11082585
一种聚酯薄膜、及太阳能电池背板及其制备方法与制造工艺
本发明涉及太阳能电池背板领域,具体涉及一种聚酯薄膜、及太阳能电池背板及其制备方法。

背景技术:
近年来,随着化石燃料(也称矿石燃料)的日益枯竭和环境问题的加剧,光伏发电因为其清洁、可再生等优点受到越来越多的关注。太阳能电池组件是由玻璃表层、EVA胶膜、硅电池片、EVA胶膜、背板五大部分层压而成。其中,背板作为整个太阳能电池组件的支撑体,要求其具有电气绝缘性、阻水汽渗透性、耐候性、较高的机械强度,同时与封装胶膜之间有很好的粘接性能。目前,太阳能电池面临的最大问题是发电效率普遍偏低,实际使用的太阳能发电效率只能达到17%,如何提高发电效率是整个太阳能行业都必须重视的问题。太阳光透过表面玻璃到达电池片,电池片利用光能发电,若能够提高背板的反射率,有利于透过电池片及电池片间隙的光线得到反射而被重新利用,从而提高发电效率。此外,提高背板材料的反射率后,可以提高背板对紫外线的抵抗能力,缓解背板发黄和变脆的过程,有效降低背板的老化速度。为了提高太阳能电池背板的反射率,方法之一是增加额外的反射层,如在背板的功能层中添加反射物质,如中国专利201210397317.4(公布日为2013年4月3日)在耐水解层中添加无机粒子,从而具有高反射率,背板结构为高反射率耐水解层/阻隔层/基材/阻隔层/耐水解层,各层之间通过粘接层粘接。背板的反射率在98%以上,但是此背板结构为5层,各层都通过胶粘 剂粘接,生产周期较长,成本较高。中国专利201510136797.2(公布日为2015年8月12日)在基材上设置一层75-175μm的反射层。反射层是由氧化钛微粒填充的聚碳酸脂合金树脂组成,其背板的反射率也较高,但是该背板的耐候性较差,容易黄变使背板变脆,且反射层中使用氧化钛颗粒以及包含孔隙结构,在与EVA胶膜进行层压贴合时易发生分层的风险。

技术实现要素:
为了解决现有太阳能电池背板不能同时具有高反射率、制备工艺简单、与EVA胶层有良好的粘结性的问题,本发明提供一种聚酯薄膜、及太阳能电池背板及其制备方法。该聚酯薄膜具有高的反射率。该太阳能电池背板具有高的反射率,能够提高透过电池片及电池片间隙的光线反射率,能有效利用透过太阳能电池片及电池片间隙的光线,有效提高太阳能电池片的发电效率。该太阳能电池背板与EVA胶层有良好的粘结性,且制备工艺简单。为了解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:本发明提供一种聚酯薄膜,所述聚酯薄膜包括主层和设置在主层两侧的支撑层;所述主层包括热塑性聚酯75-85%和无机粒子15-25%,所述无机粒子分散在热塑性聚酯中;所述支撑层包括热塑性聚酯90-98%和耐水解性添加剂2-10%,所述百分数是质量百分含量;所述主层的厚度为210-240μm,所述支撑层的厚度为5-25μm。所述支撑层包括热塑性聚酯90-98%和分散在其中的耐水解性添加剂2-10%。所述主层和支撑层是ABA三层共挤结构,所述主层是B层,所述支撑层是A层。耐水解物质的添加量为支撑层材料的2-10%,优选为2-8%,所述百分含量为质量百分含量。若添加量低于2%,则背板的耐候性能会变差,不足以满足耐候性的要求,若添加量多于10%,则成膜性上有破膜的风险,且成本增 加。本发明还提供一种太阳能电池背板,所述背板依次包括涂覆层、聚酯薄膜层、粘接层和阻隔层;所述涂覆层涂布于聚酯薄膜层的一个表面上,所述聚酯薄膜层的另一个表面通过粘接层与阻隔层粘接在一起;所述聚酯薄膜层是本发明所述的聚酯薄膜。进一步的,所述热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺或聚己二酰己二胺中的一种或至少两种的组合物。进一步的,所述无机粒子选自二氧化钛粒子、硫酸钡粒子、氧化锌粒子、碳酸钙粒子、二氧化硅粒子中的一种或至少两种的组合,所述无机粒子的粒径为0.1-1μm。进一步的,所述耐水性添加剂选自碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、环氧基化聚烯烃、马来酸酐化聚烯烃中的一种或至少两种的组合。进一步的,所述粘接层的材料选自乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂或聚氨脂树脂中的一种或至少两种的组合物。进一步的,所述阻隔层的材料选自聚氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、全氟乙烯丙烯共聚物树脂、聚三氟氯乙烯树脂、热塑性含氟树脂中的一种或至少两种的组合物;所述阻隔层的厚度为10-30μm。进一步的,所述主层包括75-80%PET切片和20-25%TiO2粒子,TiO2粒子的平均粒径为0.2-0.4μm,支撑层包括92-98%的PET切片和2-8%的聚碳化二亚胺;所述支撑层厚度为15-20μm,主层厚度为210-220μm。进一步的,所述主层包括80%的PET切片和20%TiO2粒子,TiO2粒子的平均粒径为0.2μm,支撑层包括98%的PET切片和2%的聚碳化二亚胺;所述支撑层厚度为15μm,所述主层的厚度为220μm。进一步的,所述涂覆层包括聚丙烯酸类树脂97-99%和紫外线吸收剂 1-3%,所述紫外线吸收剂分散在聚丙烯酸类树脂里,所述百分数是质量百分含量;所述涂覆层的厚度为10-20μm。进一步的,所述涂覆层包括99%的聚丙烯酸类树脂和1%的紫外线吸收剂。进一步的,所述紫外线吸收剂选自苯并三唑、水杨酸苯酯、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种。优选为苯并三唑类紫外线吸收剂。进一步的,所述主层的热塑性聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯,分散(或称填充)在其中的无机粒子优选为经过处理的二氧化钛。无机粒子的平均粒径优选为0.2-0.4μm。通过使用这一范围的平均粒径的无机粒子,可以在主层进行双向拉伸时在主层形成均匀细密的微孔,使背板具有较高的反射率。进一步的,所述无机粒子的平均粒径为0.2μm。进一步的,所述主层厚度为210-230μm。主层的厚度低于210μm,其反射率会偏低,若高于240μm,最终的背板会太厚而使得成本增加。进一步的,所述支撑层厚度优选为10-20μm。进一步的,所述支撑层中的热塑性聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯,采用与主层同样的材料可以使支撑层与主层更好的相互融合,从而使太阳能电池背板在与EVA胶膜粘接后,不易发生背板主体的分层现象。进一步的,所述支撑层中的耐水解性添加剂为聚碳化二亚胺,聚碳化二亚胺耐水解性能更好。进一步的,在聚酯薄膜层上涂覆的是聚丙烯酸树脂。进一步的,涂覆层的厚度为15-20μm。涂覆层的作用主要是使太阳能电池背板能够更好的与EVA胶膜粘接,若太厚,与EVA的粘接性能变差,且成本较高。进一步的,所述阻隔层的厚度为20-30μm。进一步的,所述阻隔层的另一面涂布有白色油墨层。白色油墨层的作用是进一步提高反射率,并提高反射膜的阻隔性。白色油墨层的厚度是5-25μm,优选为5-10μm。所述阻隔层的另一面为远离粘接层的一面,也可称是阻隔层 的下表面。本发明还提供一种制备所述的太阳能电池背板的方法,所述制备方法包括如下步骤:(1)将主层和支撑层所用的原材料按配方称量,经干燥、混料装置后分别经过双螺杆挤出机熔融混合,在模头处主层和支撑层共同挤出流延至大冷鼓上冷却铸片,冷鼓温度为25-28℃;将厚片充分预热后,经过高拉伸比的纵向拉伸、横向拉伸、定型冷却后形成聚酯薄膜层;(2)将聚丙烯酸树脂、紫外线吸收剂按照配方配液,涂覆在聚酯薄膜层表面形成厚度为10-20μm的涂覆层;(3)将经过涂覆的聚酯薄膜层和阻隔层通过粘接剂热压叠加复合,固化温度为80-160℃,固化时间为1-5min;收卷后在50℃-70℃下熟化24-26h,冷却后得到太阳能电池背板。进一步的,收卷后在60℃下熟化24h,冷却后得到太阳能电池背板。进一步的,粘接层的材料为乙烯-醋酸乙烯酯,固化温度为120℃,固化时间3min。收卷后在60℃下熟化24h,冷却后得到太阳能电池背板。通过上述方法得到的太阳能电池背板具有下述优势:(1)仅复合一次阻隔膜,减少了组件的热压复合熟化时间,支撑层(也可称为耐水解层,或耐候性层)与主层基材通过三层共挤出的方式一次成型,减少复合耐水解层的工序,工艺简单,易于操作。(2)主层热塑性聚酯中含有较高浓度的无机粒子,无机粒子在高拉伸比时与热塑性聚酯形成孔隙,使能主层结构具有很高的反射率,能够充分反射透过太阳能电池片及电池片间隙的光线,利于提高太阳能电池片的发电效率。(3)在聚酯薄膜层表层涂覆的一层丙烯酸树脂涂覆层与传统的EVA胶水具有很好的粘接性,便于后续的操作。与现有的高反射率太阳能电池背板相比,本发明提供的太阳能电池背板不仅具有高反射率,而且具有优异的耐候性,其耐候性层(即支撑层)与反 射层(即主层)通过三层共挤出的方式一次成型,制备方法简单,易于操作;阻隔层提供良好的空气和水分的隔绝性能,更进一步的保护反射层。在背板的上层的涂覆层提供了与EVA胶膜的优异的粘接性能。附图说明图1为本发明提供的太阳能电池背板的剖面结构示意图其中,1为聚酯薄膜层的主层,11为无机粒子,2为支撑层,3为涂覆层,4为粘接层,5为阻隔层。具体实施方式为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点,下文将本发明的较佳的实施例,并配合图式做详细说明如下:如图1所示,本发明提供的太阳能电池背板依次包括涂覆层3、聚酯薄膜层、粘接层4和阻隔层5;所述涂覆层3涂布于聚酯薄膜层的一个表面上,所述聚酯薄膜层的另一个表面与阻隔层5通过粘接层4粘接在一起;所述聚酯薄膜层包括主层1和设置在主层两侧的支撑层2;所述主层1包括热塑性聚酯和无机粒子11,所述无机粒子11分散在热塑性聚酯中;所述支撑层2包括热塑性聚酯和耐水解性添加剂;所述主层的厚度为210-240μm,所述支撑层的厚度为5-25μm,所述涂覆层的厚度为10-20μm,所述阻隔层的厚度为10-30μm。本发明提供的太阳能电池背板的主要性能测试方法如下:1、各层的厚度:使用日本日立制作所制的S-4700型电场反射型扫描电子显微镜,以倍率500倍观察膜的剖面,以测定5点的平均值来求出反射片的各层的厚度。2、无机粒子的平均粒径:将制膜所用的母...
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