专利名称：一种太阳能电池背板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其是涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。
背景技术：
太阳能作为一种清洁、无污染、取之不尽的能源受到了人们的广泛关注。太阳能电池是把太阳能直接转化成电能的有效工具。由于太阳能电池需要长期在室外受雨水，紫外线等自然因素的侵蚀，对电池板的使用寿命很不利。所以如何提高太阳能电池背板的耐候性，是当前研究的重点。当前最主流的的背板是美国Madico公司的TPE、欧洲的Isovolta 公司的TPT以及日本3M公司自主研发的含有THV (四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯)氟树脂的THV/PET/EVA结构的背板。也有不少公司采用PVDF(偏氟乙烯)、ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)等一些氟材料来制备太阳能电池背板(可简称太阳能背板)，但是从结构上看， 基本都是TPT或TPE为主，由于氟材料表面能很低，难以与聚酯粘合。因此需要对氟膜的表面改性来完成，传统方法是在聚酯膜表面涂布粘结剂，显然工艺较复杂，粘结层的厚度难控制。另外，氟材料作为耐候层不仅价格昂贵而且会对环境造成污染；另外，长时间使用粘结层容易出现分层现象。我国的太阳能产业兴起较晚，但是发展迅速，对太阳能电池背板的研究也取得了很大的成果。不过在工艺技术方面仍旧没有太大的突破。上海海优威电子技术有限公司的申请号为200810204220. 0 (公布号 CN101431108A，公布日2009年5月13日)的中国专利申请报道了一种太阳能背板， 其特征是该背板由耐候及水汽阻隔层(10-40μπι)、紫外线阻隔层(15-100μπι)、增强层 (125-250 μ m)和反射及粘结层(20-100 μ m)构成。其中耐候层是氟材料，增强层是聚酯薄膜，反射层是聚乙烯材料。这种背板采用多层复合的方法可以有效提高背板的阻隔性，但是层与层之间依然是用粘结剂粘接，而且耐候层也依然用的是氟材料。所以生产成本较高，工艺难度较大，对环境有污染而且不利于长时间使用。南京纳泉高科材料股份有限公司的申请号为200910167211. 3 (公布号 CN101997038A，公布日2011年3月30日)的中国专利申请也报道了一种太阳背板，该背板基材的至少一侧设有氟材料耐候层，基材的另一侧设有无机材料阻隔层，层与层之间采用粘结层固化粘结。该背板依然无法避免用氟材料来提高耐候性和粘结层来粘结耐候层和基材。虽然简化了复合层数，但是层之间还是需要粘结剂，因此也存在工艺、成本问题以及使用寿命问题。太红科技(昆山)有限公司的申请号为201020544571. 9 (专利公告号 CN201804884U，公告日2011年4月20日)的中国专利申请同样报道了一种采用多层薄膜复合的方法来提高背板的阻隔性能和用氟材料来提高耐候性，但是同样存在以上专利申请中的问题。
发明内容
为了解决现有太阳能电池背板生产成本较高，生产工艺复杂的缺陷。本发明提供一种太阳能电池背板及其制备方法。与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池背板使用寿命长，不含有氟元素，节省了生产成本，也不会造成环境污染，且耐候性和阻隔性较好；本发明提供的太阳能电池背板的制备方法，包括三层共挤出和双向拉伸工艺，该方法生产工艺简单，易于实现，生产效率
尚ο为了达到上述目的，本发明提供了下述技术方案一种太阳能电池背板，它的特点是，所述太阳能电池背板依次包括耐候层、结构增强层和阻隔层。进一步的，所述耐候层的组份包括聚酯材料和功能助剂；所述结构增强层的组份包括聚酯材料、无机颜料和功能助剂；所述阻隔层的组份包括树脂材料和功能助剂。进一步的，所述耐候层包括的聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯_1，4环己烷二甲醇酯(PETG)；所述结构增强层包括的聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述阻隔层包括的树脂材料为乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。所述聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4环己烷二甲醇酯(PETG)密度为1. 29_1. 40g/ cm3，相对分子量为15000-18000，特性粘度为0. 52-0. 62dl/g。聚对苯二甲酸乙二醇酯-1， 4环己烷二甲醇酯(PETG)具有非常出色的耐候性，可以长时间保持材料的韧性，防止黄变， 而且PETG化学性质稳定，因此是耐候层的绝佳材料。所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，所用PET切片的相对分子量为16000-18000，密度为1. 38-1. 40g/cm3，特性粘度为0. 52-0. 65dl/g，玻璃化温度为82°C。所述乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的相对分子量在12000-15000之间。进一步的，所述功能助剂包括抗氧剂和抗紫外线稳定剂，所述无机颜料为白色无机颜料。上述抗氧剂为芳香类抗氧剂，可以为二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉及其衍生物或化合物中的一种或至少两种的组合。上述抗紫外线稳定剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、 受阻胺类或其组合。可以为水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂uv-o、紫外线吸收剂υν-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327、光稳定剂-744或其组合。上述白色无机颜料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅、氧化铝中的一种或几种， 较佳的所述白色无机颜料为钛白粉或硫酸钡。所述白色无机颜料的粒径可以是0. 2-0. 3um。进一步的，所述耐候层中所述抗氧剂占所述耐候层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述耐候层总重量的0. 5% -2% ；所述结构增强层中所述抗氧剂占所述结构增强层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述结构增强层总重量的0. 5%~2%, 所述白色无机颜料占所述结构增强层总重量的10% -30% ；所述阻隔层中所述抗氧剂占所述阻隔层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述阻隔层总重量的0. 5% -2%。所述耐候层、结构增强层、阻隔层的厚度可以根据需要调节，只要在模头口径大小范围之内。
进一步的，所述乙烯-乙烯醇共聚物含有重量百分含量为20% -40%的乙烯。乙烯含量过高有利于加工生产，但是不利于该材料的阻隔性；乙烯含量过低则相反。进一步的，所述耐候层的厚度为10-100微米，所述结构增强层的厚度为150-350 微米，所述阻隔层的厚度为10-100微米。本发明还提供一种太阳能电池背板的制备方法，所述制备方法包括下述步骤(1)、所述耐候层的各组份混合均勻，制成混合塑料A ；所述结构增强层的各组份混合均勻，制成混合塑料B ；所述阻隔层的各组份混合均勻，制成混合塑料C ；上述各层的各组份可分别通过高混机混合。(2)、将步骤(1)所制得的三种混合塑料分别进行熔融塑化，所得的熔体通过分配器进入三层共挤出机的模头，共挤出复合薄膜；(3)、将步骤( 所得复合薄膜，通过冷却、铸片、双向拉伸工艺，制得三层共挤薄膜，裁切所述薄膜，制得所述的太阳能电池背板。所述复合薄膜在静态拉伸机中进行双向拉伸，拉伸温度控制在80-120°C。本发明还提供一种太阳能电池，包括上述太阳能电池背板。本发明还提供一种太阳能电池，包括太阳能电池背板，所述太阳能电池背板采用上述的制备方法制备而成。进一步的，所述耐候层的厚度为40-60微米，所述结构增强层的厚度为200-250微米，所述阻隔层的厚度为40-60微米。进一步的，所述耐候层的厚度为10-50微米，所述结构增强层的厚度为150-250微米，所述阻隔层的厚度为10-50微米。进一步的，所述耐候层的厚度为50-100微米，所述结构增强层的厚度为250-350 微米，所述阻隔层的厚度为50-100微米。进一步的，所述耐候层的厚度为10-50微米，所述结构增强层的厚度为150-350微米，所述阻隔层的厚度为50-100微米。进一步的，所述耐候层的厚度为20-80微米，所述结构增强层的厚度为150-250微米，所述阻隔层的厚度为50-100微米。进一步的，所述耐候层的厚度为20-80微米，所述结构增强层的厚度为180-300微米，所述阻隔层的厚度为20-80微米。与现有太阳能电池背板相比，本发明提供的太阳能电池背板为三层共挤复合薄膜，只有三层，结构简单且有利于节省成本。层与层之间没有任何粘结剂，而是通过熔融共挤的方法相结合，这种结合方法层与层之间没有明显的分界，不易出现分层现象，有利于提高使用寿命，而且生产工艺简单，生产效率高，同时有助于节省成本。该背板所用的耐候层中不含有氟元素，不仅大大节省生产成本，而且对环境也不会造成污染。本发明提供的太阳能电池背板不仅耐候性优异，而且力学强度也稳定，能满足太阳能背板的使用要求，对太阳能行业有重要意义。本发明提供的太阳能电池背板的制备方法，包括三层共挤出和双向拉伸工艺，该方法生产工艺简单，易于实现，生产效率高。
图1为本发明提供的太阳能电池背板剖面示意图；其中，1为耐候层，2为结构增强层，3为阻隔层。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明提供的太阳能电池背板进行详细说明。本发明中混合塑料采用高混机混合，较佳的，高混机的容积为100L。三种混合塑料的共挤出是采用带有分配器的三层共挤出流延机。冷却用设备冷鼓的直径在1. 2-1. 6m之间，速度控制在70-100m/min之间，冷鼓表面温度控制在30_60°C之间。双向拉伸采用静态拉伸机，拉伸机的拉伸倍率可以根据要求调节。本发明涉及的其他设备均为常规仪器设备。如图1所示，本发明提供的太阳能电池背板为三层共挤出薄膜，包括耐候层1，结构增强层2和阻隔层3。下述实施例1至实施例27中抗氧剂、抗紫外线稳定剂和无机颜料的百分含量为重量百分含量，分别基于其所属的各层(耐候层，结构增强层或阻隔层)的总重量；所述乙烯的百分含量为重量百分含量，基于EVOH的重量；所述耐候层的主要材料为PETG ；所述结构增强层的主要材料是PET ；所述阻隔层的主要材料是EV0H。所述白色无机颜料的粒径可以是 0. 2-0. 3um。实施例1 如图1所示，耐候层1，厚度为20微米，其中抗氧剂二苯胺的添加量为1%，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为0. 5%，其余为PETG ；结构增强层2，厚度为150微米，钛白粉白色颜料添加量为10%，抗氧剂二苯胺添加量为1%，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为0.5%，其余为PET ；阻隔层3，厚度为10微米，乙烯含量为20%，抗氧剂二苯胺添加量为1%，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为0. 5%，其余为EV0H。所述钛白粉的粒径是0. 2um。相关参数见表 1。具体制备方法如下(1)、所述耐候层的各组份通过100L的高混机混合均勻，制成混合塑料A ；所述结构增强层的各组份通过100L的高混机混合均勻，制成混合塑料B ；所述阻隔层的各组份通过100L的高混机混合均勻，制成混合塑料C ；(2)、将步骤(1)所制得的三种混合塑料同时分别加入三台双螺杆挤出机，分别进行熔融塑化，所得的熔体通过分配器进入三层共挤出机的模头，共挤出复合薄膜；(3)、步骤(2)所得复合薄膜，通过冷却、铸片、双向拉伸工艺，制得三层共挤薄膜， 裁切所述薄膜，制得所述的太阳能电池背板。复合薄膜在静态拉伸机中双向拉伸，拉伸温度为80°C。实施例2 如图1所示，耐候层1，厚度为30微米，其中抗氧剂二苯胺的添加量为2%，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为1%，其余为PETG ；结构增强层2，厚度为200微米，钛白粉白色颜料添加量为20 %，抗氧剂二苯胺添加量为2 %，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为1 %，其余为 PET ；阻隔层3，厚度为20微米，乙烯含量为30%，抗氧剂二苯胺添加量为2 %，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为1%，其余为EV0H。所述钛白粉的粒径是0.3um。相关参数见表1。具体制备方法如下
静态拉伸机的拉伸温度为85°C，其它步骤同实施例1。实施例3 如图1所示，耐候层1，厚度为50微米，其中抗氧剂二苯胺的添加量为3%，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为1. 5%，其余为PETG ；结构增强层2，厚度为250微米，钛白粉白色颜料添加量为30 %，抗氧剂二苯胺添加量为3 %，抗紫外线稳定剂UV-P添加量为1. 5 %，其余为PET ；阻隔层3，厚度为50微米，乙烯含量为40%，抗氧剂对苯二铵添加量为3%，抗紫外线稳定剂UV-531添加量为1.5%，其余为EV0H。所述钛白粉的粒径可以是0. 25um。相关参数见表1。具体制备方法如下制备方法同实施例1，其中静态拉伸机的拉伸温度为100°C。表权利要求
1.一种太阳能电池背板，其特征在于，所述太阳能电池背板依次包括耐候层、结构增强层和阻隔层。
2.一种如权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层的组份包括聚酯材料和功能助剂；所述结构增强层的组份包括聚酯材料、无机颜料和功能助剂；所述阻隔层的组份包括树脂材料和功能助剂。
3.—种如权利要求2所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层包括的聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯_1，4环己烷二甲醇酯(PETG)；所述结构增强层包括的聚酯材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述阻隔层包括的树脂材料为乙烯-乙烯醇共聚物 (EVOH)。
4.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述功能助剂包括抗氧剂和抗紫外线稳定剂，所述无机颜料为白色无机颜料。
5.一种如权利要求4所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层中所述抗氧剂占所述耐候层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述耐候层总重量的0. 5% -2%; 所述结构增强层中所述抗氧剂占所述结构增强层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述结构增强层总重量的0. 5% _2%，所述白色无机颜料占所述结构增强层总重量的 10% -30% ；所述阻隔层中所述抗氧剂占所述阻隔层总重量的_5%，所述抗紫外线稳定剂占所述阻隔层总重量的0.5% -2%。
6.一种如权利要求4或5所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述乙烯-乙烯醇共聚物含有重量百分含量为20% -40%的乙烯。
7.—种如权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层的厚度为 10-100微米，所述结构增强层的厚度为150-350微米，所述阻隔层的厚度为10-100微米。
8.—种如权利要求2-7之一所述的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤(1)、所述耐候层的各组份混合均勻，制成混合塑料A ；所述结构增强层的各组份混合均勻，制成混合塑料B ；所述阻隔层的各组份混合均勻，制成混合塑料C ；O)、将步骤(1)所制得的三种混合塑料分别进行熔融塑化，所得的熔体通过分配器进入三层共挤出机的模头，共挤出复合薄膜；(3)、步骤( 所得复合薄膜，通过冷却、铸片、双向拉伸工艺，制得三层共挤薄膜，裁切所述薄膜，制得所述的太阳能电池背板。
9.一种太阳能电池，包括太阳能电池背板，其特征在于，所述太阳能电池背板为权利要求1至7之一所述的太阳能电池背板。
10.一种太阳能电池，包括太阳能电池背板，其特征在于，所述太阳能电池背板采用权利要求8所述的制备方法制备。
全文摘要
本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其是涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。为了解决现有太阳能电池背板生产成本较高，生产工艺复杂的缺陷。本发明提供一种太阳能电池背板及其制备方法。本发明提供的太阳能电池背板的结构依次包括耐候层、结构增强层和阻隔层，只有三层结构，但是耐候性和阻隔性较好，生产成本较低，不含氟元素，不会造成环境污染。本发明提供的太阳能电池背板的制备方法，包括三层共挤出和双向拉伸工艺，该方法生产工艺简单，易于实现。
文档编号B32B27/18GK102420264SQ20111038048
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者不公告发明人 申请人:宁波长阳科技有限公司