专利名称：多层共挤太阳能电池用背板及其生产方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池背板技术领域，具体涉及一种具有优良的阻水阻气性、抗蠕变和耐疲劳且具有良好的力学性能、具有优异的耐候性且有良好的导电性的太阳能电池背板，采用多层共挤的工艺进行生产加工。
背景技术：
长久以来，环境污染和能源短缺问题日趋严重，并且现有的石油、煤等能源日益紧缺，价格攀升和不可再生，因此寻求可再生、清洁无污染和安全能源来代替化石能源迫在眉睫。众所周知，太阳能是大自然赋予全人类最廉价、最丰富而又清洁的能源，因此，利用硅等半导体的量子效应原理直接把太阳的可见光转变为电能的太阳能电池发电就应运而生，这是我国能源结构调整的发展方向，也是国家所积极倡导与扶持的。太阳能发电时不·排放CO2，不会产生环境污染，因此，太阳能发电被寄予极大的期待，把太阳能直接转化成人类所需的能源(光热转化如太阳能热水器等，光电转化如太阳能电池等)将成为未来人类最主要的能源之一。但是若把硅晶电池片直接暴露于大气中，其光电转换效率会因氧化等而快速衰减。因此，我们需要一种材料来保护太阳能电池硅片，被太阳直射的一面一般采用玻璃来保护，而反面则采用太阳能电池背板来保护。为了保证光伏组件的使用年限大于25年，需要有性能优良的背板进行封装。首先，背板要有非常优异的耐候性，能抵抗恶劣的天气；其次，背板要有非常好的紫外吸收能力，更好的保护用来固定硅片的EVA ;第三，背板还必须具有非常低的水蒸汽渗透率和绝缘性，防止硅片受潮短路；第四，要求背板的质量轻，以减轻整个光伏组件的质量。根据太阳能光伏电池的需求，研究发现，太阳能技术领域的主要问题并不在于如何收集太阳辐射能，而在于在恶劣的天气下如何保护太阳能电池组件，因此，研究出性能优越，成本较低的组件就具有非常重要的意义。目前，市场上所用的背板多是用胶粘剂粘接不同类型的树脂薄膜形成的复合背板膜，此类背板生产工艺复杂，且在生产过程中有有机溶剂挥发，污染环境，另外，层间胶粘剂在大气环境下容易失效，造成背板层间开裂。因此需要开发一种非胶粘剂粘接的，各层之间紧密结合的新型背板。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种多层共挤太阳能电池用背板，该背板不需要胶粘剂来粘接各层。本发明的另一个目的是提供一种多层共挤太阳能电池用背板生产方法，采用多层共挤的方法，简化背板的生产工艺路线。本发明提供了一种太阳能电池背板，其中，所述背板包括第一氟树脂层(T)、第一连接层(U)、阻水阻气层(P)、第二连接层(U)、第二氟树脂层(T)，所述阻水阻气层在第一连接层和第二连接层之间，所述第一氟树脂层和第二氟树脂层是背板的最外层。所述第一氟树脂层和第二氟树脂层各自独立的为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯与三氟氯乙烯、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物、三氟氯乙烯与乙烯共聚物、四氟乙烯与乙烯共聚物、四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物或六氟丙烯等含氟树脂类聚合物。所述第一连接层和第二连接层各自独立的为聚氨酯类聚合物。所述阻水阻气层为改性聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯类聚酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类。所述第一氟树脂层和第二氟树脂层各自独立的原料配比为氟树脂100份、抗氧剂O. ΟΓΟ. I份、紫外线吸收剂O. 0Γ2份、交联剂f 10份、光稳定剂O. Γ0. 5份、抗静电剂I 5份、纳米TiO2 5 20份。所述第一连接层和第二连接层各自独立的原料配比为聚氨酯100份、抗氧剂 O. ΟΓΟ. I份、紫外线吸收剂0. 0Γ2份、交联剂f 10份、光稳定剂0. Γο. 5份。所述阻水阻气层的原料配比为聚酯粒子100份与抗氧剂0. 0Γ0. I份、紫外线吸收剂O. 01 2份、交联剂Γ10份、光稳定剂O. Γ0. 5份、玻璃纤维10 50份。
本发明还提供了一种太阳能电池背板的生产加工方法，其中，所述方法包括使第一氟树脂层、第一连接层、阻水阻气层、第二连接层、第二氟树脂层经过挤出、压合、冷却、再加热、再冷却形成多层复合背板，
采用多层共挤的方法，将不同的塑料粒子分别在不同的挤出机中熔融挤出，通过各自的流道在模头内汇合，然后经过挤出、压合、冷却、二次加热、再冷却来制成所述的第一氟树脂层/第一连接层/阻水阻气层/第二连接层/第二氟树脂层共挤复合背板。在本发明中，所述的太阳能电池背板的第一氟树脂层是在太阳能电池组件制作过程中与太阳能电池封装胶膜相粘接的膜层；第二氟树脂层是组件层压后与大气相接触的膜层。适用于本文所述的含氟聚合物应包括以上所述的两种或多种聚合物的共混物。上述第一氟树脂层和第二氟树脂层的通常厚度为5 40微米，优选厚度为1(Γ25微米。上述第一连接层和第二连接层的厚度没有特殊限制，可以为本领域已知的常规所
有厚度。上述阻水阻气层的厚度通常为5(Γ500微米，优选厚度为10(Γ250微米。本文所述的太阳能电池背板是采用多层共挤复合工艺制成的，其共挤复合工艺包含以下步骤
a.将氟树脂及其助剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中；
b.将改性聚酯塑料粒子及其助剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中；
c.将连接层树脂粒子及其助剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中；
d.各熔体通过各自的流道在分流模头内汇合，然后经模头挤出；
e.挤出的熔体经过冷却辊的挤压、冷却制成多层背板；
f.挤压冷却后的背板经过烘道进行二次加热，然后再冷却，收卷，即得到所述背板。在上述所述的方法中，氟树脂的熔体温度可根据所用氟树脂不同而设定范围170 400。。。
在上述所述的方法中，聚酯树脂的熔体温度可设定范围265 30(TC，优选27(T285°C。在上述所述的方法中，连接层树脂的熔体温度可根据所用的原料不同而设定范围15(T250 °C，优选 20(T230°C。在上述所述的方法中，烘道温度可设定范围为8(T20(TC。在本方法中，为增加层间结合力，在各树脂粒子中混入交联助剂，可以为已知的各种交联剂，例如叔氨类多官能团交联剂、多官能团氮丙啶交联剂、封闭型水性交联剂(如封闭多异氰酸酯)等。为了进一步提高所制得的复合背板与封装胶膜的粘接强度，可以对所得的背板进行表面处理，所述表面处理的方法可以是本领域已知的任何表面处理，例如电晕处理、等离子处理等。
图I是本发明具体实施例的结构示意图。其中第一氟树脂层I、第一连接层2、阻水阻气层3、第二连接层4、第二氟树脂层5。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步说明本发明。实施例I
第一氟树脂层I和第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PET(聚对苯二甲酸乙
二醇酯)。将ETFE粒子100份与抗氧剂O. 05份、紫外线吸收剂I份、三官能团氮丙啶交联剂3份、光稳定剂O. 3份、抗静电剂2份、纳米TiO2 18份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定170°C，200°C，250°C，280°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. 03份、紫外线吸收剂O. 05份、三官能团氮丙啶交联剂5份、光稳定剂O. 2份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，280°C。将PET粒子100份与抗氧剂O. 05份、紫外线吸收剂I份、三官能团氮丙啶交联剂6份、光稳定剂O. 3份、玻璃纤维30份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，280°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。实施例2
第一氟树脂层I和第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PEN。将ETFE粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂2份、多官能团氮丙啶交联剂10份、光稳定剂O. 5份、抗静电剂5份、纳米TiO2 20份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定170°C，200°C，250°C，280°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂O. I份、多官能团氮丙啶交联剂5份、光稳定剂O. 3份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，280°C。将PEN粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂I份、多官能团氮丙啶交联剂7份、光稳定剂O. 2份、玻璃纤维30份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，280°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。实施例3
第一氟树脂层I和第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(EFEP)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PET。 将EFEP粒子100份与抗氧剂O. 01份、紫外线吸收剂O. 05份、多官能团氮丙啶交联剂6份、光稳定剂O. 2份、抗静电剂4份、纳米TiO2 15份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定130°C，170°C，210°C，270°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. 03份、紫外线吸收剂O. 03份、多官能团氮丙啶交联剂6份、光稳定剂O. 3份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，270°C。将PET粒子100份与抗氧剂O. 06份、紫外线吸收剂I. 6份、多官能团氮丙啶交联剂9份、光稳定剂O. 4份、玻璃纤维40份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，270°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。实施例4
第一氟树脂层I和第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(EFEP)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PEN。将EFEP粒子100份与抗氧剂O. 03份、紫外线吸收剂O. 03份、多官能团氮丙啶交联剂3份、光稳定剂O. 3份、抗静电剂3份、纳米TiO2 10份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定130°C，170°C，210°C，270°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. 01份、紫外线吸收剂O. 01份、多官能团氮丙啶交联剂3份、光稳定剂O. 5份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，270°C。将PEN粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂2份、多官能团氮丙啶交联剂8份、光稳定剂O. 5份、玻璃纤维10份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，270°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。实施例5
第一氟树脂层I所用材料为四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)粒子，第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(EFEP)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PEN。
将ETFE粒子100份与抗氧剂O. 09份、紫外线吸收剂O. 06份、多官能团氮丙啶交联剂7份、光稳定剂O. 2份、抗静电剂4份、纳米TiO2 18份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定170°C，200°C，250°C，280°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. 03份、紫外线吸收剂I份、多官能团氮丙啶交联剂6份、光稳定剂O. 3份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，280°C。将PEN粒子100份与抗氧剂O. 02份、紫外线吸收剂O. 5份、多官能团氮丙啶交联剂6份、光稳定剂O. 3份、玻璃纤维50份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，280°C。将EFEP粒子100份与抗氧剂O. 03份、紫外线吸收剂O. 01份、多官能团氮丙啶交联剂3份、光稳定剂O. 5份、抗静电剂3份、纳米TiO2 12份混合均匀，然后将混料加入双螺 杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定150°C，200°C，250°C，280°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。实施例6
第一氟树脂层I所用材料为四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)粒子，第二氟树脂层2所用材料为四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(EFEP)粒子，第一连接层2和第二连接层4所用材料为聚氨酯弹性体，阻水阻气层为PET。将ETFE粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂I份、封闭型多异氰酸酯交联剂5份、光稳定剂O. 3份、抗静电剂3份、纳米TiO2 10份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定170°C，200°C，250°C，280°C。将聚氨酯弹性体100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂O. 05份、封闭型多异氰酸酯交联剂3份、光稳定剂O. 2份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定120°C，175°C，230°C，280°C。将PET粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂I. 5份、封闭型多异氰酸酯交联剂2份、光稳定剂O. 4份、玻璃纤维15份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定160°C，200°C，240°C，280°C。将EFEP粒子100份与抗氧剂O. I份、紫外线吸收剂2份、封闭型多异氰酸酯交联剂10份、光稳定剂O. 5份、抗静电剂5份、纳米TiO2 20份混合均匀，然后将混料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至分流模头，从进料到模头温度设定150°C，200°C，250°C，280°C。上述各熔体通过各自的流道在模头内汇合，然后经模头挤出；熔体经过冷却辊的挤压、冷却、二次加热、再冷却制成所述的多层背板，收卷待用。性能测试方案及结果
(I)耐湿热老化性能
将样品按IEC61215-2005实验方法进行湿热老化测试 试验条件85°C，85RH%, 2000h
黄变指数(S YI)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行测试，测试结果见表I 表I :实施例1-6中样品Wl- W 6湿热老化黄变指数测试结果
权利要求
1.一种多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述背板为多层共挤结构，它包括五层结构，从上至下为第一氟树脂层(I)、第一连接层(2)、阻水阻气层(3)、第二连接层(4)、第二氟树脂层(5)，所述第一氟树脂层(I)和第二氟树脂层(5)各自独立的为含氟树脂类聚合物层，所述第一连接层(2 )和第二连接层(4 )各自独立的含聚氨酯类聚合物，所述阻水阻气层(3)含聚酯。
2.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯类聚酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述含氟树脂类聚合物为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯与三氟氯乙烯、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物、三氟氯乙烯与乙烯共聚物、四氟乙烯与乙烯共聚物、四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、六氟丙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所用的聚氨酯类聚合物选自聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、芳香族异氰酸酯类聚氨酯、脂肪族异氰酸酯类聚氨酯中的一种或几种。
5.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述第一氟树脂层(I)和第二氟树脂层(5)各自独立的原料配比为氟树脂100份、抗氧剂O. 0Γ0. I份、紫外线吸收剂O. 01 2份、交联剂Γ10份、光稳定剂O. I O. 5份、抗静电剂Γ5份、纳米TiO25 20份。
6.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述第一连接层(2)和第二连接层(4)各自独立的原料配比为聚氨酯100份、抗氧剂0.01、.I份、紫外线吸收剂O. 0Γ2份、交联剂f 10份、光稳定剂O. Γ0. 5份。
7.根据权利要求I所述的多层共挤太阳能电池用背板，其特征在于所述阻水阻气层(3)的原料配比为聚酯粒子100份与抗氧剂O.0Γ0. I份、紫外线吸收剂0. 0Γ2份、交联剂Γ10份、光稳定剂O. I O. 5份、玻璃纤维10 50份。
8.制备如权利要求1-7之一所述的多层共挤太阳能电池用背板的方法，其特征在于所述背板采用多层共挤的方法进行生产加工，所述方法包括如下步骤 a.将第一氟树脂层(I)、第一连接层(2)、阻水阻气层(3)、第二连接层(4)、第二氟树脂层(5)的原料分别加入各对应的双螺杆挤出机中，熔融挤出； b.各熔体通过各自的流道在分流模头内汇合，然后经模头挤出； c.挤出的熔体经过冷却辊的挤压、冷却制成多层背板； d.挤压冷却后的背板经过烘道进行二次加热，然后再冷却，收卷，即得到所述背板。
9.根据权利要求8所述的多层共挤太阳能电池用背板的生产方法，其特征在于第一氟树脂层(I)和第二氟树脂层(5)的熔体温度范围17(T40(TC ;阻水阻气层(3)的熔体温度可设定范围265 300°C，优选270 285°C ;连接层树脂的熔体温度范围15(T250°C，优选200 230。。。
10.根据权利要求8所述的多层共挤太阳能电池用背板的生产方法，其特征在于烘道温度设定范围为8(T200°C。
全文摘要
多层共挤太阳能电池用背板属于太阳能电池背板技术领域。本发明的目的在于提供一种具有优良的阻水阻气性、具有良好的力学性能及耐疲劳、抗蠕变性、具有优异的耐候性、且导热性好的太阳能电池背板，该背板采用多层共挤的生产方法来制备。为此，本发明的多层共挤太阳能电池用背板具有五层结构，从内到外依次为T/U/P/U/T，其具有两层耐候性氟树脂层，氟树脂层之间具有阻水阻气层，且氟树脂层和阻水阻气层之间含有连接层，所述阻水阻气层包含改性的聚酯，所述连接层包含聚氨酯类树脂。优点简化了生产加工工艺，降低制造成本；避免溶剂型胶粘剂的使用，无溶剂挥发，不会产生环境污染；玻纤改性，增加强度且利于导热；有显著的社会和经济效益。
文档编号B32B27/40GK102779874SQ2012102351
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者周良, 杜晓娜 申请人:苏州爱康光伏新材料有限公司