一种氟碳涂层涂布液及使用该涂层的太阳能背板的制作方法

本发明涉及太阳能背板技术领域，具体而言，涉及一种氟碳涂层涂布液及使用该涂层的太阳能背板。

背景技术：

在光伏电池(太阳能电池)组件中，背板作为一种封装辅材，其性能对组件户外使用具有至关重要的作用。在制造器件过程中，都会有一道层压工艺，将背板，电池片，玻璃封装完成。而背板与电池片之间主要依靠中间的乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva层)粘结完成。背板与eva的封装强度对组件户外使用非常重要。一般情况下认为，内层材料需要用膜材料，比如pe类材质才能做到高封装强度。

氟碳涂层用作背板的内层，作为一种常见的材料，已经在光伏背板中广泛使用。但是现有多数专利并未对内氟碳层与eva封装强度作为重点突出研究。因为氟碳涂料具有配方可控性强，涂布操作简便，产品成本低等优势，开发新型的高封装强度配方对光伏背板(也称为太阳能背板)的应用具有重要意义。

技术实现要素：

为了提高现有太阳能背板的氟碳涂层的封装强度，本发明提供一种氟碳涂层涂布液及使用该涂层的太阳能背板。针对目前背板测试的封装强度测试标准，本发明提供的氟碳涂层涂布液形成的氟碳涂层具有高封装强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。

本发明提供一种氟碳涂层涂布液，包含40％～70％的氟碳树脂，20％～40％的二氧化钛，1％～5％消光粉，0.2％～0.8％的添加剂，1％-5％的附着力促进树脂，和3％～10％的异氰酸酯，前述原料的总量为100％，将前述原料溶于有机溶剂中形成涂布液，涂布液的固含量为40％～60％，所述的百分比均为重量百分比。

将各个组分限定在上述含量范围内，可以使氟碳树脂在高温条件下初步反应，再经历50℃，48小时条件熟化，涂布液在pet基材表面形成一层高致密的氟碳涂层，该氟碳涂层在与eva层压过程中可以表现出优异的封装强度，并在经历湿热老化测试后依旧保持高封装强度。

进一步的，所述附着力促进树脂选自热塑性树脂。

进一步的，所述附着力促进树脂选自热塑性聚氨酯树脂。

所述氟碳涂层涂布液又称为氟碳涂料，也简称为氟碳涂布液。

所述氟碳涂层涂布液涂布并固化后形成氟碳涂层。

将氟碳涂布液的配比限定在上述范围内，对熟化完成后氟碳层以及对应的太阳能背板的封装强度具有更优的管控性质，使得最终太阳能背板产品能满足高封装强度的品质要求。

进一步的，所述氟碳涂布液的固含量优选为45％～55％。

将上述氟碳涂布液固含量限定在该范围，有利于氟碳层均匀的涂布在基材表面。

进一步的，所述氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、或聚六氟丙烯中的一种或至少两种的组合。

所述氟碳树脂利用氟碳键具有高键能的特点，可以实现耐候性的特点。

进一步的，所述氟碳树脂是热固化型树脂。

所述氟碳树脂由大金氟化工有限公司提供。

进一步的，所述二氧化钛是金红石型的，对耐uv特性具有优异表现。

进一步的，所述二氧化钛是杜邦提供的。

进一步的，所述的消光粉选自二氧化硅粒子。

进一步的，所述二氧化硅粒子是格雷斯公司提供的。

进一步的，所述添加剂用于改性氟碳树脂。所述添加剂选自聚丙烯酸酯。

所述的聚丙烯酸酯添加剂主要用于调控氟碳涂料的耐候性后的粘接力(表征为测试高温高湿后的附着力和封装强度)。

所述聚丙烯酸酯是毕克化学提供的。

进一步的，所述的附着力促进树脂选自热塑性聚氨酯树脂，利用其在层压高温过程中可以进一步与eva表面参与反应键合，形成高封装强度。

所述的热塑性聚氨酯树脂由禾大化学公司提供的。

进一步的，所述的异氰酸酯为固化剂。

进一步的，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯三聚体或多聚体，六亚甲基二异氰酸酯三聚体或多聚体，或异氟尔酮二异氰酸酯三聚体或多聚体。

进一步的，所述的异氰酸酯由拜耳公司提供。

氟碳涂层涂布液包含有机溶剂。所述有机溶剂选自乙酸乙酯，乙酸丁酯，丁酮，或环己酮中的一种或至少两种的组合。

进一步的，所述氟碳涂布液包含40％～57.4％的氟碳树脂，29％～40％的二氧化钛，2％～5％的消光粉，0.4％～0.8％的聚丙烯酸酯，3％-5％的附着力促进树脂，3％～9.6％的异氰酸酯，前述原料的总量为100％，将前述原料溶于有机溶剂中形成涂布液，涂布液的固含量为45％～60％。上述技术方案包括实施例1-2、4、6-7。

进一步的，所述氟碳涂布液包含55％～57.4％的氟碳树脂，29％～31％的二氧化钛，2％～3％的消光粉，0.5％～0.7％的聚丙烯酸酯，3％-3.5％的附着力促进树脂，和7％～7.5％的异氰酸酯，前述原料的总量为100％，将前述原料溶于有机溶剂中形成涂布液，涂布液的固含量为45％～55％。上述技术方案包括实施例2、6、7。

将氟碳涂料配方限定在上述优选参数范围内，可以保证该涂层具有高封装强度，并且在湿热老化后依旧可以保持高强度。

本发明还提供一种太阳能背板，所述太阳能背板包括氟碳涂层，基材，胶黏剂，氟膜层。所述的氟碳涂层包括氟碳树脂、二氧化钛、消光粉、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯树脂、异氰酸酯等。

进一步的，所述基材为半透明的基材，所述基材层的材料选自聚对苯二甲基乙二醇酯(pet)。

进一步的，所述的胶黏剂选自聚酯型胶黏剂。

进一步的，所述的氟膜层选自pvf膜或pvdf膜。

进一步的，在制备过程中，所述的氟碳涂层材料先配置成氟碳涂布液，包含40％～70％的氟碳树脂，20％～40％的二氧化钛，1％～5％消光粉，0.2％～0.8％的添加剂，1％-5％的附着力促进树脂，3％～10％的异氰酸酯，控制固含量在40％～60％，所述的百分比均为重量百分比。

进一步的，所述太阳能背板依次包括氟碳涂层、基材层、胶黏剂层和氟膜层。

进一步的，所述太阳能背板由内到外依次包括氟碳涂层、基材层、胶黏剂层和氟膜层。

所述氟碳涂层由本发明所述的涂布液涂布在基材层上并固化后形成。

在使用过程中，上述太阳能背板的氟碳涂层与eva粘合，并进一步封装电池片。所述氟碳涂层为背板的内层，氟膜层为外层。

进一步的，所述氟碳涂层(简称氟碳层)的厚度为10～20μm；所述基材层厚度为250～300μm；所述胶黏剂层的厚度为6～10μm；所述氟膜层的厚度为16～38μm。

进一步的，所述的胶黏剂层厚度为6～8μm；所述的氟膜层厚度为20～25μm。

进一步的，所述氟碳涂层的厚度优选为16～20μm。

进一步的，所述氟碳涂层的厚度优选为16～19μm。

进一步的，所述基材层厚度为250～275μm。

进一步的，所述基材层厚度为275μm。

本发明提供的太阳能背板可用于光伏组件的最外层背板封装材料。

本发明提供的太阳能背板的制备方法包括以下步骤：

将氟碳层涂布液涂布在基材表面，放置在循环烘箱热固化处理，形成氟碳涂层；然后在基材另一面涂布胶黏剂层，放置在循环烘箱中干燥，贴合氟膜层；最后做一次熟化反应。

进一步的，循环烘箱干燥的温度为150℃，时间为2分钟。

进一步的，胶粘层的干燥温度为90℃，时间为2分钟。

进一步的，熟化反应温度为50℃，时间为48小时。

进一步的，基材为勤邦公司提供的型号kp20基材。所述基材又称为pet基材。

上述涂布工艺、热熟化工艺、贴合工艺，可以根据现有技术进行设定。

在将氟碳涂布液涂布在基材表面之前，上述制备方法还包括将氟碳涂料配置成氟碳涂布液的步骤。

本发明提供的氟碳层涂布液中的氟碳树脂与二氧化钛含量对紫外老化性和湿热老化性有重要影响，添加的附着力促进剂热塑型聚氨酯可以在层压高温过程中进一步加强与eva之间的键合能力，从而提高背板的封装强度。

与现有技术相比，本发明提供的氟碳涂层涂布液形成的氟碳涂层具有高封装强度。本发明提供的太阳能背板具有优秀的耐候性和使用寿命长。

本发明提供的氟碳涂层和太阳能背板实现了如下技术效果：

1、将上述氟碳层涂布液固化成氟碳层后，可以实现耐老化、高封装强度的太阳能背板内层材料。

2、将上述氟碳涂布液固化成氟碳层后，搭配合适的氟膜粘结得到太阳能背板，太阳能背板可以实现封装强度与pe膜类似的效果，并且满足各项老化性能测试，符合户外老化测试需求。

附图说明

图1为本发明提供的太阳能背板的结构示意图。

其中，10、氟膜层；20、胶粘层(胶黏剂层)；30、基材层；40、氟碳层

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，所述太阳能背板由内到外依次包括氟碳涂层40、基材层30、胶黏剂层20和氟膜层10。

本发明提供的太阳能背板膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将氟碳层涂布液涂布在基材表面，放置在循环烘箱固化处理，形成氟碳层；(2)将涂过氟碳层的半成品基材另一面涂布胶粘层，胶粘层放置在循环烘箱干燥处理，再复合氟膜层；(3)将太阳能背板成品熟化反应；(4)将太阳能背板与eva层压制备模拟测试封装强度。

进一步的，(1)过程中氟碳层处理的循环烘箱干燥的温度为150℃，时间为2分钟；

进一步的，(2)过程胶黏剂干燥的循环烘箱温度为90℃，时间为2分钟；

进一步的，(3)过程的熟化处理温度为50℃，时间为48小时。

进一步的，(4)过程的层压参数建议为温度145℃，抽真空6分钟，放气30秒，层压压力0.1mpa，层压12分钟。

进一步的，选择的层压eva是福斯特公司提供的f806。

进一步的，选择的基材为勤邦公司提供的型号kp20基材。所述基材又称为pet基材。

在将氟碳层涂布液涂布在基材表面之前，上述制备方法还包括将氟碳层配置成氟碳层涂布液的步骤。

本发明提供的太阳能背板进行下述测试：

氟碳层的附着力：按照gb1720-1979《漆膜附着力测定法》的标准，测试太阳能背板中氟碳层对基材的附着力，其中100/100代表不脱膜，90/100代表脱落10％。

封装强度测试：按照gb/t31034-2014《晶体硅太阳能电池组件用绝缘背板》的标准，测试氟碳层与eva的粘接强度，采用180°剥离力测试方法进行。粘接强度越高，说明封装强度越高。

quv老化处理：按照gb/t31034-2014《晶体硅太阳能电池组件用绝缘背板》的标准，用紫外老化灯处理，累积紫外能量达到90kwh/m²，取出样品观察外观。

湿热老化处理：按照gb/t31034-2014《晶体硅太阳能电池组件用绝缘背板》的标准，在高温高湿箱体内设置温度为85℃，湿度为85％，累积时间为2000h，取出样品观察外观是否气泡变色，并测试附着力，封装强度。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的氟碳层涂布液和太阳能背板。

实施例1

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将40％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，40％的金红石型二氧化钛，5％的二氧化硅消光粉，0.4％聚丙烯酸酯添加剂，5％的热塑性聚氨酯树脂(附着促进树脂)，9.6％的异氰酸酯固化剂。将上述原料(包括树脂，消光粉，二氧化钛等)分散在有机溶剂中，形成固含量48％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯由毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂布液涂在250μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳涂层的厚度为20μm。

制得的太阳能背板膜的性能测试结果见表1。

实施例2

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将57％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，30％的金红石型二氧化钛，2％的二氧化硅消光粉，0.5％聚丙烯酸酯添加剂，3％的热塑性聚氨酯树脂，7.5％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量50％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳涂层的厚度为16μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

实施例3

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将50％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，33％的金红石型二氧化钛，3％的二氧化硅消光粉，0.2％聚丙烯酸酯添加剂，3.8％的热塑性聚氨酯树脂，10％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量56％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在300μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为15μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

实施例4

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将48％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，39.4％的金红石型二氧化钛，4％的二氧化硅消光粉，0.8％聚丙烯酸酯添加剂，4.8％的热塑性聚氨酯树脂，3％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量60％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为18μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

实施例5

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将70％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，20％的金红石型二氧化钛，1％的二氧化硅消光粉，0.3％聚丙烯酸酯添加剂，1％的热塑性聚氨酯树脂，7.7％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量40％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在300μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为10μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

实施例6

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将57.4％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，29％的金红石型二氧化钛，2.5％的二氧化硅消光粉，0.6％聚丙烯酸酯添加剂，3.5％的热塑性聚氨酯树脂，7％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量45％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为19μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

实施例7

本实施例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将55％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，31％的金红石型二氧化钛，3％的二氧化硅消光粉，0.7％聚丙烯酸酯添加剂，3％的热塑性聚氨酯树脂，7.3％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量55％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为17μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

对比例1

本对比例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将60％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，30％的金红石型二氧化钛，2％的二氧化硅消光粉，0.5％聚丙烯酸酯添加剂，7.5％的异氰酸酯，不含附着力促进树脂。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量50％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在250μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为16μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

对比例2

本对比例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将40％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，30％的金红石型二氧化钛，2％的二氧化硅消光粉，0.5％聚丙烯酸酯添加剂，20％的热塑性聚氨酯树脂，7.5％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量48％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为16μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

对比例3

本对比例提供的氟碳涂布液制备方法包括：

将57％的聚四氟乙烯类型氟碳树脂，30％的金红石型二氧化钛，2％的二氧化硅消光粉，0.5％聚丙烯酸酯添加剂，3％的热固性聚氨酯树脂，7.5％的异氰酸酯。将上述原料分散在有机溶剂中，形成固含量50％的氟碳涂布液。其中聚四氟乙烯类型氟碳树脂由大金氟化工提供，二氧化钛由杜邦公司提供，消光粉由格雷斯有限公司提供，聚丙烯酸酯有毕克化学提供，热塑性聚氨酯树脂是禾大化学提供的，异氰酸酯由拜耳公司提供，有机溶剂为乙酸丁酯。

将涂层涂在275μm的pet基材上。

干燥固化后形成的氟碳层的厚度为16μm。

制得的氟碳涂层的性能测试结果见表1。

表1实施例1至7和对比例1至3中的太阳能背板膜的主要性能测试

从表1中可以看到，添加附着力促进剂(即附着力促进树脂)对封装强度有极大的改进。当不添加的时候，初始封装强度不可能达到100n/cm以上，如对比例1。但是该促进剂的添加量也不可以过多，一旦太多可能对最终耐候性后的封装强度以及附着力有影响。这是因为该促进剂本身是聚氨酯组分，在耐候性方面比氟碳树脂差，经过高湿热处理后容易发生涂层掉落或者层压后分离的情况，如对比例2。而改用另一种热固型聚氨酯树脂，如对比例3所示，性能达不到热塑性树脂要求。因为热固型树脂在熟化过程中已经完成了交联反应，在层压过程中不可能再发生进一步热熔与eva键合反应，而热塑性树脂有进一步热熔反应的特点，所以在对封装强度改性方面，必须用热塑性树脂。

本发明提供的太阳能背板具有高封装强度，同时可以保证封装强度在湿热老化测试过程符合标准。其中实施例1、2、4、6-7提供的氟碳层性能较好，氟碳层不脱落，初始封装强度至少有115n/cm，在quv测试90kwh/㎡后均无明显外观变化，经历高湿热老化测试封装强度至少有84n/cm。特别的，实施例2、6、7提供的氟碳层性能最好，氟碳层不脱落，初始封装强度至少有115n/cm，在quv测试90kwh/㎡后均无明显外观变化，经历高湿热老化测试封装强度至少有88n/cm。

以上仅为本发明专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。