太阳能电池绝缘背材及太阳能电池组件的制作方法

专利名称:太阳能电池绝缘背材及太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种太阳能电池绝缘背材及太阳能电池组件，所述的太阳能电池绝缘背材包括含氟膜层、胶黏剂层、基层、粘结层，所述基层与粘结层之间形成有等离子体接枝处理层。本实用新型具有优异的粘结性、绝缘性和水汽阻隔性。本实用新型通过对基层进行等离子体处理或电晕处理，使基层表面刻蚀活化并进一步与粘结层之间形成微观无界面的一体化接枝共聚物层，即等离子体接枝处理层，其解决了传统物理复合技术带来的使用分层和返工应用分层的问题。含有本实用新型的太阳电池绝缘背板的太阳能电池组件具有抗酸碱、盐雾腐蚀、耐湿热老化、抗紫外老化、耐风沙侵蚀的性能，可应用于各种气候条件下的太阳电池组件封装。
【专利说明】太阳能电池绝缘背材及太阳能电池组件

【技术领域】
[0001] 本实用新型属于太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池绝缘背材及含有该太 阳能电池绝缘背材的太阳能电池组件。

【背景技术】
[0002] 太阳能电池组件为多层结构，由玻璃、胶层、电池片、胶层、背材依次层压封装而 成。其中太阳能绝缘电池背材，位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，具 有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。背板的好坏，直接影响太阳能电池的整体性、机械强 度、阻水性能和耐老化性能。现有技术中太阳能电池绝缘背材主要采用双面复合的五层结 构和双面涂覆的三层结构，应用于太阳能电池组件的封装。
[0003] 目前采用双面复合的五层结构较常用的结构为TPT结构，主要供应商和产品有美 国杜邦公司的Tedler背板，比较常用的结构为TPT结构，其中T指杜邦公司的Tedler薄 膜，成分为聚氟乙烯，P指聚对苯二甲酸二醇酯（PET)薄膜，TPT为PVF/PET/PVF结构，由于 含有氟，Tedler膜具有特殊的结构稳定性，目前杜邦公司该产品已经开发出第三代Tedler 产品，其是所含氟材料中成本最低的。为了更多的降低成本，美国的Madico公司发明了 TPE结构背板，E指乙烯-醋酸乙烯树脂（EVA)薄膜，TPE为PVF/PET/EVA结构。现有技术 中无论是TPT结构还是TPR结构或其他类似结构膜层，各膜层结构通常通过合适的胶粘剂 粘合。例如，中国专利申请号为201220042616. 1的专利，公开了一种含氟高耐候型太阳电 池背膜，包括基材，在所述基材的一面设置有含氟涂层或含氟聚合物薄膜，在基材的另一面 设置聚烯烃层；所述基材和含氟涂层或含氟聚合物薄膜之间由第一粘结层连接，所述基材 和聚烯烃层之间由第二粘结层连接。上述结构背膜虽然具有优异的耐水解性能、电气绝缘 性能、力学性能。但在制备该结构太阳能电池背膜时，各层间的粘结均使用复合工艺，存在 工序复杂，生产周期长的缺点。同时由于氟材料本身特性，存在表面能高，表面憎水，粘结性 差的特点，因此也使得含氟材料同基层的粘结加工工艺更复杂，且具有导热效率差、反光率 低、耐候性差的缺点。
[0004] 为了解决上述技术问题，提_电池片的使用寿命，提_背材的整体性能，提供一 种低成本，生产周期较短且导电率高、反光率高、耐老化性能好的太阳电池背膜，现有技术 中出现大量针对太阳电池背膜的结构及工艺进行改进的方案。例如，中国专利申请号为 201220644624.3的专利，公开了一种太阳能电池背膜及太阳能电池组件，该太阳能电池背 膜为四层结构，包括自上而下依次设置的耐候膜层、高分子胶黏剂层、基层以及耐候涂层， 其中：基层为PET基层，耐候膜层与基层之间通过高分子胶黏剂层相粘接，耐候涂层则是直 接形成在基层上的涂层，代替了使用粘结剂复合，简化了生产工艺。耐候涂层由聚四氟乙烯 树脂、聚三氟氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂或硅橡胶构成。但该发明需要多次 涂覆耐候涂层以避免针孔，由此带来了几次涂覆耐候涂层，使得耐候涂层同基层间附着力 不够，同时很难避免涂覆产生的针孔问题。又如，中国专利申请号为201210382654. 6的专 利，公开了一种耐候性能优良的太阳能电池背板，所述电池背板为四层结构，所述四层结构 由上至下依次为：含氟复合膜、胶层、PET薄膜和含氟树脂薄膜层。该发明在PET薄膜进行 预处理后，在PET薄膜的一侧涂覆含氟树脂，加热干燥后形成含氟树脂薄膜层。预处理可降 低材料的表面能，使PET薄膜与含氟树脂薄膜层更易粘结，预处理可通过等离子处理或表 面电晕处理，但两层间属于简单的物理复合，虽然含氟复合膜能够抵抗紫外线幅照等损伤， 保证背板具备优异的耐侯性能，但若长期应用于光照强烈、潮湿或干旱的气候环境中，易产 生分层和返工应用分层的现象，不能够有效保护电池片，降低了电池片的使用寿命且所组 成的太阳能电池组件整体性能及机械强度较低。
[0005]因此，制备出一种整体性能更好并能够高效保护电池片，且具有优异粘结性能的 太阳能电池背板，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。 实用新型内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有优 异粘接性能，同时具有良好的绝缘性能和耐候性能的太阳能电池绝缘背材，该太阳能电池 绝缘背材采用化学复合技术，实现了基层与粘结层间的复合，解决了在使用太阳能电池组 件时存在分层和返工应用分层的问题，有效的保护了电池片，提升了太阳能电池组件的使 用寿命。
[0007] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0008] -种太阳能电池绝缘背材，所述的太阳能电池绝缘背材由上至下依次包括含氟膜 层、胶黏剂层、基层、粘结层，所述基层与粘结层之间形成有等离子体接枝处理层，所述含氟 膜层与所述胶黏剂层的厚度比为1 : 5?5 : 1。
[0009]所述的粘结层为含氟合金树脂、聚酯树脂或丙烯酸树脂中的任一种或几种组合 物。
[0010] 所述的含氟合金树脂为四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯基酯共聚物、 三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物或三氟氯乙烯-乙烯基酯共聚物中的任一种或几种组合物。
[0011] 所述的等离子体接枝处理层为-0H羟基、-C00H羧基、-NH2氨基、-C0羰基中的任 一种或几种化学基团与硅氧烷或硅烷形成的接枝共聚物。
[0012] 所述的硅氧烷为烯丙基硅氧烷、乙烯基硅氧烷、含氟硅氧烷中的任一种。
[0013]所述粘结层厚度为5iim?25iim，优选厚度为lOiim?20iim;所述的等离子体接 枝处理层厚度为0. 001 U m?10 y m，优选厚度为0. 01 y m?0. 3 y m ;所述太阳能电池绝缘 背材的厚度为100 U m?450 y m，优选厚度为150 y m?350 y m。
[0014] 一种太阳能电池绝缘背材的加工工艺，包括三种工艺方法，其中，方法一包括以下 步骤：
[0015] 步骤一：在基层的任一表面进行等离子体处理或电晕处理；
[0016] 步骤二：将含氟合金树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任一种或几种组合物复合 在等离子体处理或电晕处理的基层表面，然后在20°c?150°C条件下进行微波处理或加 热处理6?15分钟，形成粘接层，同时基层与粘结层之间发生分子迁移，基层中的-0H羟 基、-C00H羧基、-NH 2氨基、-C0羰基中的一种或几种化学基团与粘结层中的硅氧烷或硅烷 发生化学接枝反应形成等离子体接枝处理层；
[0017] 步骤三：在基层未进行等离子体处理或电晕处理的表面涂覆胶黏剂，将含氟膜层 复合在胶黏剂表面，在35°C?70°C条件下熟化30?60小时，形成含氟膜层和胶黏剂层。
[0018]方法二包括以下步骤：
[0019]步骤一：在基层的任一表面进行等离子体处理或电晕处理；
[0020] 步骤二：在基层未进行等离子体处理或电晕处理的表面涂覆胶黏剂，将含氟膜层 复合在胶黏剂表面，在35°C?70°C条件下熟化30?60小时，形成含氟膜层和胶黏剂层；
[0021] 步骤三：将含氟合金树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任一种或几种组合物复合 在等离子体处理或电晕处理的基层表面，然后在20°c?150°C条件下进行微波处理或加 热处理6?15分钟，形成粘接层，同时基层与粘结层之间发生分子迁移，基层中的-0H羟 基、-C00H羧基、-NH 2氨基、-C0羰基中的一种或几种化学基团与粘结层中的硅氧烷或硅烷 发生化学接枝反应形成等离子体接枝处理层。
[0022] 方法三包括以下步骤：
[0023]步骤一：在基层的任一表面进行等离子体处理或电晕处理；
[0024]步骤二：将含氟合金树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任一种或几种组合物复合 在等离子体处理或电晕处理的基层表面，同时在基层未进行等离子体处理或电晕处理的表 面涂覆胶黏剂，将氟膜复合在胶黏剂表面，然后先经过20°C?150°C条件下进行微波处理 或加热固化处理6?15分钟，形成粘结层，同时基层与粘结层之间发生分子迁移，基层中 的-0H羟基、-C00H羧基、_NH 2氨基、-C0羰基中的一种或几种化学基团与粘结层中的硅氧 烷或硅烷发生化学接枝反应形成等离子体接枝处理层；在另外一面形成胶黏剂层和含氟膜 层；再经过35°C?70°C条件下熟化30?60小时，使各层进一步固化，组成太阳能电池绝缘 背材。
[0025]上述三种方法所制备出的太阳能电池绝缘背材，在其粘结层中未粘接面进行等离 子体处理或电晕处理。
[0026] 太阳能电池绝缘背材的粘结层的未粘接面进行等离子体处理或电晕处理后，使粘 结层未粘接面表面刻蚀活化，降低粘结层的未粘接面的表面能，使粘结层与密封材料更易 粘结。提高了本实用新型太阳能电池组件的整体性和机械性能。
[0027]一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括依次层叠的透光层、密封材料、电 池片、密封材料和太阳能电池绝缘背材，所述的太阳能电池绝缘背材为上述所述的太阳能 电池绝缘背材。
[0028] 化学接枝反应是指大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应， 所形成的产物称作接枝共聚物。接枝共聚物的性能决定于主链和支链的组成，结构，长度以 及支链数。长支链的接枝物类似共混物，支链短而多，大接枝物则类似无规共聚物。通过共 聚，将两种性质不同的聚合物接枝在一起，形成性能特殊的接枝物。本实用新型在对基层进 行等离子体处理或电晕处理后，通过微波处理条件，实现基层与粘结层间的分子迁移，发生 化学接枝反应，使基层中的-0H羟基、-C00H羧基、_NH 2氨基、-C0羰基中的一种或几种化学 基团与粘结层中的硅氧烷或硅烷发生聚合形成接枝共聚物层，相当于一种一体化的高分子 组合物层，即形成了等离子体接枝处理层。
[0029] 由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
[0030] 1、本实用新型的太阳能电池绝缘背材及组件，其抗UV紫外老化性能优越，不仅可 以应用于一般的户外环境，还可以应用到光照强烈的沙漠地带；水汽阻隔性能优越，可有效 防止空气中的水汽进入太阳电池组件内部，造成组件绝缘失效和加速老化；抗酸碱、盐雾 腐蚀，可应用于海洋气候和草原气候的太阳电池组件封装使用。
[0031] 2、本实用新型在基层与粘结层之间形成有等离子体接枝处理层，使得基层与粘结 层形成一体化的化学键合，两层之间发生化学接枝反应，增加了两层间的粘结性和阻隔性， 解决了传统物理复合技术带来的使用分层和返工应用分层的问题。
[0032] 3、含有本实用新型的太阳能电池绝缘背材的太阳能电池组件，其中的粘结层与太 阳能电池组件中的封装材料有绝佳的粘结强度。

【附图说明】

[0033] 图1本实用新型一种太阳能电池绝缘背材截面示意图。
[0034] 图2本实用新型一种太阳能电池组件截面示意图。
[0035]图中：1_氟膜层、2-胶黏剂层、3-基层、4-等离子体接枝处理层、5-粘结层、6-透 光层、7-密封材料、8-电池片、9-密封材料、10-太阳能电池绝缘背材。

【具体实施方式】：
[0036] 如图1所示，本实用新型提供一种太阳能电池绝缘背材10,由上至下依次为含氟 膜层1、胶黏剂层2、基层3、等离子体接枝处理层4、粘结层5。本实用新型的太阳能电池绝 缘背材10,具有优异的粘结性、绝缘性和水汽阻隔性，且在基层3中的-0H羟基、-C00H羧 基、_NH 2氨基、-C0羰基等化学基团与粘结层5中的硅氧烷或硅烷发生化学接枝反应形成高 分子组合物层，该层为一体化混合的接枝共聚物，即等离子体接枝处理层4,实现了基层3 与粘结层5间的一体化化学键合，增加了各之间的粘结性和阻隔性。本实用新型采用化学 复合技术复合基层3与粘结层5,通过等离子体工艺形成微观无界面的一体化混合接枝共 聚物层，解决了传统物理复合技术带来的使用分层和返工应用分层的问题。
[0037] 本实用新型所述的粘结层5厚度为5 ii m?25 ii m，优选厚度为10 ii m?20 ii m;具 体数值可以为5 ii m、8 ii m、10 ii m、12 ii m、15 ii m、20 ii m、25 ii m，这里厚度的选择，要满足各 层之间粘结的需求，同时要提高背膜的整体性能。
[0038] 等离子体接枝处理层4厚度为O.OOliim?lOiim，优选厚度为O.OOliim? 0? 3 u m。具体数值可以为 0? 001 u m、0. 002 u m、0. 01 u m、0. 05 u m、0. 15 u m、0. 20 u m、 0. 25 ii m、0. 30 ii m。该尺寸的等离子体接枝处理层4厚度更能满足需要。
[0039] 所述太阳能电池绝缘背材10厚度为100 iim?450 iim，优选厚度为150 iim? 350 u m，具体数值可以为 155 u m、200 u m、250 u m、300 u m、325 u m、400 u m、425 u m。上述尺 寸的选择更能满足背膜的耐候性需要，使得耐候性更好。
[0040] 所述含氟膜层与所述胶黏剂层的厚度比为1 : 5?5 : 1 ;优选地，所述含膜涂层 与所述胶黏剂层的厚度比为1 : 3?3 : 1;更优选地，所述含氟膜层与所述胶黏剂层的厚 度比为2 : 1.
[0041] 如图2所示，本实用新型还提供一种含有上述太阳能电池绝缘背板10的太阳能电 池组件，包括依次层叠的透光层6、密封材料7、电池片8、密封材料9和太阳能电池绝缘背材 10。太阳能电池绝缘背材10的粘结层5同密封材料9层叠。所述太阳能电池绝缘背材为 本实用新型提供的太阳能电池绝缘背材10。
[0042]实施例1
[0043] 本实用新型提供一种太阳能电池绝缘背材，具体制备工艺为：
[0044] (1)在基层3的任一表面进行等离子体处理或电晕处理；
[0045] (2)将四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯基酯共聚物、三氟氯乙烯-乙 烯基醚共聚物或三氟氯乙烯-乙烯基酯共聚物中的任一种或几种组合，作为含氟合金树脂 备用；
[0046] (3)将制备好的含氟合金树脂、聚酯树脂或丙烯酸树脂中的任一种或几种组合物 复合在基层进行等离子体处理或电晕处理的表面，然后经过在20°C条件下进行微波处理或 加热固化处理15分钟，形成粘结层5,同时形成等离子体接枝处理层4 ;
[0047] (4)在基层3的未进行等离子体处理的表面涂覆胶黏剂，将氟膜复合在胶黏剂表 面，在70°C条件下熟化30小时固定，形成胶黏剂层2和含氟膜层1，组成太阳能电池绝缘背 材；
[0048] (5)在太阳能电池绝缘背材10的粘结层5未粘接面进行等离子体处理或电晕处 理。
[0049] 其中，数值选择可以根据各层的材料不同，选用不同的加热温度和时间。另外，力口 热温度越高，所采用的加热时间越短。
[0050] 本实用新型提供一种含有上述太阳能电池绝缘背材10的太阳能电池组件，具体 制备工艺为：依次按照透光层6、密封材料7、电池片8、密封材料9和太阳能电池绝缘背材 10的顺序进行层叠和外观检查，太阳能电池绝缘背材10的粘结层5同密封材料9层叠，其 中密封材料9为EVA，太阳能电池绝缘背材10的粘结层5未粘接面进行等离子体处理或电 晕处理后，使粘结层未粘接面表面刻蚀活化，降低粘结层5未粘接面的表面能，使粘结层5 与密封材料9EVA更易粘结。提高了本实用新型太阳能电池组件的整体性和机械性能。将 层叠后的模组送入层压机进行层压，层压参数根据EVA的流化特性进行设定，通常为150°C 下层压20分钟。最后将层压完成的模组进行安装金属边框、安装接线盒并进行功率测试和 外观检查。
[0051] 上述太阳能电池组件的功率参数如下：
[0052]
[0053] 实施例2

【权利要求】
1. 一种太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的太阳能电池绝缘背材由上至下依次 包括含氟膜层、胶黏剂层、基层、粘结层，所述基层与粘结层之间形成有等离子体接枝处理 层，所述含氟膜层与所述胶黏剂层的厚度比为1 : 5?5 : 1。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的粘结层为含氟合 金树脂、聚酯树脂或丙烯酸树脂中的任一种或几种组合物。3. 根据权利要求2所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的含氟合金树脂为 四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯基酯共聚物、三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物或 三氟氯乙烯-乙烯基酯共聚物中的任一种或几种组合物。4. 根据权利要求1所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的等离子体接枝处 理层为-OH羟基、-COOH羧基、-NH2氨基、-CO羰基中的任一种或几种化学基团与硅氧烷或 硅烷形成的接枝共聚物。5. 根据权利要求4所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的硅氧烷为烯丙基 硅氧烷、乙烯基硅氧烷、含氟硅氧烷中的任一种。6. 根据权利要求1所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的粘结层厚度为 5 μ m ?25 μ m〇7. 根据权利要求1所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的等离子体接枝处 理层厚度为〇· 001 μ m?10 μ m。8. 根据权利要求1所述的太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的太阳能电池绝缘 背材的厚度为100 μ m?450 μ m。9. 一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括依次层叠的透光层、密封材料、电池 片、密封材料和太阳能电池绝缘背材，其特征在于：所述的太阳能电池绝缘背材为权利要求 1?8任一项所述的太阳能电池绝缘背材。
【文档编号】H01L31-049GK204271099SQ201420707586
【发明者】林建伟, 夏文进, 张育政 [申请人]苏州中来光伏新材股份有限公司