防老化太阳能电池背板及其制备方法

防老化太阳能电池背板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种防老化太阳能电池背板及其制备方法，该防老化太阳能电池背板包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙酮铕10～30份、二氧化钛60～80份、甲基丙烯酸酯50～70份、间甲基苯乙烯30～60份、乙烯甲基醚10～50份、乙酸异丙酯20～70份、邻苯二甲酸酐30～70份、聚四氟乙烯30～70份。制备方法：将各组分混合均匀，干燥，加热，挤出造粒，制成耐候膜；基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板；冷处理20～30min；热处理1～2h。本发明热收缩率小，尺寸稳定，外界环境变化时性能稳定，湿热条件下不易脱层变黄。
【专利说明】防老化太阳能电池背板及其制备方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池背板领域，尤其涉及一种防老化太阳能电池背板及其制备 方法。

【背景技术】
[0002] 太阳能背板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。一般具有三层结构，外层保护层具有良好的抗环境侵蚀能力。太 阳电池背膜主要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。含氟背膜表面的氟材料由于氟元素电 负性大，范德华半径小，碳氟键键能极强（高达485KJ/mol)，且其独特的氟化链整体结构中 的螺旋形棒状分子紧密、刚硬、表面平滑，使得氟树脂的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化 学药品性等各项性能均十分优越。氟树脂的优异特性使得含氟材料(氟膜或氟碳涂料)具有 优异的耐侯性能，可保障长期户外使用的可靠性。作为对外部环境与太阳电池内部起阻隔 作用的背膜，其与外部接触的空气面以及与EVA结合的粘结面(光照面）遭受着主要的老化 作用。然而，由于目前背膜开发生产企业考虑到双面含氟材料给整个背膜生产造成的成本 压力，厂商采用了 EVA材料(或其他烯烃聚合物）替代双面含氟的TPT结构背膜中EVA粘结 面(光照面）的氟材料，从而出现了单面含氟的TPE结构的背膜。此类TPE结构的背膜在与 组件封装用EVA胶膜粘结后，由于其光照面无含氟材料，对背膜的PET主体基材进行有效保 护，组件安装后背膜无法经受长期的紫外老化考验，在几年之内组件就会出现背膜黄变、脆 化老化等不良现象，严重影响组件的长期发电效能，因此单面含氟的TPE结构的背膜是不 适用于晶硅太阳电池组件的封装使用的。
[0003] 申请号为2011104424470，名称为"太阳能电池背板及其制备方法"的中国专利申 请公开了一种太阳能电池背板及其制备方法，该太阳能电池背板原料组成按重量配比为聚 偏二氟乙烯8-12份，改性PE8-12份，改性EVA40-60份，钛白粉0. 5-2份，其制备备步骤包 括：原料混合、分类烘干和微层共挤。该发明太阳能电池背板所需的原材料无需进口，且采 用流延复合工艺进行太阳能电池背板的制作，制作工艺简单，不仅产品的性能好，且制造成 本低。该发明太阳能电池背板与EVA的粘结强度、与硅胶的剥离强度、水蒸气透过率、击穿 电压等技术指标优于传统涂布复合工艺生产的太阳能电池背板。但是该发明受热易变形， 性能不稳定。
[0004] 申请号为2014100071100,名称为"耐湿热太阳能电池背板及其制造方法"的中国 专利申请公开了耐湿热太阳能电池背板，包括依次复合的耐候层、连接层、结构增强层和反 射层，耐候层为PET膜，或由无机材料和热稳定剂改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成；结构 增强层由聚丙烯、改性聚丙烯、或者合金制成，所述合金为聚丙烯与工程塑料的合金，或者 为改性聚丙烯与工程塑料的合金。该发明的太阳能电池背板，以耐候PET膜代替传统的氟 膜材料作为耐候层，不仅能保证耐候性能，而且成本大大降低。同时以聚丙烯代替传统的 PET材料作为结构增强层，避免了传统PET结构增强层耐湿热水解性能差，在长期湿热环境 使用中会脆化开裂的问题，从而能配合PET耐候层进一步提高背板的耐湿热老化性能。但 是该发明耐候层性能有所提高，但是太阳能背板的整体耐湿热老化性能不强，连接层、反射 层容易变黄老化。


【发明内容】

[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供一种防老化太阳能电池背板及其制备方法，防 老化太阳能电池背板热收缩率小，尺寸稳定。
[0006] 本发明采用以下技术方案： 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜， 所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙 酮铕10?30份、二氧化钛60?80份、甲基丙烯酸酯50?70份、间甲基苯乙烯30?60 份、乙烯甲基醚10?50份、乙酸异丙酯20?70份、邻苯二甲酸酐30?70份、聚四氟乙烯 30?70份。
[0007] 作为对本发明的进一步改进，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙酮铕 15?25份、二氧化钛70?78份、甲基丙烯酸酯55?65份、间甲基苯乙烯40?50份、乙 烯甲基醚20?40份、乙酸异丙酯30?60份、邻苯二甲酸酐40?60份、聚四氟乙烯40? 60份。
[0008] 作为对本发明的进一步改进，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙酮铕 20份、二氧化钛70份、甲基丙烯酸酯60份、间甲基苯乙烯40份、乙烯甲基醚30份、乙酸异 丙酯50份、邻苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
[0009] 作为对本发明的进一步改进，甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲 酯或甲基丙烯酸乙酯。
[0010] 作为对本发明的进一步改进，基材层厚度为40?60微米。
[0011] 作为对本发明的进一步改进，耐候膜厚度为50?80微米。
[0012] 作为对本发明的进一步改进，粘结层厚度为10?12微米。
[0013] 本发明还提供了一种防老化太阳能电池背板的制备方法。
[0014] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至800?900°C，挤出造粒，利用流延机 制成耐候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持20?30min ; (4) 将太阳能电池背板放在90?KKTC的条件下保持1?2h，室温冷却，即可。
[0015] 作为对本发明的进一步改进，步骤（1)加热至850°C后挤出造粒。
[0016] 作为对本发明的进一步改进，步骤（3)的温度为-80?-50°C。
[0017] 作为对本发明的进一步改进，步骤（4)反应温度为95°C，时间为I. 5h。
[0018] 原理：先冷后热处理，可以提高耐候膜的耐受性，使热收缩保持不变，尺寸稳定。
[0019] 有益效果 本发明的冷处理明显提高了太阳能电池背板的耐候性，冷热处理可以使耐候层的分子 间稳定性增强，不易受外界环境冷热变化影响，使热收缩率减小，尺寸稳定。本发明的热收 缩率为0. 6?0. 8%，外界环境变化时性能稳定，湿热条件下不易脱层变黄。

【具体实施方式】
[0020] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
[0021] 实施例1 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜， 所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙 酮铕20份、二氧化钛70份、甲基丙烯酸酯60份、间甲基苯乙烯40份、乙烯甲基醚30份、乙 酸异丙酯50份、邻苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
[0022] 甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸异辛酯。
[0023] 基材层厚度为40微米。
[0024] 耐候膜厚度为50微米。
[0025] 粘结层厚度为10微米。
[0026] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至850°c，挤出造粒，利用流延机制成耐 候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在-60°C的条件下保持25min ; (4) 将太阳能电池背板放在95°C的条件下保持I. 5h，室温冷却，即可。
[0027] 实施例2 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜， 所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙 酮铕10份、二氧化钛60份、甲基丙烯酸酯50份、间甲基苯乙烯30份、乙烯甲基醚10份、乙 酸异丙酯20份、邻苯二甲酸酐30份、聚四氟乙烯30份。
[0028] 甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯。
[0029] 基材层厚度为50微米。
[0030] 耐候膜厚度为60微米。
[0031] 粘结层厚度为11微米。
[0032] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至800°c，挤出造粒，利用流延机制成耐 候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持20min ; (4) 将太阳能电池背板放在90°C的条件下保持lh，室温冷却，即可。
[0033] 实施例3 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜， 所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙 酮铕30份、二氧化钛80份、甲基丙烯酸酯70份、间甲基苯乙烯60份、乙烯甲基醚50份、乙 酸异丙酯70份、邻苯二甲酸酐70份、聚四氟乙烯70份。
[0034] 甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸乙酯。
[0035] 基材层厚度为60微米。
[0036] 耐候膜厚度为80微米。
[0037] 粘结层厚度为12微米。
[0038] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至900°c，挤出造粒，利用流延机制成耐 候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持30min ; (4) 将太阳能电池背板放在KKTC的条件下保持2h，室温冷却，即可。
[0039] 实施例4 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候 膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰 丙酮铕15份、二氧化钛78份、甲基丙烯酸酯65份、间甲基苯乙烯50份、乙烯甲基醚40份、 乙酸异丙酯60份、邻苯二甲酸酐60份、聚四氟乙烯60份。
[0040] 甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯。
[0041] 基材层厚度为45微米。
[0042] 耐候膜厚度为55微米。
[0043] 粘结层厚度为11微米。
[0044] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至820°c，挤出造粒，利用流延机制成耐 候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持22min ; (4) 将太阳能电池背板放在92°C的条件下保持I. 2h，室温冷却，即可。
[0045] 实施例5 防老化太阳能电池背板，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面均设有耐候膜， 所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：乙酰丙 酮铕25份、二氧化钛78份、甲基丙烯酸酯65份、间甲基苯乙烯50份、乙烯甲基醚40份、乙 酸异丙酯60份、邻苯二甲酸酐60份、聚四氟乙烯60份。
[0046] 甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸乙酯。
[0047] 基材层厚度为55微米。
[0048] 耐候膜厚度为70微米。
[0049] 粘结层厚度为12微米。
[0050] 上述防老化太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至880°c，挤出造粒，利用流延机制成耐 候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持28min ; (4) 将太阳能电池背板放在98°C的条件下保持I. 5h，室温冷却，即可。
[0051] 对比例1 与实施例1相同，不同在于：省略步骤（3)，不进行冷处理。
[0052] 性能测试 对实施例和对比例的产品进行性能测试，结果见表1。
[0053] 热收缩率：单位：％。检测标准：ASTM D-1204 (150°C，30min)。
[0054] 耐湿热老化：试验条件为温度85°C、RH85%，时间2000h。观察脱层、变黄情况。
[0055] 表 1

【权利要求】
1. 防老化太阳能电池背板，其特征在于，包括中间的基材层，所述基材层的上、下两面 均设有耐候膜，所述耐候膜和基材层之间通过粘结层连接，所述耐候膜包括以下重量份计 的组分：乙酰丙酮铕10?30份、二氧化钛60?80份、甲基丙烯酸酯50?70份、间甲基苯 乙烯30?60份、乙烯甲基醚10?50份、乙酸异丙酯20?70份、邻苯二甲酸酐30?70 份、聚四氟乙烯30?70份。
2. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候膜包括以下 重量份计的组分：乙酰丙酮铕15?25份、二氧化钛70?78份、甲基丙烯酸酯55?65份、 间甲基苯乙烯40?50份、乙烯甲基醚20?40份、乙酸异丙酯30?60份、邻苯二甲酸酐 40?60份、聚四氟乙烯40?60份。
3. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候膜包括以下 重量份计的组分：乙酰丙酮铕20份、二氧化钛70份、甲基丙烯酸酯60份、间甲基苯乙烯40 份、乙烯甲基醚30份、乙酸异丙酯50份、邻苯二甲酸酐50份、聚四氟乙烯50份。
4. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，甲基丙烯酸酯为甲基 丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。
5. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，基材层厚度为40?60 微米。
6. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，耐候膜厚度为50?80 微米。
7. 根据权利要求1所述的防老化太阳能电池背板，其特征在于，粘结层厚度为10?12 微米。
8. 基于权利要求1所述的防老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： (1) 将乙酰丙酮铕、二氧化钛、甲基丙烯酸酯、间甲基苯乙烯、聚乙烯甲基醚、乙酸异丙 酯、邻苯二甲酸酐、聚四氟乙烯混合均匀，干燥，加热至800?900°C，挤出造粒，利用流延机 制成耐候膜； (2) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板； (3) 将太阳能电池背板放在低于-30°C的条件下保持20?30min ; (4) 将太阳能电池背板放在90?100°C的条件下保持1?2h，室温冷却，即可。
9. 根据权利要求8所述的防老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，步骤（3)的 温度为-80?_50°C。
10. 根据权利要求8所述的防老化太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，步骤（4) 反应温度为95°C，时间为1. 5h。
【文档编号】H01L31/049GK104393079SQ201410634684
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】黄新东, 刘天人 申请人:无锡中洁能源技术有限公司