真空等离子体改性太阳能电池背板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种真空等离子体改性太阳能电池背板及其制备方法，该真空等离子体改性太阳能电池背板包括基材层、耐候膜和粘结层，所述耐候膜包括以下重量份计的组分：六溴环十二烷10～100份、聚甲基苯乙烯20～100份、二氧化硅40～60份、柠檬酸三丁酯70～120份、二甲苯磺酸钠100～120份、羟基乙叉二膦酸130～150份、对二羟基甲苯120～150份、N,N-二甲基甲酰胺70～80份。制备方法：将各成分混合均匀，干燥，加热至500～600℃，挤出造粒，制成耐候膜；真空等离子处理耐候膜1～2s；复合制成太阳能电池背板。本发明利用真空等离子处理防止了氧气的进入，使耐候膜分子之间的结构紧密，空隙小，表面光滑，提高了产品的表面能和拉伸性能。
【专利说明】真空等离子体改性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，尤其涉及一种真空等离子体改性太阳能电池背 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，目前，主流的 太阳电池背膜多为双面含氟的复胶型背膜和涂覆型背膜。复胶型太阳电池背膜（TPT、KPK 等)多是以欧美一些氟化工企业开发的PVF或PVDF等氟膜通过胶粘剂与PET基材粘结复合 而成。复胶型背膜由于其内部PET基材两面存在胶粘剂，而胶粘剂的质量水准不一，加之复 合工艺良莠不齐，在电池组件户外长期使用过程中复合型背膜受湿度与温度双重因素的综 合影响，易发生粘结胶层水解等损害，最终导致氟膜（PVF或PVDF等）与PET基材的层间剥 离，难以满足电池组件长期的可靠性要求。
[0003] 申请号为2012102119213,名称为"一种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。太阳能电池背板依次包括耐候层、结构 增强层和粘结层；所述耐候层为聚醚醚酮薄膜层，厚度为30-50微米，所述结构增强层材 料为聚酯，厚度为150-250微米，所述粘结层材料为粘结剂，厚度为10-30微米。该太阳能 电池背板的制备方法包括如下步骤：（1)制取双向拉伸聚酯薄膜，收卷后，在其下表面涂布 粘结剂；（2)在步骤（1)所得聚酯薄膜的上表面进行聚醚醚酮等离子喷涂。该太阳能电池 背板的结构简单、耐候性能优异。所述制备方法工艺简单，成本较低。但是该发明层与层之 间通过普通粘结层连接，连接牢固度不够。
[0004] 申请号为2012101339339，名称为"一种无氟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用耐高温层压定位电子胶带及其制备方法，该胶带包括 胶粘层和基体层，基体层面上涂覆胶黏层，胶黏层为环氧树脂胶、聚酰胺胶、有机硅胶或丙 烯酸树脂胶中的一种，基体层为改性聚乙烯（PE)，包括50-100重量份PE、0-50重量份的聚 酰胺（PA)、1-20重量份的抗紫外线助剂二氧化钛、0. 1-10重量份的增韧剂EVA。根据该发 明的太阳能电池用耐高温层压定位电子胶带可具有良好的耐候性、紫外线阻挡性和电绝缘 性。但是该发明的表面能和拉伸性能一般，而且粘结性不强。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供一种真空等离子体改性太阳能电池背板及其制 备方法，真空等离子体改性太阳能电池背板连接牢固，表面光滑。
[0006] 本发明采用以下技术方案： 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烧10?100份、聚甲基苯乙烯20?100份、二氧化娃40?60份、朽 1檬酸三 丁酯70?120份、二甲苯磺酸钠 100?120份、羟基乙叉二膦酸130?150份、对二羟基甲 苯120?150份、N, N-二甲基甲酰胺70?80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：六溴环十二 烷20?80份、聚甲基苯乙烯30?80份、二氧化硅50?60份、柠檬酸三丁酯80?100份、 二甲苯磺酸钠110?115份、羟基乙叉二膦酸140?145份、对二羟基甲苯130?140份、 N，N-二甲基甲酰胺70?75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：六溴环十二 烷50份、聚甲基苯乙烯70份、二氧化硅50份、柠檬酸三丁酯90份、二甲苯磺酸钠110份、 羟基乙叉二膦酸140份、对二羟基甲苯130份、N，N-二甲基甲酰胺75份。
[0009] 作为对本发明的进一步改进，二氧化硅的粒径为50?100 μ m。
[0010] 作为对本发明的进一步改进，基材层厚度为50?80 μ m。
[0011] 作为对本发明的进一步改进，耐候膜厚度为70?120 μ m。
[0012] 作为对本发明的进一步改进，粘结层厚度为30?40 μ m。
[0013] 作为对本发明的进一步改进，基材层为PTFE。PTFE即聚四氟乙烯。
[0014] 本发明还提供了一种真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法。
[0015] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? IOOOHz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0016] 作为对本发明的进一步改进，步骤（2)压力1?2Pa。
[0017] 作为对本发明的进一步改进，步骤（2)处理时间为I. 5s，放电频率为800Hz。
[0018] 原理：利用真空等离子处理防止氧气进入，使耐候膜分子之间的结构紧密、刚硬， 表面光滑，提高亲水性能，然后再进行复合，与粘结层的粘结更牢固。
[0019] 有益效果 本发明利用真空等离子处理防止了氧气的进入，使耐候膜分子之间的结构紧密，空隙 小，表面光滑，提高产品的表面能和拉伸性能，表面能为46?48达因，拉伸强度为60? 61MPa，而且可以提高耐候膜的亲水性能，因此与粘结层的粘结更牢固，剥离强度为48? 50N/cm，不易剥离脱落。
【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 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷50份、聚甲基苯乙烯70份、二氧化硅50份、柠檬酸三丁酯90份、二甲苯 磺酸钠110份、羟基乙叉二膦酸140份、对二羟基甲苯130份、N，N-二甲基甲酰胺75份。
[0022] 二氧化硅的粒径为80 μ m。
[0023] 基材层厚度为60 μ m。
[0024] 耐候膜厚度为90 μ m。
[0025] 粘结层厚度为35 μ m。
[0026] 基材层为PTFE。
[0027] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力1?2Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜I. 5s，放电频率800Hz ; (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0028] 实施例2 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷10份、聚甲基苯乙烯20份、二氧化硅40份、柠檬酸三丁酯70份、二甲苯 磺酸钠100份、羟基乙叉二膦酸130份、对二羟基甲苯120份、N，N-二甲基甲酰胺70份。
[0029] 二氧化硅的粒径为50 μ m。
[0030] 基材层厚度为50 μ m。
[0031] 耐候膜厚度为70 μ m。
[0032] 粘结层厚度为30 μ m。
[0033] 基材层为PTFE。
[0034] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? IOOOHz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0035] 实施例3 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷100份、聚甲基苯乙烯100份、二氧化硅60份、柠檬酸三丁酯120份、二甲 苯磺酸钠120份、羟基乙叉二膦酸150份、对二羟基甲苯150份、N，N-二甲基甲酰胺80份。
[0036] 二氧化硅的粒径为100 μ m。
[0037] 基材层厚度为80 μ m。
[0038] 耐候膜厚度为120 μ m。
[0039] 粘结层厚度为40 μ m。
[0040] 基材层为PTFE。
[0041] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1)将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? IOOOHz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0042] 实施例4 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷20份、聚甲基苯乙烯30份、二氧化硅50份、柠檬酸三丁酯80份、二甲苯 磺酸钠110份、羟基乙叉二膦酸140份、对二羟基甲苯130份、N，N-二甲基甲酰胺70份。
[0043] 二氧化硅的粒径为60 μ m。
[0044] 基材层厚度为60 μ m。
[0045] 耐候膜厚度为80 μ m。
[0046] 粘结层厚度为32 μ m。
[0047] 基材层为PTFE。
[0048] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? IOOOHz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0049] 实施例5 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷80份、聚甲基苯乙烯80份、二氧化硅60份、柠檬酸三丁酯100份、二甲苯 磺酸钠115份、羟基乙叉二膦酸145份、对二羟基甲苯140份、N，N-二甲基甲酰胺75份。
[0050] 二氧化硅的粒径为90 μ m。
[0051] 基材层厚度为70 μ m。
[0052] 耐候膜厚度为90 μ m。
[0053] 粘结层厚度为38 μ m。
[0054] 基材层为PTFE。
[0055] 上述真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? IOOOHz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
[0056] 对比例I 与实施例1相同，不同在于：省略步骤（2)，不进行等离子处理。
[0057] 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。
[0058] 表面能：单位：达因。两次电晕后的表面能。
[0059] 剥离强度：单位：N/cm。检测标准：ASTM D-1876 180° Peel。
[0060] 拉伸强度：单位：MPa。检测标准：ASTM D-882。
[0061] 表 1
【权利要求】
1. 真空等离子体改性太阳能电池背板，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：六溴环十二烷10?100份、聚甲基苯乙烯20?100份、二氧化硅40? 60份、柠檬酸三丁酯70?120份、二甲苯磺酸钠100?120份、羟基乙叉二膦酸130?150 份、对二羟基甲苯120?150份、N，N-二甲基甲酰胺70?80份。
2. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候 膜包括以下重量份计的组分：六溴环十二烷20?80份、聚甲基苯乙烯30?80份、二氧化 硅50?60份、柠檬酸三丁酯80?100份、二甲苯磺酸钠110?115份、羟基乙叉二膦酸 140?145份、对二羟基甲苯130?140份、N，N-二甲基甲酰胺70?75份。
3. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候 膜包括以下重量份计的组分：六溴环十二烷50份、聚甲基苯乙烯70份、二氧化硅50份、 柠檬酸三丁酯90份、二甲苯磺酸钠110份、羟基乙叉二膦酸140份、对二羟基甲苯130份、 N，N-二甲基甲酰胺75份。
4. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，二氧化硅 的粒径为50?100 ii m。
5. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，基材层厚 度为50?80 y m。
6. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，耐候膜厚 度为70?120 u m。
7. 根据权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板，其特征在于，粘结层厚 度为30?40 y m。
8. 基于权利要求1所述的真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： (1) 将六溴环十二烷、聚甲基苯乙烯、二氧化硅、柠檬酸三丁酯、二甲苯磺酸钠、羟基乙 叉二膦酸、对二羟基甲苯、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，干燥，加热至500?600°C，挤出造 粒，利用流延机制成耐候膜； (2) 在压力低于3Pa的真空条件下，等离子处理机处理耐候膜1?2s，放电频率500? 1000Hz ； (3) 基材层和耐候膜通过粘结层复合，制成太阳能电池背板。
9. 根据权利要求8所述的真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，其特征在 于，步骤（2)压力1?2Pa。
10. 根据权利要求8所述的真空等离子体改性太阳能电池背板的制备方法，其特征在 于，步骤（2)处理时间为1. 5s，放电频率为800Hz。
【文档编号】H01L31/18GK104393080SQ201410634713
【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