太阳能电池背板、其制备方法和含有其的太阳能电池组件与流程

本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。

背景技术：

在当今能源问题日趋突出的环境下，太阳能作为一种可再生的能源，一直是各国重点研究的新能源。太阳能电池利用光生伏特效应,将太阳能转化为电能，正逐渐被广泛应用，其需求日益扩大，市场前景非常可观。

常规的太阳能组件封装材料主要包括玻璃、热熔胶胶膜、边框、背膜和接线盒等，其通过层压机将各个部分层压至一体，其中，背板位于太阳能电池片的下方与连接器连接处，对太阳能玻璃层压电池板中的eva和电池片等材料起到重要的保护作用。此外，太阳能电池组件是长期放置于户外工作的电器产品，环境中的水汽、氧、紫外光都会对其中的电子元件产生损害，特别是水蒸气的进入会透过太阳能背板进入到内侧，水蒸气的渗透会影响到eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)的粘结性能，导致背板与eva脱离，进而使更多湿气直接接触电池片而使电池片被氧化，严重影响太阳能电池的寿命。因此，背板除发挥基本的保护作用，还要求具有25年以上的可靠的电绝缘性能、氧阻隔性能、水阻隔性能、耐老化性能。

聚偏氟乙烯(pvdf)由于具有良好的耐老化、阻燃、热稳定性和绝缘性而成为现有技术中太阳能电池背板最常用的材料，但是pvdf本身极强的c-f键致使它的表面亲水性较差。因此现有技术中多使用复合型(kpc/kpe/kpk结构)背板，氟膜与pet均是通过胶水进行粘结，经湿热测试(85℃，85％rh)或者其他老化测试，可能会由于选用的胶水耐候性差，导致背板褶皱、氟膜面溢胶、pet与氟膜分层和胶水黄变等异常，从而严重影响组件的可靠性。同时由于以上技术在制备过程中需采用粘合剂或溶剂，且必须经过熟化工艺，生产周期长，生产成本高。

cn102690477公开了一种太阳能电池背板材料及其制备方法及产品，包括改性pvdf及改性pet；用聚合树脂和无机填料及改性助剂分别对pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)及pvdf进行共混改性，使他们在共挤出后形成的结构中获得更好的力学性能，避免了采用粘合剂或溶剂。但对增加pet及pvdf间界面的粘结性能提高有限。

本领域需要开发一种不使用胶水的太阳能背板，且其与外层氟膜的粘结性良好的太阳能电池背板

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种太阳能电池背板，包括pet层，和设置于所述pet层一侧，与大气接触的外层氟膜层，所述pet层和外层氟膜层之间通过改性氟膜材料粘结。

本发明采用改性氟膜材料替代现有技术的胶水，克服了胶水带来的黄变、粘结性差等缺陷，避免了因胶水失效导致的组件相关的不良和可靠性风险，将单层氟膜变成了双层氟膜，较单层氟膜提高了性能，提升了氟膜的耐候性。从背板的生产工艺上看，将胶水替换为改性氟膜材料，减少了涂布胶水的工序，消除由涂胶控制不当(漏涂、胶层厚度不均等)引起的背板不良率，能大大提高背板的产能及成品合格率；使用胶水的背板，必须进行熟化工艺进行胶水的固化，若生产kpk型的背板，可以不经熟化，直接分切检查后直接出货，能有效降低背板生产周期及生产成本。

本发明所述改性氟膜材料为能够与pet发生反应的改性氟膜材料，本领域技术任意能够获得的任何能够与pet发生反应的改性氟膜材料均可用于本发明。

优选地，所述改性氟膜材料的原料按重量百分比包括如下组分：

本发明所述改性氟膜材料的原料制备改性氟膜的方法不做具体限定，示例性的可以有吹塑法、流延法等等。所述改性氟膜材料的原料各组分百分比之和为100％。

优选地，所述改性氟膜材料的原料按重量百分比包括如下组分：

优选地，所述外层氟膜的原料按重量百分比包括如下组分：

优选地，所述外层氟膜的原料按重量百分比包括如下组分：

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述改性氟膜材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

所述助剂示例性的可以是碱土金属、碱金属氢氧化物、硅的四卤化物等，例如铝粉、镁粉、氢氧化钠、氢氧化钾、四氯硅烷中的任意1种或至少2种的组合，用于表面修饰，提高氟膜表面粘结力。

优选地，所述pet层为经过等离子体表面刻蚀活化的pet板材。

pet板材等离子体表面刻蚀化后，能够更加牢固的贴合氟膜。

作为优选实施方式之一，所述太阳能电池背板包括：pet层，依次设置于pet层一侧的第一改性氟膜层和外氟膜层，设置于所述pet层另一侧的含氟涂层。

作为优选实施方式之二，所述太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括pet层，依次设置于pet层一侧的第一改性氟膜层和外氟膜层，依次设置于所述pet层另一侧的胶水层和eva粘结层。

作为优选实施方式之三，所述太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括pet层，依次设置于pet层一侧的第一改性氟膜层和外氟膜层，依次设置于所述pet层另一侧的第二改性氟膜层和内氟膜层。

在本发明所述的背板中，外氟膜示例性的可以是改性聚偏氟乙烯薄膜；所述含氟涂层示例性的可以是由聚四氟乙烯树脂、tio2和其他助剂组成的组合物。

优选地，所述pet层的厚度为220～280μm，例如225μm、233μm、245μm、251μm、265μm、270μm、275μm等，优选250μm。

优选地，所述第一改性氟膜层和第二改性氟膜层的厚度各自独立地选自7～13μm，例如8μm、9μm、10μm、11μm、12μm等，优选10μm。

优选地，所述含氟涂层的厚度为7～13μm，例如8μm、9μm、10μm、11μm、12μm等，优选10μm。

优选地，所述外氟膜层的厚度为10～20μm，例如13μm、15μm、16μm、17μm、19μm等。

优选地，所述胶水层的厚度为7～13μm，例如8μm、9μm、10μm、11μm、12μm等，优选10μm。

优选地，所述聚乙烯层厚度为45～100μm，例如30μm、40μm、50μm、60μm、100μm等，优选50μm。

优选地，所述内氟膜层的厚度为10～20μm，例如13μm、15μm、16μm、17μm、19μm等。

本发明的目的之二是提供一种如目的之一所述的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(2)分别制备改性pvdf氟膜和外氟膜；

(3)将步骤(1)具有绒面的pet膜与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到依次贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

所述等离子体表面刻蚀处理的工艺示例性的可以是：。

优选地，所述改性pvdf氟膜和外氟膜的制备方法均各自独立地选自吹塑法和流延法。

在本发明中，当所述改性pvdf氟膜和外氟膜的制备方法为吹塑法时，步骤(3)中pet膜与改性pvdf氟膜和外氟膜的贴合步骤为：将pet膜与改性pvdf氟膜和外氟膜按照涉及结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到依次贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

在本发明中，当所述改性pvdf氟膜和外氟膜的制备方法为流延法时，步骤(3)中pet膜与改性pvdf氟膜和外氟膜的贴合步骤为：将pet膜与改性pvdf氟膜和外氟膜按照涉及结构。

作为可选技术方案之一，本发明所述的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(a1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(a2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)35～45％、聚四氟乙烯25～35％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)5～15％、二氧化钛10～20％、助剂

1～9％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf60～80％、pmma8～12％、二氧化钛12～17％、助剂3～7％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜；

(a3)将步骤(a1)的pet膜与步骤(a2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到依次贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

所述可选技术方案之一的工艺流程如图1所示。

作为可选技术方案之二，本发明所述的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(b1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(b2)(b2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)35～45％、聚四氟乙烯25～35％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)5～15％、二氧化钛10～20％、助剂1～9％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf60～80％、pmma8～12％、二氧化钛12～17％、助剂3～7％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用流延的模头一次性制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜；

(b3)将步骤(b2)的流延有改性氟膜和外氟膜的pet膜采用高温辊轮进行接枝反应，之后经过辊轮共挤冷却，得到一体化背板。

本发明的目的之三是提供一种太阳能电池组件，其包括太阳能电池及承载所述太阳能电池的背板，所述太阳能电池的背板为目的之一所述的太阳能电池背板；

或者，所述太阳能电池的背板通过目的之二所述的方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明使用双层氟膜，性能上优于单层氟膜，能有效提升氟膜的耐候性；

(2)本发明采用改性氟膜材料替代现有技术的胶水，避免因胶水失效导致组件相关的不良及可靠性风险；

(3)本发明采用改性氟膜材料替代现有技术的胶水，简化背板生产厂家的生产工艺，减少涂布胶水这一工序，消除由涂胶控制不当(漏涂、胶层厚度不均等)引起的背板不良率，能大大提高背板的产能及成品合格率；使用胶水的背板，必须进行熟化工艺进行胶水的固化，若生产kpk型的背板，可以不经熟化，直接分切检查后直接出货，能有效降低背板生产周期及生产成本。

附图说明

图1是本发明所述可选技术方案之一的工艺流程图；其中，1为pet，2为改性pvdf氟膜；

图2是实施例1提供的太阳能电池背板的结构示意图；

图3是对比例1提供的太阳能电池背板的结构示意图；

图4是实施例2提供的太阳能电池背板的结构示意图；

图5是实施例3～5提供的太阳能电池背板的结构示意图；

其中，100位pet层，201为第一改性氟膜层，301为外氟膜层，202为第二改性氟膜层，302为内氟膜层，500为胶水层，600为eva粘结层，700为。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种太阳能电池背板，包括：250μm厚的pet层100，依次设置于pet层100一侧的10μm厚的第一改性氟膜层201和15μm厚的外氟膜层301，设置于所述pet层100另一侧的10μm厚的含氟涂层400，结构如图2所示。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；在pet层的一侧涂布10μm厚的含氟涂层，高温烘道烘干后备用；

(2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)40％、聚四氟乙烯30％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)10％、二氧化钛15％、助剂5％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf70％、pmma10％、二氧化钛15％、助剂5％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜；

(3)将步骤(1)的不含涂料的pet层的另一侧与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到一侧为含氟涂层，另一侧依次为贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

对比例1

一种太阳能电池背板，包括：250μm厚的pet层100，依次设置于pet层100一侧的10μm厚的胶水层500和15μm厚的外氟膜层301，设置于所述pet层100另一侧的10μm厚的含氟涂层400，结构如图3所示。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；在pet层的一侧涂布10μm厚的含氟涂层，高温烘道烘干后备用

(2)按照pvdf(聚偏氟乙烯)70％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)10％、二氧化钛15％、助剂5％的比例混合原料，熔融后利用吹塑机吹塑制备或者利用流延法制备15μm厚的pvdf氟膜

(3)将步骤(1)的不含涂料的pet层的另一侧涂布一层10μm厚度的胶水，再与步骤(2)的氟膜贴合，高温烘干胶水并在一定的温湿度条件下使胶水完全反应固化，可得到一侧为含氟涂层，另一侧依次为胶水和氟膜的pet板。

实施例2

一种太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括250μm厚的pet层100，依次设置于pet层一侧的10μm厚的第一改性氟膜层201和15μm外氟膜层301，依次设置于所述pet层100另一侧的10μm厚的胶水层500和50μm厚的eva粘结层600，如图4所示。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)38％、聚四氟乙烯33％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)8％、二氧化钛15％、助剂6％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf75％、pmma9％、二氧化钛12％、助剂4％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜

(3)将步骤(1)的pet膜与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到依次贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板；

(4)将上述pet板未进行贴合的一侧涂布一层10μm厚的胶水，高温快速烘干胶水后，贴合50μm厚的eva粘结层，在一定的温湿度条件下使胶水完全反应固化，可得到一侧为胶水粘结的eva粘结层，另一侧依次为贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

实施例3

一种太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括250μm厚的pet层100，依次设置于pet层100一侧的10μm厚的第一改性氟膜层201和15μm外氟膜层301，依次设置于所述pet层100另一侧的10μm第二改性氟膜层202和15μm内氟膜层302，如图5所示。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)35％、聚四氟乙烯35％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)5％、二氧化钛20％、助剂5％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf66％、pmma12％、二氧化钛16％、助剂6％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜

(3)将步骤(1)的pet膜与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到一侧依次为贴合第二改性氟膜层和内氟膜层，另一测依次为贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

实施例4

一种太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括220μm厚的pet层100，依次设置于pet层一侧的7μm厚的第一改性氟膜层201和10μm外氟膜层301，依次设置于所述pet层另一侧的13μm第二改性氟膜层202和20μm内氟膜层302，示意结构如图5。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)45％、聚四氟乙烯25％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)15％、二氧化钛10％、助剂5％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf75％、pmma9％、二氧化钛13％、助剂3％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜

(3)将步骤(1)的pet膜与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到一侧依次为贴合第二改性氟膜层和内氟膜层，另一测依次为贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

实施例5

一种太阳能电池背板包括：所述太阳能电池背板包括280μm厚的pet层100，依次设置于pet层一侧的13μm厚的第一改性氟膜层201和20μm外氟膜层301，依次设置于所述pet层另一侧的7μm第二改性氟膜层202和10μm内氟膜层302，示意结构如图5。

所述太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对pet进行等离子体表面刻蚀处理，得到具有绒面的pet膜；

(2)制备氟膜时，容器一按照pvdf(聚偏氟乙烯)43％、聚四氟乙烯27％、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)13％、二氧化钛12％、助剂5％的比例混合改性氟膜的原料，容器二按照pvdf73％、pmma11％、二氧化钛12％、助剂4％的比例混合外氟膜的原料，分别熔融后利用吹塑机一次性吹塑制备改性pvdf氟膜与外氟膜的双层膜

(3)将步骤(1)的pet膜与步骤(2)的改性pvdf氟膜和外氟膜按照太阳能电池背板的结构叠合后，采用高温辊轮进行接枝反应，之后共挤出得到一侧依次为贴合第二改性氟膜层和内氟膜层，另一测依次为贴合有改性pvdf氟膜和外氟膜的pet板。

性能测试

将实施例和对比例的太阳能电池背板进行耐候性测试，测试方法及测试指标可见gb/t31034-2014晶体硅太阳电池组件用绝缘背板，测试结果如表1所示。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。