太陽能電池背板用改性pvdf基材及其製備方法
2023-09-24 03:40:10 3
太陽能電池背板用改性pvdf基材及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種太陽能電池背板用改性PVDF基材及其製備方法，該改性PVDF基材包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60～90份、PVDF30～100份、苄基三丁基氯化銨30～100份、聚乙烯醇縮丁醛20～60份、聚四氟乙烯70～100份、氯甲基苯乙烯40～60份、酒石酸鈉40～70份、聚磷酸鹽30～100份、鄰苯二甲酸酯類40～80份、脂肪族胺類20～50份。製備方法：將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300～350℃，緩慢加入剩餘組分，反應7～10h；乾燥擠出，冷卻鑄片；拉伸定型。本發明的PVDF與水的親和力降低，減少水增速的形成，防止基材的降解老化。
【專利說明】太陽能電池背板用改性PVDF基材及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能電池背板領域，尤其涉及一種太陽能電池背板用改性PVDF基 材及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能背板位於太陽能電池板的背面，以氟樹脂跨國企業(如日本旭硝子、大金和 法國阿科瑪等）開發生產的PVDF、CTFE、PTFE樹脂為主體樹脂製備的氟碳塗料，廣泛應用於 橋梁、大廈、鐵路、通信設施的表面防護上，並經受了 40年以上的戶外嚴酷考驗，表現出極 佳的耐候性能。同時，目前包括低溫等離子體改性技術、輻照改性技術、真空等離子體化學 接枝技術在內的材料表面改性技術已較為成熟。因此，將氟碳塗料、PET表面改性技術、氟 塗層表面改性技術等應用於太陽電池背膜的開發，從而實現不使用膠粘劑並具有優異長期 耐候性能的低成本高品質塗覆型背膜產品是完全可行的，也是今後背膜材料發展和國產化 的必由之路。由於國內復膠型背膜製造企業在主要原材料和核心技術方面不具備成本和質 量的優勢，造成產品整體的核心競爭力與利潤空間較低。
[0003] 申請號為2012102564391，名稱為"一種太陽能電池背板及製備方法"的中國專利 申請公開了一種太陽能電池背板，其特徵在於太陽能電池背板為對稱結構，中間為聚對苯 二甲酸乙二醇酯層40,由中間向外依次為粘結劑層30、氧化矽層20和氟塑料層10。該發明 所述太陽能電池背板具有氣體透過率和水透過率低的特點，同時具有耐鹼性、耐侯性、機械 強度高的特點。該發明含氟，容易造成環境汙染，而且成本較高。
[0004] 申請號為2013106903110,名稱為"一種太陽能電池背板及其製造方法"的中國專 利申請公開了一種太陽能電池背板及其製造方法，包括中間的基材層，所述基材層的上、下 兩面均設有含氟膜；所述含氟膜和基材層之間通過粘合層連接；其中，所述基材層由以下 重量份數的組分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯80-90份，抗紫外添加劑5-15份；所述含氟 膜由以下重量份數的組分組成：聚偏氟乙烯70-80份，聚甲基丙烯酸甲酯5-10份，二氧化鈦 5-10份，氧化鉍1-2份。該發明方法製備的太陽能電池背板結構簡單合理，阻隔性能優良。 該發明的抗紫外添加劑僅能抗紫外線，對於外界的溼熱環境的抵抗力較低。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有技術的不足，提供一種太陽能電池背板用改性PVDF基材及其制 備方法，太陽能電池背板用改性PVDF基材耐溼熱性能強。
[0006] 本發明採用以下技術方案： 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60?90 份、PVDF 30?100份、苄基三丁基氯化銨30?100份、聚乙烯醇縮丁醛20?60份、聚四氟 乙烯70?100份、氯甲基苯乙烯40?60份、酒石酸鈉40?70份、聚磷酸鹽30?100份、 鄰苯二甲酸酯類40?80份、脂肪族胺類20?50份。
[0007] 作為對本發明的進一步改進，太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份 計的組分：四丁基氯化膦70?80份、PVDF 40?80份、苄基三丁基氯化銨40?90份、聚乙 烯醇縮丁醒30?50份、聚四氟乙烯80?90份、氯甲基苯乙烯50?55份、酒石酸鈉50? 60份、聚磷酸鹽40?80份、鄰苯二甲酸酯類50?70份、脂肪族胺類30?40份。
[0008] 作為對本發明的進一步改進，太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份 計的組分：四丁基氯化膦75份、PVDF 60份、苄基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛40 份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸酯 類60份、脂肪族胺類35份。
[0009] 作為對本發明的進一步改進，聚磷酸鹽是焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉、六偏磷 酸鈉中的一種或幾種的混合物。
[0010] 作為對本發明的進一步改進，鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲 酸丁苄酯、鄰苯二甲酸二異丁酯中的一種或幾種的混合物。
[0011] 作為對本發明的進一步改進，脂肪族胺類是二氨基環己烷、亞甲基雙環己烷胺、二 乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾種的混合物。
[0012] 本發明還提供了一種太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法。
[0013] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應7?IOh ; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0014] 作為對本發明的進一步改進，步驟（1)的反應溫度為320°C，反應時間為8h。
[0015] 作為對本發明的進一步改進，步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內加完。
[0016] 作為對本發明的進一步改進，步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0017] 作為對本發明的進一步改進，步驟（2)的混合物含水率為25ppm。
[0018] PVDF，聚偏氟乙烯，外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，又有 較強的氫鍵，氧指數為46%，不燃，結晶度65%?78%，密度為1. 17?I. 79g/cm3,熔點為 172°C，熱變形溫度112?145°C，長期使用溫度為-40?150°C。
[0019] 原理：四丁基氯化膦可以降低PVDF與水的親和力，減少水增速的形成，防止分子 主鏈的降解，提高耐溼熱性。
[0020] 有益效果 本發明的四丁基氯化膦明顯提高了基材的耐溼熱性能，使PVDF與水的親和力降低，減 少水增速的形成，防止基材的降解老化。本發明的水汽透過性為2. 4?2. 6g/m2 ?day,黃變 指數Λ b=2. 1?2. 4,而且在溼熱條件下不易脫層變黃。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細介紹，但不局限於此。
[0022] 實施例1 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦75份、 PVDF 60份、苄基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛40份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙 烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸酯類60份、脂肪族胺類35份。
[0023] 聚磷酸鹽是質量比為1 :3 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉的混合物。
[0024] 鄰苯二甲酸酯類是質量比為1 :2 :1的鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲酸丁苄酯、 鄰苯二甲酸二異丁酯的混合物。
[0025] 脂肪族胺類是質量比為2 :1 :1的二氨基環己烷、亞甲基雙環己烷胺、四乙烯五胺 的混合物。
[0026] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至320°C，緩慢加入酒石酸鈉和聚磷酸 鹽，保持溫度反應8h ; (2) 乾燥使混合物的含水率為25ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0027] 步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內加完。
[0028] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0029] 實施例2 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60份、 PVDF 30份、苄基三丁基氯化銨30份、聚乙烯醇縮丁醛20份、聚四氟乙烯70份、氯甲基苯乙 烯40份、酒石酸鈉40份、聚磷酸鹽30份、鄰苯二甲酸酯類40份、脂肪族胺類20份。
[0030] 聚磷酸鹽是質量比為1 :1 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉的混合物。
[0031] 鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸丁苄酯。
[0032] 脂肪族胺類是三乙烯四胺。
[0033] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應7h; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0034] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0035] 實施例3 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦90份、 PVDF 100份、苄基三丁基氯化銨100份、聚乙烯醇縮丁醛60份、聚四氟乙烯100份、氯甲基 苯乙烯60份、酒石酸鈉40份、聚磷酸鹽30份、鄰苯二甲酸酯類40份、脂肪族胺類20份。
[0036] 聚磷酸鹽是質量比為5 :2 :1的焦磷酸鈉、磷酸四鈉、六偏磷酸鈉的混合物。
[0037] 鄰苯二甲酸酯類是質量比為1 :3的鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲酸二異丁酯的 混合物。
[0038] 脂肪族胺類是質量比為1 :5 :1的二氨基環己烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺的混合 物。
[0039] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1)將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應IOh; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0040] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0041] 實施例4 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦70份、 PVDF 40份、苄基三丁基氯化銨40份、聚乙烯醇縮丁醛30份、聚四氟乙烯80份、氯甲基苯乙 烯50份、酒石酸鈉50份、聚磷酸鹽40份、鄰苯二甲酸酯類50份、脂肪族胺類30份。
[0042] 聚磷酸鹽是質量比為1 :1 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉的混合物。
[0043] 鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸二環己酯。
[0044] 脂肪族胺類是二氨基環己烷。
[0045] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應8h; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0046] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0047] 實施例5 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦80份、 PVDF 80份、苄基三丁基氯化銨90份、聚乙烯醇縮丁醛50份、聚四氟乙烯90份、氯甲基苯乙 烯55份、酒石酸鈉60份、聚磷酸鹽80份、鄰苯二甲酸酯類70份、脂肪族胺類40份。
[0048] 聚磷酸鹽是六偏磷酸鈉。
[0049] 鄰苯二甲酸酯類是質量比為1 :1 :1的鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲酸丁苄酯、 鄰苯二甲酸二異丁酯的混合物。
[0050] 脂肪族胺類是亞甲基雙環己烷胺。
[0051] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應9h; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0052] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0053] 對比例1 與實施例1相同，不同在於：不加四丁基氯化膦。
[0054] 性能測試 對實施例和對比例的產品進行性能測試，結果見表1。
[0055] 黃變指數Ab :單位：無。檢測標準：ASTM E313-05 (UV照射1000h)。
[0056] 水汽透過性：單位：g/m2 · day。檢測標準：ASTM F-1249 (38°C，100%RH)。
[0057] 耐溼熱老化：試驗條件為溫度85°C、RH85%，時間2000h。觀察脫層、變黃情況。
[0058] 表 1
【權利要求】
1. 太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，包括以下重量份計的組分：四丁基 氯化膦60?90份、PVDF 30?100份、苄基三丁基氯化銨30?100份、聚乙烯醇縮丁醛 20?60份、聚四氟乙烯70?100份、氯甲基苯乙烯40?60份、酒石酸鈉40?70份、聚磷 酸鹽30?100份、鄰苯二甲酸酯類40?80份、脂肪族胺類20?50份。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，包括以下重 量份計的組分：四丁基氯化膦70?80份、PVDF 40?80份、苄基三丁基氯化銨40?90份、 聚乙烯醇縮丁醛30?50份、聚四氟乙烯80?90份、氯甲基苯乙烯50?55份、酒石酸鈉 50?60份、聚磷酸鹽40?80份、鄰苯二甲酸酯類50?70份、脂肪族胺類30?40份。
3. 根據權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，包括以下重 量份計的組分：四丁基氯化膦75份、PVDF 60份、苄基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛 40份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸 酯類60份、脂肪族胺類35份。
4. 根據權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，聚磷酸鹽是 焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉、六偏磷酸鈉中的一種或幾種的混合物。
5. 根據權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，鄰苯二甲酸 酯類是鄰苯二甲酸二環己酯、鄰苯二甲酸丁苄酯、鄰苯二甲酸二異丁酯中的一種或幾種的 混合物。
6. 根據權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特徵在於，脂肪族胺類 是二氨基環己烷、亞甲基雙環己烷胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾 種的混合物。
7. 基於權利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，其特徵在於， 包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、苄基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應7?10h ; (2) 乾燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
8. 根據權利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，其特徵在於， 步驟（1)的反應溫度為320°C，反應時間為8h。
9. 根據權利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，其特徵在於， 步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內加完。
10. 根據權利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的製備方法，其特徵在於， 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
【文檔編號】C08L29/14GK104403241SQ201410634847
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術有限公司