一種太陽能電池背膜的製作方法
2023-06-12 15:40:01
專利名稱：一種太陽能電池背膜的製作方法
技術領域：
本發明屬於新能源領域，特別涉及一種太陽能電池背膜。
背景技術：
作為傳統電能生產方法的綠色替代方案，光伏電池組件被用來利用太陽能產生電能。光伏電池組件是由各種半導體元件系統組裝而成，因而必須加以保護以減少環境作用如溼氣、氧氣和紫外線的影響和破壞。光伏電池組件通常採用的是再矽片兩側層壓貼附玻璃或塑料薄膜保護層的結構，由於具有優良的強度、耐侯性、抗紫外性和阻溼性能，由耐候層和聚酯(PET)薄膜層疊的背膜在光伏電池組件中發揮著重要的作用。耐候層一般是耐候性優良的氟膜或氟塗層，但是由於氟材料價格較高，使得太陽能電池背膜的成本居高不下。使用具有較高耐候性能的塗層代替氟聚合物層能夠降低背膜的成本，同時也克服了氟材料不易降解的缺陷。公開號為CN102315285A的中國專利公開了一種耐候性塗層及使用該塗層的太陽能背板，該太陽能電池背板包括基材和耐候層，該含耐候層由耐候性樹脂直接塗覆在基材表面經固化而得到。但是該專利所用塗料為溶劑型耐候塗料，且耐候塗料活化期短，不適合於大規模化生產；並且存在耐候塗層與PET基材的附著力較差、耐丁酮擦試性能差，UV老化和雙85溼熱老化後塗層的附著力差的缺陷。
發明內容
本發明所要解決的問題是針對現有技術存在的不足之處，提供一種耐溶劑性能良好、附著力高、且具有環保性能的太陽能電池背膜。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種太陽能電池背膜，包括基材、耐候層和粘接層，所述的耐候層由丙烯酸酯類塗料塗覆在基材表面經固化而得到，所述的塗布液的組分及其重量份為
丙烯酸類樹脂水乳液100 200份；
固化劑33 100份；
助溶劑6 12份；
聚合物填料1. 5 3份；
矽烷偶聯劑2 10份。上述太陽能電池背膜，所述丙烯酸類樹脂水乳液所含樹脂是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯中的一種；甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯中 的一種；羥基丙烯酸甲酯、羥基丙烯酸丁酯中的一種；進行均聚和共聚後提到的聚合物。優選丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯，更優選丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸丁酯。
上述太陽能電池背膜，所述固化劑是封端基異氰酸酯和氨基樹脂兩種固化劑的混合物。上述太陽能電池背膜，所述溶劑是丁酮、乙酸乙酯、甲基異丁酮。上述太陽能電池背膜，所述聚合物填料可以是平均粒徑為I 4pm的丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒或聚醯胺顆粒。上述太陽能電池背膜，所述矽烷偶聯劑為環氧基矽氧烷、烯烴基矽氧烷和烷烴基娃氧燒中的一種。上述太陽能電池背膜，所述粘接層是聚醋酸乙烯層、聚乙烯醇縮丁醛層、烯烴類聚合物層中的一種。與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明耐候層塗料中使用水和助溶劑，在固化過程中存在揮發梯度，而使得交聯更加完全，塗層更加緻密，大大提高了塗層的耐溶劑擦試性能；同時具有環保效益。2.本發明耐候層塗料選用兩種不同的固化劑配製成單組分塗布液，塗料的活化期長，施工方便，更適合於 大規模化生產；同時因塗布液的粘度穩定，對生產設備的要求低。3.本發明中耐候層直接塗覆在PET上製備太陽能電池背板，不需要底塗或膠層，減少了生產工序，提高了生產效率。4.本發明耐候層的附著力為0級、耐溶劑擦試次數在200次以上；紫外老化和雙85溼熱老化後的附著力均為0級，達到太陽能電池背膜的使用要求。
具體實施例方式一般用於太陽能電池背膜的基材是聚酯，例如，它可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂、聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂等構成的單層或多層薄膜。從熱穩定性、電絕緣性、成本等評價，最佳選擇為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。根據太陽能電池背膜的用途不同，可選擇不同厚度、不同顏色的基材。為了能夠更好地體現耐候層的耐侯性能，用於本發明的丙烯酸類樹脂可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯中的一種；甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種；羥基丙烯酸甲酯、羥基丙烯酸丁酯中的一種；進行均聚和共聚後得到的聚合物。優選丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯，更優選丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯-羥基丙烯酸丁酯。丙烯酸類樹脂乳液為水乳化丙烯酸酯聚合物，助溶劑為丁酮、乙酸乙酯或甲基異丁酮中的一種或兩種。在固化過程中，溶劑與水形成不同溫度梯度的揮發，塗層緻密度更均勻，交聯度更高從而提高了塗層的硬度和耐溶劑性能。本發明中選用的固化劑為封端基異氰酸酯和氨基樹脂的混合物製備單組分體系的塗料，該塗料活化期長，經實驗室檢驗保存6個月後的塗布液性能合格。封端基異氰酸酯和氨基樹脂之間的重量比為9 :1 15 :1，優選10 1 12 :1。為提高進一步提高含氟聚合物層的硬度，本發明的塗料中含有聚合物填料，這些聚合物填料可以是丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒、聚醯胺顆粒等，其平均粒徑為I 4i!m，顆粒可以是規則的球形，也可以是片狀、棒狀或其它不規則形狀，顆粒的尺寸可以是均勻的也可以是不規則分布的。由於太陽能電池組件製備過程中，需用矽膠對邊框四周進行密封。為提高耐候塗層與矽膠的粘接性能，本發明加入了矽氧烷偶聯劑，矽氧烷偶聯劑與水反應水解後縮聚為含矽醇低聚體，矽醇低聚體與固化劑反應形成有機矽的高分子鏈，易於與矽膠粘接，同時進一步提聞了塗層的交聯密度，體現耐溶劑性能的提聞。本發明中，先製備耐候層塗料，該塗料含有丙烯酸類樹脂乳液、固化劑、聚合物填料、矽烷偶聯劑，並通過溶劑將塗布液的粘度調整到合適的範圍，耐候塗料的組份及重量分數為
丙烯酸類樹脂水乳液100 200份；
固化劑33 100份；
助溶劑6 12份； 聚合物填料1. 5 5份；
矽烷偶聯劑2 10份；
本發明的耐候性塗布液塗覆在基材表面，經乾燥得到。塗覆方法可以是浸塗法、氣刀塗布法、刮刀塗布法、凹版塗布法、狹縫塗布法等方法。為使背膜與太陽能電池封裝材料之間能夠很好的粘合，本發明在基材的另一表面設有粘接層，粘接層可以是聚醋酸乙烯層、聚乙烯醇縮丁醛層、烯烴類聚合物層中的一種。通過耐候塗料的原材料中主體樹脂、固化劑的選擇和各組分用量的調整，達到了太陽能電池背膜製備的使用要求。本發明解決了因耐候塗料的活化期短的問題，太陽能電池背膜生產時經常清理塗布嘴的困擾；提高了耐候塗層的附著力到0級、耐丁酮擦試200次以上，紫外和雙85溼熱老化後塗層的附著力也能夠達到0級。下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1
丙烯酸類樹脂水乳液LK-301W150份，
封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL XP 270665份，
氨基樹脂Cymel 3256份，
丁酮8份，
聚醯胺顆粒3份，
偶聯劑Z-60405份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入150份丙烯酸類樹脂乳液LK-301W (樂凱膠片股份公司制)、65 份封端基異氛酸酷 BAYHYDUR BL XP 2706 ( Bayer Materialscience 制)、6 份氛基樹脂Cymel 325 (美國氰特公司制)和8份丁酮，攪拌20分鐘後，加入3份聚醯胺顆粒(上海焦耳蠟業有限公司制，平均粒徑4 ym)和5份Z-6040 (美國道康寧公司制)，繼續攪拌20分鐘後，過濾，得到單組份的耐候層塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經凹版塗布法塗布配製好的耐候層塗布液，在150°C乾燥5分鐘，得到25 y m的耐候層；再在基材的另一側通過複合粘貼厚度40微米的聚乙烯(PE)粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例2丙烯酸類樹脂水乳液Bayhydrol 2754100份，
封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL 533530份，
氨基樹脂FY51003份，
乙酸乙酯6份，
丙烯酸酯聚合物顆粒1. 5份，
偶聯劑SH-60302份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入100份丙烯酸類樹脂乳液Bayhydrol 2754 (BayerMaterialscience制)、30份封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL 5335( Bayer Materialscience制)、3份氨基樹脂FY5100(玉山縣方宇貿易有限公司)和6份乙酸乙酯，攪拌20分鐘後加入1. 5份丙烯酸酯聚合物顆粒(Solvay solexis制,平均粒徑I ii m)和2份SH-6030 (美國道康寧公司制)，繼續攪拌20分鐘後，過濾，製得單組份的耐候層塗料。在己清潔並電暈處理的基材PEN膜的一面經狹縫塗布法塗布配製好的耐候層塗布液，在170°C乾燥2分鐘，得到25 的水性含氟樹脂層；再在基材的另一側通過複合粘貼厚度70微米的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例3
聚丙烯酸類樹脂乳液ACURE2743200份；
封端基異氰酸酯ELASTRON SF-2840D90份； 氨基樹脂Cymel 32710份；
丁酮12份；
聚四氟乙烯粉5份；
偶聯劑CG-17110份；
在裝有攪拌裝置的容器中加入200份丙烯酸類樹脂乳液(上海源禾化工有限公司制)、90份封端基異氰酸酯ELASTRON SF-2840D (日本第一工業製藥株式會社制)、10份氨基樹脂Cymel 327 (美國氰特公司制)、丁酮12份、聚四氟乙烯粉5份(煙臺雲開化工有限責任公司制，平均粒徑2pm)和10份CG-171 (江蘇晨光公司制)，攪拌20分鐘後，過濾，得到單組份的耐候層塗料。在己清潔並電暈處理的基材PEN膜的一面經浸塗塗布法塗布配製好的耐候層塗布液，在160°C乾燥4分鐘，得到25 的水性含氟樹脂層；再在基材的另一側通過複合粘貼厚度5微米的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例4
丙烯酸類樹脂乳液LK-303W130份，
封端基異氰酸酯ELASTRON F-292IE48份，
水性氨基樹脂4份，
乙酸乙酯8份，
甲基異丁酮2份，
聚丙烯酸酯聚合物顆粒4份，
偶聯劑CG-3028份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入130份丙烯酸類樹脂乳液LK-303W (樂凱膠片股份公司制)、4份水性氨基樹脂(濟南乾來環保技術有限公司制)、48份封端基異氰酸酯ELASTRONF-2921E (日本第一工業製藥株式會社制)和乙酸乙酯8份、甲基異丁酮2份攪拌20分鐘後加入4份丙烯酸酯聚合物顆粒(Solvay solexis制,平均粒徑I ii m)和8份CG-302 (江蘇晨光公司制)，繼續攪拌20分鐘後，過濾，得到單組份的耐候層塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經刮刀塗布法塗布配製好的耐候層塗料，在165°C乾燥3分鐘，得到25 ii m的水性氟樹脂層；再在PET基材的另一面複合粘接或擠出流延150微米的聚乙烯醇縮丁醛粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例5
丙烯酸類樹脂乳液HD2081180份，
氨基樹脂Cymel 3035份，
封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL XP 270655份，
丁酮10份，
聚四氟乙烯粉3份，
偶聯劑Z-60406份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入180份丙烯酸類樹脂乳液HD2081 (美國華津思公司制)、5份氨基樹脂Cymel 303 (美國氰特公司制)、55份封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL XP 2706(Bayer Materialscience制)和丁酮10份,攪拌20分鐘後加入3份聚四氟乙烯粉(煙臺雲開化工有限責任公司制，平均粒徑2 ii m)和6份Z-6040 (美國道康寧公司制)，繼續攪拌20分鐘後，過濾，得到單組份的耐候層塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經氣刀塗布法塗布配製好的耐候層塗布液，在155°C乾燥5分鐘， 得到25 ii m的水性氟樹脂層；再在PET基材的另一面複合粘接或擠出流延300微米的聚乙烯醇縮丁醛粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。對比例
在厚度為250Mffl的PET (四川東方絕緣材料股份有限公司)基材上一面分別塗布、固化幹厚25Mm專利號CN102315285A提供的耐候塗層，另一面塗熱固性粘合劑(Hexion制)後熱壓貼合厚度為40Mm的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層薄膜(杭州福斯特光伏材料股份有限公司)，得到對比樣品。
權利要求
1.一種太陽能電池背膜，包括基材、耐候層和粘接層，其特徵在於，所述的耐候層由丙烯酸酯類塗料塗覆在基材表面經固化而得到，所述的塗布液的組分及其重量份為 丙烯酸類樹脂水乳液100 200份； 固化劑33 100份； 助溶劑6 12份； 聚合物填料1. 5 5份； 矽烷偶聯劑2 10份。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述丙烯酸類樹脂水乳液所含樹脂是丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述固化劑是封端基異氰酸酯和氨基樹脂混合物，封端基異氰酸酯和氨基樹脂的比例為9 :1 15 :1。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述助溶劑是丁酮、乙酸乙酯、甲基異丁酮中的一種或兩種。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述聚合物填料可以是平均粒徑為I 4pm的丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒或聚醯胺顆粒。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑為環氧基矽氧燒、稀經基娃氧燒和燒經基娃氧燒中的一種。
7.根據權利要求6所述的太陽能電池背膜，其特徵在於，所述粘接層是聚醋酸乙烯層、聚乙烯醇縮丁醛層、烯烴類聚合物層中的一種。
全文摘要
一種太陽能電池背膜，所述背膜包括基材、耐候層和粘接層，所述的耐候層是由耐候性優良的丙烯酸酯類樹脂塗覆在基材表面經固化而得到，所述的耐候層塗布液的組分及其重量份為丙烯酸類樹脂乳液100～200份；固化劑33～100份；溶劑6～12份；聚合物填料1.5～5份；矽烷偶聯劑2～10份。本發明的耐候層塗布液活化期長，施工方便；耐候層的附著力高、耐溶劑好；紫外老化和雙85溼熱老化後的附著力高；具有環保效益。
文檔編號C09D133/04GK103059676SQ20121049817
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者張學建, 杜彥飛, 柳青, 李華鋒, 何彥達, 張伊偉 申請人:樂凱膠片股份有限公司