六層結構的太陽能電池背板的製作方法
2023-04-29 18:43:21
專利名稱：六層結構的太陽能電池背板的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及太陽能電池背板技術領域，具體是指一種六層結構的太陽能電池背板。
背景技術：
如今，太陽能電池已經被大量的使用，而太陽能電池的背板 是其最重要的封裝材料之一。太陽能電池的可靠性在很大程度上依賴於背板的可靠性。目前比較常用的太陽能電池的背板都使用氟塑料作為最外層的耐候層。用在背板中的最常見氟塑料是聚氟乙烯(PVF)，其最主要的生產商是杜邦公司。杜邦公司商品化的 PVF薄膜的商品名是Tedlar薄膜。最常見的背板有TPT和TPE兩種結構，其中T就是指杜邦公司的Tedlar薄膜，即PVF薄膜。P指聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯樹脂(EVA)薄膜。因此，TPT結構就是指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜結構，生產該結構背板的公司有奧地利伊索公司、義大利康威明公司、臺灣的臺虹公司等。而TPE結構指 PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜結構。美國的Madico公司推出了只有一層Tedlar結構的TPE 型背板，此類產品節省了一層氟塑料，成本較低，目前已被廣泛使用。另一些常用的背板使用其它的氟塑料做為耐候層，比如聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)等。3M推出了 THV為耐候層的背板，霍尼韋爾推出了以ECTFE為耐候層的背板，東洋鋁業推出了以PVDF為耐候層的背板。上述所有結構的背板中氟塑料和PET都直接使用帶溶劑的膠粘結，使用的膠為丙烯酸膠、聚氨酯膠或是環氧膠中的一種，所有膠均用溶劑稀釋。由於需要使用溶劑，生產過程排放大量的溶劑，產生環境汙染。氟塑料耐候性優異，同時由於表面能很低，具有很明顯的不粘性，膠在其表面不容易鋪展而導致其和其它的塑料非常不容易粘結。即使通過對氟塑料表面處理後，如使用電暈、等離子或是底塗處理，膠在其表面的鋪展性有所提高，但粘結強度仍然不高。氟塑料和 PET的粘結力通常在4-8牛頓/釐米。目前生產背板使用的聚氨酯膠，也有使用丙烯酸膠或環氧膠對PET的附著力很難提高到10牛頓/釐米以上。同時由於膠含有溶劑，很難把所有溶劑揮發乾淨，粘結層中有溶劑殘留，這也導致長期使用氟塑料層和PET粘結降低。粘結強度低導致氟塑料層容易在生產或使用過程中從PET上剝落，從而使背板失去耐候性而無法保護太陽能電池板。因此，迫切需要提高氟塑料和PET的粘結強度，這對提高太陽能電池背板的可靠性非常重要，同時還希望降低生產過程產生的汙染。
發明內容
本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種六層結構的太陽能電池背板，該太陽能電池背板具有六層結構，與普通的TPE或TPT結構太陽能電池背板相比，1)多一層與氟塑料相容性非常好的過渡層，大大增強了氟塑料和結構增強層的粘結強度，2) 使用的粘結劑從常用的聚氨酯、丙烯酸酯或環氧膠改為含極性鏈段的乙烯共聚物，此類材料作為粘結樹脂使用不需要溶劑，避免可能的環境汙染，同時形成的粘結層也沒有溶劑殘留，粘結強度大，改善了太陽能電池背板的可靠性，3)只有一層氟塑料，成本低。綜上各個優點，其對太陽能組件降低成本提高可靠性有非常重要的意義。為了實現上述目的，本發明的六層結構的太陽能電池背板，其特點是，包括自上而下的氟塑料耐候層、過渡層、第一粘結層、結構增強層、第二粘結層和聚烯烴層，所述氟塑料耐候層貼合所述過渡層，所述過渡層通過所述第一粘結層粘結所述結構增強層，所述結構增強層通過所述第二粘結層粘結所述聚烯烴層。較佳地，所述氟塑料耐候層是含偏氟 烯鏈段的氟塑料合金層，其中偏氟乙烯鏈段含量超過30% (重量)。較佳地，所述氟塑料耐候層的厚度範圍為1 40μπι。較佳地，所述過渡層是含丙烯酸或其酯類的聚合物層或者是含丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯基團的氟塑料形成的合金層。較佳地，所述過渡層的厚度範圍為1 60 μ m。較佳地，所述第一粘結層和所述第二粘結層是粘結性樹脂層。更佳地，所述粘結性樹脂層是含極性鏈段的乙烯共聚物層。更進一步地，所述的含極性鏈段的乙烯共聚物包括乙烯-極性樹脂共聚物和接枝了極性基團的含乙烯鏈段的共聚物。乙烯_極性樹脂共聚物包括乙烯_醋酸乙烯共聚物、 乙烯_丙烯酸或其酯類共聚物、乙烯離子聚合物。接枝極性基團的含乙烯鏈段的共聚物包括以馬來酸酐、馬來醯亞胺、矽烷或甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的含乙烯鏈段的聚合物，此類聚合物包括本身已有極性鏈段的乙烯_醋酸乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸或其酯類共聚物和本身是非極性的聚乙烯、聚丙烯、乙烯-順丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物等。以上聚合物可以單獨使用或幾種一起使用。較佳地，所述第一粘結層和所述第二粘結層的厚度範圍為1 50μπι。較佳地，所述結構增強層為聚酯層。更佳地，所述聚酯層為聚對苯二甲酸乙二醇酯層。更佳地，聚酯表面可以按需要進行電暈(Corona)、等離子(Plasma)、火焰(Flame) 或底塗(Primer)等工藝處理以增加表面能從而提高其和粘結樹脂的粘結強度。可以只採用一種工藝處理，也可先後採用幾種工藝處理以增加其表面能。較佳地，所述結構增強層的厚度範圍為40 400 μ m。較佳地，所述聚烯烴層為以碳碳鏈為主鏈的聚烯烴合金層。更佳地，所述聚烯烴層為乙烯_醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體中的一種或幾種的塑料合金，以及按需要添加的抗老化劑、顏料和填料形成的合金層。較佳地，所述聚烯烴層的厚度範圍為10 300 μ m。本發明的有益效果在於1、本發明使用丙烯酸或其酯類的聚合物或者是丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯的氟塑料形成的合金作為氟塑料耐候層的過渡層，由於含丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯鏈段的氟塑料有非常好的相容性，這使含偏氟乙烯鏈段超過30%的氟塑料合金層(即耐候層)和含丙烯酸或其酯類的聚合物的過渡層幾乎可以完全融合而成為一個無法分離的整體，而含丙烯酸或其酯類的聚合物表面有良好的粘結性，此性能使過渡層可以和其它塑料粘結良好，大大增強了氟塑料和結構增強層的粘結強度，從而改善了太陽能電池背板的可靠性，對太陽能行業有非常重要的意義。2、本發 明通過使用粘結性樹脂即含極性鏈段的乙烯共聚物作為粘結層來替代常用膠(聚氨酯膠、丙烯酸膠或環氧膠)，合適的粘結性樹脂和丙烯酸或其酯類的聚合物有非常好的相容性，所以也能融為一體而無法分離，而合適的粘結性樹脂能以非常高的粘結強度粘結在結構增強層如PET層的表面，進一步增強了氟塑料和結構增強層的粘結強度。粘結性樹脂不需要使用溶劑稀釋，所以形成的粘結層不含溶劑殘留。因使用粘結性樹脂從而既改善了太陽能電池背板的可靠性，又在生產過程中不產生溶劑排放，對太陽能行業有非常重要的意義。3、本發明只使用一層氟塑料作為耐候層，整個結構為六層，有效的節約了成本。通過以上的辦法，氟塑料層最終能以非常高的強度粘結在結構增強層如PET層上。以上各層，還可以按需要加入合適的顏料、抗老化劑、無機填料。由於本發明的背板結構大幅度提高了氟塑料耐候層和結構增強層的粘結強度，提高了太陽能電池背板的可靠性，並且成本低，因而對太陽能組件可靠性的提高和降低成本具有非常重要的意義。
圖1是本發明的一具體實施例的結構示意圖。圖2是本發明的另一具體實施例的結構示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。其中相同的部件採用相同的附圖標記。除非特別說明，其中百分含量均為重量百分含量。請參見圖1和圖2所示，本發明的六層結構的太陽能電池背板包括自上而下的氟塑料耐候層1、過渡層2、第一粘結層3、結構增強層4、第二粘結層5和聚烯烴層6，所述氟塑料耐候層1貼合所述過渡層2，所述過渡層2通過所述第一粘結層3粘結所述結構增強層 4，所述結構增強層4通過所述第二粘結層5粘結所述聚烯烴層6。所述氟塑料耐候層1是含偏氟乙烯鏈段的氟塑料合金層。可以是含偏氟乙烯鏈段的氟塑料或者是含偏氟乙烯鏈段的氟塑料和按需要添加的顏料、其它塑料和助劑形成的混合物。其中，含偏氟乙烯的氟塑料可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)、偏氟乙烯-氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯等，偏氟乙烯鏈段含量超過30%。耐候層可以是無色透明，也可以是白色、灰色、黑色、藍色等。其它塑料是指可以和含偏氟鏈段的氟塑料相容的塑料，如含丙烯酸或其酯類的聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA)等。助劑指塑料中常用的抗老化劑、抗紫外劑、分散劑等。所述氟塑料耐候層1的厚度可以根據需要確定。較佳地，所述氟塑料耐候層1的厚度範圍為1 40 μ m。所述過渡層2是含丙烯酸或其酯類的聚合物層或者是含丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯基團的氟塑料形成的合金層。含丙烯酸或其酯類的聚合物指含丙烯酸基團的塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物及其它乙烯_丙烯酸酯共聚物(如EMA、EBA)、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯的共聚物(ACR)，以及馬來酸酐、馬來醯亞胺、矽烷或甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的乙烯-丙烯酸或其酯類共聚物等。所述過渡層2可以按需要添加或不添加顏料、其它塑料和助劑。所述過渡層2的厚度可以根據需要確定。較佳地，所述過渡層2的厚度範圍為1 60 μ m0
所述第一粘結層3和所述第二粘結層5是粘結性樹脂層。粘結性樹脂層，即含極性鏈段的乙烯共聚物層，此類共聚物在室溫下以塑料粒子的形態存在。由於其在分子鏈上有較強的極性基團，在選擇合適時可以作為塑料之間的粘結劑使用。含極性鏈段的乙烯共聚物包括乙烯_極性樹脂共聚物和接枝了極性基團的含乙烯鏈段的共聚物。乙烯_極性樹脂共聚物包括乙烯_醋酸乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸或其酯類共聚物、乙烯離子聚合物。接枝極性基團的含乙烯鏈段的共聚物包括以馬來酸酐、馬來醯亞胺、矽烷或甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的含乙烯鏈段的聚合物，此類聚合物包括本身已有極性鏈段的乙烯_醋酸乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸或其酯類共聚物和本身是非極性的聚乙烯、聚丙烯、乙烯_順丁二烯共聚物、苯乙烯_乙烯_ 丁二烯共聚物等。以上聚合物可以單獨使用或幾種一起使用。所述第一粘結層3和所述第二粘結層5的厚度可以根據需要確定。較佳地，所述第一粘結層3和所述第二粘結層5的厚度範圍為1 50 μ m。所述第一粘結層3和所述第二粘結層5的厚度可以相同、也可以不同。所述結構增強層4為聚酯層。更佳地，所述聚酯層為聚對苯二甲酸乙二醇酯層。聚酯層還可以是聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)層或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)層。可以是雙向拉伸薄膜層、單向拉伸薄膜或不拉伸。聚酯表面可以按需要進行電暈(Corona)、等離子(Plasma)、火焰(Flame)或底塗(Primer)等工藝處理以增加表面能。可以只採用一種工藝處理，也可先後採用幾種工藝處理以增加其表面能。所述結構增強層4可以按需要添加或不添加顏料、其它塑料和助劑。所述結構增強層4的厚度可以根據需要確定。較佳地，所述結構增強層的厚度範圍為40 400 μ m。所述聚烯烴層為以碳碳鏈為主鏈的聚烯烴合金層。更佳地，所述聚烯烴層為乙烯_醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體中的一種或幾種的塑料合金，以及按需要添加的抗老化劑、顏料和填料形成的合金層。所述聚烯烴層的厚度可以根據需要確定。較佳地，所述聚烯烴層的厚度範圍為 10 300 μ m。如圖1所示，在本發明的一具體實施例中，氟塑料耐候層1為以PVDF為主要成份的白色含氟塑料合金，其厚度為40 μ m，其中PVDF (偏氟乙烯)含量為30%，另含有50%的 PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)和20%的鈦白粉(Ti02)；過渡層2為PVDF和PMMA的混合物， 厚度為Ιμπι，PVDF含量為20%，PMMA為80% ；第一粘結層3為馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物，厚度為1 μ m ；結構增強層4是雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯，其厚度為400 μ m ；第二粘結層5為甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的乙烯_丙烯酸酯共聚物，厚度為 5 μ m ；聚烯烴層為醋酸乙烯(VA)含量為18 %的乙烯-醋酸乙烯樹脂，厚度10 μ m。氟塑料耐候層1和過渡層2、過渡層2和第一粘結層3無法剝離，第一粘結層3和PET間的剝離強度為22牛頓/釐米，第二粘結層5和PET間的剝離強度為15牛頓/釐米，第二粘結層和聚烯烴層6無法剝離。如圖2所示，在本發明的另一具體實施例中，氟塑料耐候層1為以PVDF為主要成分的含氟塑料合金，其中PVDF(偏氟乙烯)含量為98%，其餘2%為PMMA，其厚度為1 μ m， 透明；過渡層2為白色PMMA合金，其中PMMA含量70%和EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物)10%，鈦白粉20%，其厚度為60 μ m;第一粘結層3為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，厚度為50 μ m ；結構增強層4是雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯，其厚度為40 μ m ；第二粘結層5為馬來酸酐改性的乙烯_醋酸乙烯共聚物，厚度為2 μ m ；聚烯烴層為低密度聚乙烯、 乙烯-醋酸乙烯共聚物和鈦白粉的混和物，比例為40% 40% 20%，其厚度為300 μ m。 聚對苯二甲酸乙二醇酯兩側表面均事先電暈處理增加表面能，面對第一粘結層3的表面在電暈後又作了底塗處理。氟塑料耐候層1和過渡層2、過渡層2和第一粘結層3、第二粘結層5和聚烯烴層6無法剝離，第一粘結層3和PET間的剝離強度為20牛頓/釐米，第二粘結層5和PET間的剝離強度為15牛頓/釐米。綜上，本發明提供了一種單面氟塑料的六層結構的太陽能電池背板，在六層結構的背板中使用了和氟塑料相容性非常好的過渡層。由於過渡層的存在克服了氟塑料表面的不粘性，氟塑料和結構增強層(PET)的粘結變成了過渡層和結構增強層的粘結，從而使氟塑料和結構增強層的粘結強度大大提高。本發明使用帶極性鏈段的乙烯共聚物替代常用的含溶劑的聚氨酯、丙烯酸酯 或環氧膠，使本發明各層間的粘結強度進一步提高。本發明使用聚烯烴層替代了常規的TPT背板結構中的一層氟塑料層，從而節約了成本。本發明對提高太陽能電池背板的可靠性具有非常重要的意義。在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，包括自上而下的氟塑料耐候層、過渡層、第一粘結層、結構增強層、第二粘結層和聚烯烴層，所述氟塑料耐候層貼合所述過渡層， 所述過渡層通過所述第一粘結層粘結所述結構增強層，所述結構增強層通過所述第二粘結層粘結所述聚烯烴層。
2.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述氟塑料耐候層是含偏氟乙烯鏈段的氟塑料合金層，其中偏氟乙烯鏈段超過30% (重量)。
3.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述氟塑料耐候層的厚度範圍為1 40 μ m。
4.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述過渡層是含丙烯酸或其酯類的聚合物層或者是含丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯基團的氟塑料形成的合金層。
5.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述過渡層的厚度範圍為1 60 μ m。
6.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述第一粘結層和所述第二粘結層是粘結性樹脂層。
7.根據權利要求6所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述粘結性樹脂層是含極性鏈段的乙烯共聚物層。
8.根據權利要求7所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述的含極性鏈段的乙烯共聚物包括乙烯_極性樹脂共聚物和接枝了極性基團的含乙烯鏈段的共聚物。
9.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述第一粘結層和所述第二粘結層的厚度範圍為1 50 μ m。
10.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述結構增強層為聚酯層。
11.根據權利要求10所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述聚酯層為聚對苯二甲酸乙二醇酯層。
12.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述結構增強層的厚度範圍為40 400 μ m。
13.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述聚烯烴層為以碳碳鏈為主鏈的聚烯烴合金層。
14.根據權利要求13所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述聚烯烴層為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體中的一種或幾種的塑料合金，以及按需要添加的抗老化劑、顏料和填料形成的合金層。
15.根據權利要求1所述的六層結構的太陽能電池背板，其特徵在於，所述聚烯烴層的厚度範圍為10 300 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種六層結構的太陽能電池背板，包括自上而下的氟塑料耐候層、過渡層、第一粘結層、結構增強層、第二粘結層和聚烯烴層。氟塑料耐候層貼合過渡層，過渡層通過第一粘結層粘結結構增強層，結構增強層通過第二粘結層粘結聚烯烴層。過渡層是含丙烯酸或其酯類的聚合物層，或者是含丙烯酸或其酯類的聚合物和含偏氟乙烯基團的氟塑料共混而成的合金層，其與氟塑料相容性非常好，大大增強了氟塑料耐候層和結構增強層的粘結強度。兩層粘結層是含極性鏈段的乙烯共聚物層，其不含溶劑。與氟塑料耐候層相對的為聚烯烴層。其層間附著力高於用粘結劑粘結的背板、成本比任何使用雙面氟塑料的背板低，對太陽能組件提高可靠性降低成本有非常重要的意義。
文檔編號H01L31/048GK102354713SQ20111035312
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者李民 申請人:李民