三層一體化結構太陽能電池背板及其製備方法與流程
2023-05-01 13:33:36 2
本發明涉及複合材料領域，尤其涉及太陽能電池背板的製備，具體是指一種三層一體化結構太陽能電池背板及其製備方法。
背景技術：
近年來，隨著全球能源消耗對環境的影響越來越大，尋求可循環綠色能源成為人們關注的重點。作為綠色能源的代表，太陽能發電越來越受到人們的重視。目前太陽能的應用主要是利用太陽發電組件將太陽能轉換成電能加以利用。太陽能電池發電組件主要由面板、封裝材料、晶矽電池片、背板、接線盒等組成。太陽能背板位於太陽能電池板的背面，對電池片起保護和支撐作用，可以保護太陽能電池組件不受水汽的侵蝕，阻隔氧氣防止氧化、耐高低溫、具有良好的絕緣性和耐老化、耐腐蝕性能，還可以反射陽光，提高太陽能組件的發電效率，可達到25年的使用壽命。
太陽能背板一般都是由三層結構組成，最常見的結構形式有tpt和kpk結構。主要有內外兩層氟塑料薄膜聚氟乙烯(pvf)或聚偏氟乙烯(pvdf)和中間層聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)和兩層粘結層組成。傳統的複合型材料一方面成本較高，生產工藝複雜，另一方面，層與層之間採用膠粘劑進行粘接，特別是氟塑料薄膜很難粘結，與pet粘接需要特殊的膠水，成本高，再經過老化後容易發生脫層的情況，且pet為聚酯材料，遇水後容易發生水解而老化，性能嚴重衰減，故新型結構和材質的背板有待開發。
技術實現要素：
本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種能夠提高太陽能電池背板性能的三層一體化結構太陽能電池背板及其製備方法。
為了實現上述目的，本發明的具有如下構成：
該三層一體化結構太陽能電池背板，其特徵在於，所述的太陽能電池背板包括：外層耐候層含氟聚合物、中間層乙烯共聚物及內層聚烯烴的三層結構，其中所述的外層含氟聚合物包括聚偏氟乙烯pvdf改性料粒，所述的pvdf改性料粒按質量百分比包括：
pvdf80～100份；
pmma或丙烯酸彈性體或丙烯酸酯增韌劑0～20份；
抗氧劑0～2份；
紫外吸收劑0～2份。
優選地，所述的pvdf為聚偏氟乙烯均聚物或偏氟乙烯，以及含氟單體的共聚物的至少一種。
更優選地，所述的含氟單體包括：偏二氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和一種或多種部分或完全氟化的α-烯烴、部分氟化的烯烴六氟異丁烯、全氟化的乙烯醚、全氟化的間二氧雜環戊烯類、烯丙基的、部分氟化的烯丙基的、或氟化的烯丙基的單體。
進一步優選地，所述的外層含氟聚合物還包括聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一種。
更進一步優選地，所述的丙烯酸彈性體為含丙烯酸鏈段的彈性體，包括聚甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物mbs、聚丙烯酸丁酯pba以及聚丙烯酸乙酯pea中的一種或多種；所述的抗氧劑為酚系抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑、受阻胺類中的一種或多種；所述的紫外吸收劑為具有降低塑料受紫外線破壞的添加劑，包括對苯甲酮類、苯並三唑類、水楊酸酯類、取代丙烯腈類和三嗪類吸收劑中的至少一種。較佳的，所述的抗氧劑和紫外吸收劑的使用為混合配比，其用量和配合方式對抑制薄膜黃變具有重要作用，相對於樹脂質量份100份而言，優選的比例為2：3，即用量為0.1～3質量份數。
進一步地，所述的中間層乙烯共聚物包括：乙烯-丙烯酸酯ema、乙烯-丙烯酸eaa、乙烯-丙烯酸乙酯eea、乙烯-甲基丙烯酸共聚物emaa、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物emac、馬來酸酐或矽烷接枝的pe、eva和poe中的一種或多種。
更進一步地，所述的內層聚烯烴包括以下質量份數的原料：低密度聚乙烯ldpe、線性低密度聚乙烯lldpe、高密度聚乙烯hdpe、乙烯-醋酸乙烯酯eva、聚烯烴彈性體poe或聚丙烯pp中的一種或多種的聚合物合金70～100份，無機填料1～30份，抗氧劑0～2份，紫外吸收劑0～2份。
再進一步地，所述的無機填料包括：鈦白粉、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣、玻璃微珠、硫酸鋇、炭黑、雲母和氧化鋅中的一種或多種；所述的抗氧劑包括具有作為自由基捕獲劑作用的酚系抗氧化劑、具有作為過氧化物分解劑作用可用於塑料的抗氧劑的亞磷酸酯系抗氧化劑、受阻胺類中的一種或多種；所述的紫外吸收劑包括具有降低塑料受紫外線破壞的添加劑，對 苯甲酮類、苯並三唑類、水楊酸酯類、取代丙烯腈類、三嗪類吸收劑中的至少一種。較佳的，所述的抗氧劑和紫外吸收劑的使用為混合配比，其用量和配合方式對抑制薄膜黃變具有重要作用，相對於樹脂質量份100份而言，優選的比例為2：3，即用量為0.1～3質量份數。
最優選地，所述的外層耐候層含氟聚合物厚度為5～50μm、中間層乙烯共聚物厚度為5～50μm、內層聚烯烴厚度為100～500μm。
一種三層一體化結構太陽能電池背板的製備方法，其主要特徵是，所述的製備方法為採用三層共擠流延成型的方法生產，具體為：
(1)將所述的pvdf原料和丙烯酸彈性體或丙烯酸酯增韌劑和抗氧劑及紫外吸收劑按重量份數在高混機中混合均勻，然後放入雙螺杆擠出機中造粒；
(2)將聚烯烴原料和無機填料、抗氧劑及紫外吸收劑按重量份數在高混機中混合均勻，然後放入雙螺杆擠出機中造粒；
(3)將改性後的pvdf粒料、中間層用粒料、內層用粒料放入各自的單螺杆擠出機中，通過三層共擠流延設備流延一體化成型；
最後可以成卷擺放，也可按一定尺寸進行切割，按片狀一層層疊放。
採用了該發明中的三層一體化結構太陽能電池背板及其製備方法，生產工藝極其簡單，使用聚烯烴作為內層主要材質，並採用廉價的聚乙烯為中間結構增強層，不僅與電池封裝材料eva有很好的粘接能力，而且不怕水解，三層共擠一體化成型，免去了膠水的複合過程，相比傳統的五層結構，減少了兩層膠粘劑和複合工序，大大縮短了工藝流程，降低了生產成本，具有極高的工業生產價值。
附圖說明
圖1為本發明的三層結構太陽能電池背板的示意圖。
附圖標記
1背板外層耐候層
2中間粘結層
3內層絕緣層
具體實施方式
為了能夠更清楚地描述本發明的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一步的描述。實施例1：
本實驗外層耐候層原料使用本公司自己生產的改性pvdf粒料。
中間層使用ema粘接樹脂。
內層聚乙烯層原料配方如下：
上述原料按比例放入高混機中進行混合，混合均勻後放入雙螺杆擠出機中造粒，雙螺杆擠出機溫度設置在160℃～190℃之間，螺杆轉速為150rpm。
將上述粒料與pvdf粒料、ema樹脂分別放入三層共擠的單螺杆擠出機中進行流延成型，流延機的溫度控制在180℃～240℃之間。通過調節各螺杆的螺杆轉速來控制各層的厚度，總厚度為250μm，其中外層為22μm，中間層為18μm，內層為210μm。
實施例2：
本實驗外層耐候層原料使用本公司自己生產的改性pvdf粒料。
中間層使用ema粘接樹脂。
內層聚乙烯層原料配方如下：
上述原料按比例放入高混機中進行混合，混合均勻後放入雙螺杆擠出機中造粒，雙螺杆擠出機溫度設置在160℃～190℃之間，螺杆轉速為150rpm。
將上述粒料與pvdf粒料、ema樹脂分別放入三層共擠的單螺杆擠出機中進行流延成型，流延機的溫度控制在180℃～240℃之間。通過調節各螺杆的螺杆轉速來控制各層的厚度，總 厚度為280μm，其中外層為25μm，中間層為15μm，內層為240μm。
實施例:3：
本實驗外層耐候層原料使用本公司自己生產的改性pvdf粒料。
中間層使用eva粘接樹脂。
內層聚乙烯層原料配方如下：
上述原料按比例放入高混機中進行混合，混合均勻後放入雙螺杆擠出機中造粒，雙螺杆擠出機溫度設置在160℃～190℃之間，螺杆轉速為150rpm。
將上述粒料與pvdf粒料、eva樹脂分別放入三層共擠的單螺杆擠出機中進行流延成型，流延機的溫度控制在180℃～240℃之間。通過調節各螺杆的螺杆轉速來控制各層的厚度，總厚度為250μm，其中外層為30μm，中間層為20μm，內層為200μm。
實施例4
本實驗外層耐候層改性pvdf原料配方如下：
上述原料按比例放入高混機中進行混合，混合均勻後放入雙螺杆擠出機中造粒，雙螺杆擠出機溫度設置在180℃～220℃之間，螺杆轉速為150rpm。
中間層使用ema粘接樹脂。
內層聚乙烯層原料採用本公司自己改性的pe粒料。
將上述pvdf粒料、ema樹脂和改性pe粒料分別放入三層共擠的單螺杆擠出機中進行流延成型，流延機的溫度控制在180℃～240℃之間。通過調節各螺杆的螺杆轉速來控制各層的厚度，總厚度為250μm，其中外層為10μm，中間層為10μm，內層為230μm。
採用了該發明中的三層一體化結構太陽能電池背板及其製備方法，生產工藝極其簡單，使用聚烯烴作為內層主要材質，並採用廉價的聚乙烯為中間結構增強層，不僅與電池封裝材料eva有很好的粘接能力，而且不怕水解，三層共擠一體化成型，免去了膠水的複合過程，相比傳統的五層結構，減少了兩層膠粘劑和複合工序，大大縮短了工藝流程，降低了生產成本，具有極高的工業生產價值。
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。