專利名稱：一種太陽能電池背板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能電池背板及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種綠色環(huán)保、取之不盡的能源，無疑是取代傳統(tǒng)火力發(fā)電的最佳選擇。由于太陽能電池組件需長期暴露在室外使用，所以光伏組件中的電池片必須要加以保護來防止大氣中水汽、氧氣、紫外線等環(huán)境因素的影響和侵蝕。太陽能電池背板是整個太陽能電池的配件之一，主要起力學支撐和保護電池片免受環(huán)境因素滲透的作用，因此對背板的耐候性的提高一直以來是該行業(yè)的焦點。目前國內(nèi)外對太陽能電池背板的研究也是層出不窮，但是最主流的主要是以下這·幾種I、通過PET聚酯薄膜和上下兩層耐候?qū)訌?fù)合形成三明治結(jié)構(gòu)來提高整個背板耐候性和阻隔性。其代表是歐洲的Isovolta公司的TPT背板，其中T是杜邦公司研發(fā)生產(chǎn)的Tedlar薄膜。Tedlar薄膜作為耐候?qū)影仓虚g一層PET聚酯薄膜復(fù)合而成。2、由于氟材料的價格較為昂貴，所以為節(jié)省成本，美國Madico公司研制開發(fā)出的TPE太陽能電池背板。其結(jié)構(gòu)和TPT基本一樣還是三明治結(jié)構(gòu)，但是采用乙烯-醋酸乙烯共聚(EVA)代替TPT中的內(nèi)層耐候氟材料層。3、和TPT類似的還有KPK太陽能電池背板。該背板也是采用三明治結(jié)構(gòu)，通過3層復(fù)合來提高背板性能。其中K是法國阿科瑪公司研發(fā)生產(chǎn)的Kynar膜，即聚偏氟二乙烯(PVDF)膜，中間包覆的也是PET聚酯薄膜。從以上3種背板中可以看出，無論背板的結(jié)構(gòu)如何改變，其最外層都是以氟材料為耐候?qū)?。氟材料以其?yōu)良的耐候性可以有效保護PET結(jié)構(gòu)增強層長時間免受環(huán)境因素的侵襲，目前，太陽能電池背板的使用年限理論上為25年，但經(jīng)過實際PCT老化實驗及雙85試驗箱的濕熱檢測，其使用年限很難達到這個要求。更重要的是，氟材料會對環(huán)境造成污染，不利于環(huán)保。所以尋找一種耐水解且環(huán)保的背板耐候?qū)邮呛苡斜匾?。聚醚醚?PEEK)是一種綜合性能非常優(yōu)秀的工程塑料，在力學性能上，室溫時，PEEK的拉伸強度可達到IlOMPa以上，即便是在100°C時，拉伸強度也可以穩(wěn)定在80MPa左右；在熱學性能上，純PEEK的熱學性能極其穩(wěn)定，其熱變形溫度高達160°C，相對溫度指數(shù)(RTI)可達到250°C ;在絕緣性能方面，PEEK是目前世界上絕緣性最好的高分子材料之一，其體積電阻高達4. 9X IO16歐姆，表面電阻也大于IO15歐姆；PEEK的耐候性能優(yōu)異，尤其是在抗水解方面，可以說PEEK是所有樹脂中抗水解能力最好的樹脂，PEEK在23°C時的飽和吸水率是0. 5%，有測試表明，PEEK在100°C的熱水中浸泡200天后，其力學性能沒有明顯下降。另外，在抗輻射方面，PEEK具有很好的抗紫外線、Y射線的性能，在Y射線輻射量高達IIOOMrad (毫拉德，輻射劑量單位)時，PEEK仍能保持良好的絕緣性能和機械性能。由此可見，無論在力學性能、熱學性能、電氣絕緣性能還是耐候性能上，PEEK都是耐候?qū)硬牧系牧己玫倪x擇。

發(fā)明內(nèi)容
為了進一步增強太陽能電池背板力學性能、熱學性能、電氣絕緣性能和耐候性能，延長其使用年限，本發(fā)明提供一種太陽能電池背板及其制備方法。該太陽能電池背板的結(jié)構(gòu)簡單、材料新穎、性能優(yōu)異，遠勝于常規(guī)背板，尤其是PEEK出色的耐候性足以保證背板順利通過雙85試驗箱的濕熱檢測及PCT檢測，且用PEEK作為耐候?qū)佑欣诃h(huán)保。本發(fā)明提供的太陽能電池背板的制備方法工藝簡單，成本較低。為達到上述要求，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種太陽能電池背板，它的特點是，所述背板依次包括耐候?qū)?、結(jié)構(gòu)增強層和粘結(jié)層；所述耐候?qū)訛榫勖衙淹∧樱穸葹?0-50微米，所述結(jié)構(gòu)增強層材料為聚酯，厚度為150-250微米，所述粘結(jié)層材料為粘結(jié)劑，厚度為10-30微米。
進一步的，所述聚醚醚酮薄膜層采用等離子噴涂工藝制得。聚醚醚酮材料的重均分子量為30000-32000，密度為I. 28-1. 35g/cm3，如，密度為
I.32g/cm3，熔體粘度為 0. 38-0. 42kN s/m2，玻璃化溫度為 143_147°C，熔點為 336_343°C。上述等離子噴涂工藝為現(xiàn)有的工藝。等離子噴涂一般采用非轉(zhuǎn)移型弧、冷卻中固體嘴口約束焰流并在焰流上送入待噴涂材料的粉料。噴涂工藝的參數(shù)的變化，會影響噴涂所得的耐候?qū)拥母街?，密度，耐候?耐濕熱老化性)，水蒸氣透過率。進一步的，所述結(jié)構(gòu)增強層材料選自PET、PBT或PTT，優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)0所用PET切片的相對分子量為16000-18000，密度為I. 38-1. 40g/cm3，特性粘度為
0.52-0. 65dl/g，玻璃化溫度為 82-85°C。進一步的，所述結(jié)構(gòu)增強層為雙向拉伸聚酯薄膜。進一步的,所述粘結(jié)層材料選自瞬干粘結(jié)劑、厭氧粘結(jié)劑、壓敏粘結(jié)劑、熱熔粘結(jié)齊U、熱固性樹脂粘結(jié)劑、乳液與乳膠型粘結(jié)劑、耐高溫粘結(jié)劑中的一種或至少兩種的組合。為了增加聚酯薄膜與粘結(jié)層的剝離強度，進一步的，所述粘結(jié)層材料選自聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂中的一種或至少兩種的組合。為了進一步增加粘結(jié)層的粘結(jié)強度，所述粘結(jié)層材料選自聚醋酸乙烯酯和聚氨酯的組合物；選自聚丙烯酸酯和環(huán)氧樹脂的組合物；或選自聚丙烯酸酯和聚氨酯的組合物。為了降低成本，同時獲得較好的耐候性，本發(fā)明所述太陽能電池背板的各層可選擇不同的厚度范圍。上述耐候?qū)拥暮穸葹?5-45微米，36-42微米，40-50微米，30微米，35微米，40微米，45微米或50微米。上述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為155-170微米，175-230微米，235-245微米，150微米，160微米，170微米，180微米，190微米，200微米，210微米，220微米，230微米或240微米。上述粘結(jié)層的厚度為10-15微米，15-20微米，20-25微米，25-30微米，10微米，12微米，16微米，18微米，22微米，25微米，28微米，30微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?5-45微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為170-230微米，所述粘結(jié)層的厚度為12-25微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?6-42微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為180-210微米，所述粘結(jié)層的厚度為15-23微米。優(yōu)選的，所述耐 候?qū)拥暮穸葹?0微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為200微米，所述粘結(jié)層的厚度為15微米。進一步的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?0-45微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-210微米，所述粘結(jié)層的厚度為10-20微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?8微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為190微米，所述粘結(jié)層的厚度為12微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?0微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為160微米，所述粘結(jié)層的厚度為10微米。進一步的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?5-50微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為180-250微米，所述粘結(jié)層的厚度為15-25微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?2微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為210微米，所述粘結(jié)層的厚度為18微米。優(yōu)選的，所述耐候?qū)拥暮穸葹?5微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為240微米，所述粘結(jié)層的厚度為25微米。現(xiàn)有太陽能電池背板的厚度高于300um，不利于液晶顯示器的超薄化，為了提供厚度較低的太陽能電池背板，本發(fā)明還提供下述技術(shù)方案一種太陽能電池背板，包括結(jié)構(gòu)增強層，所述結(jié)構(gòu)增強層的上表面噴涂有聚醚醚酮耐候?qū)樱鼋Y(jié)構(gòu)增強層的下表面涂布有粘結(jié)層；所述耐候?qū)拥暮穸葹?0-40微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-180微米，所述粘結(jié)層材料的厚度為10-30微米。進一步的，上述耐候?qū)拥暮穸葹?0-40微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-160微米，所述粘結(jié)層材料的厚度為10-20微米。進一步的，上述耐候?qū)拥暮穸葹?5微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為170微米，所述粘結(jié)層的厚度為25微米。進一步的，上述耐候?qū)拥暮穸葹?0微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150微米，所述粘結(jié)層的厚度為10微米。上述太陽能電池背板優(yōu)化了耐候?qū)樱Y(jié)構(gòu)增強層，粘結(jié)層的厚度組合，耐候性好，厚度薄，成本低。優(yōu)選的，上述耐候?qū)拥暮穸葹?0-40微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-160微米，所述粘結(jié)層材料的厚度為10-20微米；耐候?qū)硬牧蠟榫勖衙淹?，結(jié)構(gòu)增強層材料為PET，粘結(jié)層材料為聚醋酸乙烯酯。該太陽能電池背板厚度薄，重量輕，同時，耐候性，及力學性能較好。本發(fā)明還提供一種上述的太陽能電池背板的制備方法，它的特點是，所述制備方法包括如下步驟(I)制取雙向拉伸聚酯薄膜，收卷后，在其下表面涂布粘結(jié)劑；(2)在步驟(I)所得聚酯薄膜的上表面進行聚醚醚酮等離子噴涂，得到所述太陽能電池背板。上述步驟(I)中的粘結(jié)劑在120°C至140°C的條件下熱固化20_40min。上述步驟(2)中所述的聚醚醚酮等離子噴涂工藝在低溫下進行，溫度控制在120-150°C。將PEEK粉末在150°C _170°C的條件下干燥2_3小時，然后放入送粉器，通電后，使噴嘴和陰極產(chǎn)生電弧，噴嘴直徑為2. 8-3. Omm, PEEK噴射時經(jīng)過該電弧被熔融加速，以140-160m/s的速度噴射到聚酯薄膜的上表面，冷凝后形成薄膜層。優(yōu)選的，上述噴涂工藝的溫度控制在120°C、130°C、14(TC或150°C ;所述PEEK粉末在150°C、160°C，或170°C的條件下干燥2小時、或3小時；噴嘴直徑可為2. 8mm、2. 9mm、或3. Omm ；PEEK噴射時經(jīng)過該電弧被熔融加速，以140m/s、150m/s、或160m/s的速度噴射到聚酯薄膜的上表面。進一步的，上述步驟(2)中所述的聚醚醚酮等離子噴涂工藝在低溫下進行，溫度控制在120-150°C。將PEEK粉末在150°C的條件下干燥3小時，然后放入送粉器，通電后，使噴嘴和陰極產(chǎn)生電弧，噴嘴直徑為2. 8mm, PEEK噴射時經(jīng)過該電弧被熔融加速，以150m/s的速度噴射到聚酯薄膜的上表面，冷凝后形成薄膜層。進一步的，所述步驟(I)中，上述粘結(jié)劑的干燥過程中，在120°C至140°C的條件下熱固化20-40分鐘，粘結(jié)劑的交聯(lián)度通常會達到40%-60%。上述溫度可以為120°C，130°C，或140°C ;熱固化時間可以為20，30，或40分鐘。 進一步的，所述步驟(2)中的等離子噴涂工藝所用的參數(shù)如下等離子氣體為N2,電弧功率為80-100kw，供粉速度為140-160m/s，噴涂距離為15_25cm，噴涂角度為70-100°，噴槍與薄膜相對運動速度為30-60cm/s，溫度控制在120-150°C。優(yōu)選的，前述電弧功率為80kw、85kw、90kw、或IOOkw ;供粉速度為140m/s、150m/s、或160m/s ;噴涂距離為15cm、20cm、或25cm，噴涂角度為70°、80。、90。、或100°，噴槍與薄膜相對運動速度為30cm/s、40cm/s、50cm/s、或 60cm/s，溫度控制在 120°C、130°C、140°C、或 150。。。進一步的，所述步驟(2)中的等離子噴涂工藝所用的參數(shù)如下等離子氣體為N2,電弧功率為80kw，供粉速度為150m/s，噴涂距離為15-25cm，噴涂角度為90°，噴槍與薄膜相對運動速度為30-60cm/s，溫度控制在120-150°C。采用上述方法噴涂的耐候?qū)永喂痰嘏c結(jié)構(gòu)增強層粘接在一起，其耐候性，力學性能等綜合性能較好，進而，所制得的太陽能電池背板具有優(yōu)越的耐候性，力學性能等綜合性倉泛。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的太陽能電池背板中由于含有PEEK涂層，所以力學性能遠比傳統(tǒng)的背板更佳，背板結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，對整個太陽能電池片的支撐保護作用更加的突出，而且粘結(jié)強度和剝離強度也高于傳統(tǒng)背板。本發(fā)明提供的背板在耐候性上也明顯優(yōu)于常規(guī)背板，使用壽命得以延長，其使用年限在理論上遠超過25年。由于沒有氟材料組分，本發(fā)明提供的背板成本較低，對環(huán)境不會產(chǎn)生任何污染，有助于環(huán)保。而且，由于PEEK密度較低，厚度也比傳統(tǒng)氟膜薄，因此可以大幅度減小整個背板的密度和厚度，從而降低成本，增大經(jīng)濟效益。本發(fā)明提供的太陽能電池背板的制備方法工藝簡單，成本較低。該方法采用等離子噴涂工藝制備耐候?qū)?，所得耐候?qū)优c結(jié)構(gòu)增強層的粘結(jié)強度較高，結(jié)合得較牢固。


圖I為本發(fā)明提供的太陽能電池背板的剖面示意圖。其中，I為耐候?qū)?聚醚醚酮層)，2為結(jié)構(gòu)增強層(聚酯薄膜層)，3為粘結(jié)層。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明提供的太陽能電池背板依次包括耐候?qū)覫、結(jié)構(gòu)增強層2和粘結(jié)層3 ;所述耐候?qū)覫的厚度為30-50微米，所述結(jié)構(gòu)增強層2的厚度為150-250微米，所述粘結(jié)層3的厚度為10-30微米。本發(fā)明提供的太陽能電池背板的耐候?qū)硬牧蠟榫勖衙淹?。本發(fā)明提供的太陽能電池背板的制備方法包括如下步驟(I)采用流延法，在雙向拉伸機上制取雙向拉伸聚酯薄膜，收卷后，在其下表面涂布上粘結(jié)劑，在130°C的恒溫條件下熱固化30min。(2)在步驟(I)所得聚酯薄膜的上表面進行聚醚醚酮等離子噴涂，采用低溫等離子噴射工藝，將PEEK粉末在150°C的條件下干燥3小時，然后放入送粉器，通電后，使噴嘴和陰極產(chǎn)生電弧，噴嘴直徑為2. 8mm, PEEK噴射時經(jīng)過該電弧被熔融加速，以150m/s的速度噴射到聚酯薄膜的上表面，冷凝后形成薄膜層，得到所述太陽能電池背板。按照上述方法制備所得的太陽能電池背板，其性能測試方法如下拉伸強度和斷裂伸長率測試ASTMD-882標準，拉伸強度的測試設(shè)備為濟南蘭光機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的XLW薄膜拉力機；耐候性(耐濕熱老化)按照GB/T 2423. 1-2001標準測試，環(huán)境溫度85 °C，環(huán)境濕度85%RH，采用SH-241環(huán)境試驗箱測試；水蒸氣透過率按照ASTM F 1249標準測試，采用TSY-W2水蒸氣透過率測試儀對背膜進行測試；熱收縮率采用ASTMD-1204標準；測試條件為150°C，30min。剝離強度采用ASTMD-1876標準，測試條件為180°剝離；絕緣性采用GB12802. 2-2004標準，測試條件為工頻交流。下述實施例1-3中，聚酯薄膜層材料為PET，粘結(jié)層材料為聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯或環(huán)氧樹脂。實施例I :按上述方法制備太陽能電池背板，其中耐候?qū)拥暮穸葹?0 ym，聚酯薄膜層的厚度為150 ym，粘結(jié)層的厚度為10 ym，所得背板的相關(guān)性能見表I。實施例2 按上述方法制備太陽能電池背板，其中耐候?qū)拥暮穸葹?0 ym，聚酯薄膜層的厚度為200 ym，粘結(jié)層的厚度為15 ym，所得背板的相關(guān)性能見表I。
實施例3 按上述方法制備太陽能電池背板，其中耐候?qū)拥暮穸葹?0 ym，聚酯薄膜層的厚度為250 ym，粘結(jié)層的厚度為20 ym，所得背板的相關(guān)性能見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池背板，其特征在于，所述背板依次包括耐候?qū)?、結(jié)構(gòu)增強層和粘結(jié)層；所述耐候?qū)訛榫勖衙淹∧?，厚度?0-50微米，所述結(jié)構(gòu)增強層材料為聚酯，厚度為150-250微米，所述粘結(jié)層材料為粘結(jié)劑，厚度為10-30微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述聚醚醚酮薄膜層采用等離子噴涂工藝制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)增強層材料選自PET、 PBT或PTT中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)增強層為雙向拉伸聚酯薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述粘結(jié)層材料選自瞬干粘結(jié)齊U、厭氧粘結(jié)劑、壓敏粘結(jié)劑、熱熔粘結(jié)劑、熱固性樹脂粘結(jié)劑、乳液與乳膠型粘結(jié)劑、耐高溫粘結(jié)劑中的一種或至少兩種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述粘結(jié)層材料選自聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂中的一種或至少兩種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述耐候?qū)拥暮穸葹?0-45微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-210微米，所述粘結(jié)層的厚度為10-20微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池背板，其特征在于，所述耐候?qū)拥暮穸葹?0-40微米，所述結(jié)構(gòu)增強層的厚度為150-180微米，所述粘結(jié)層的厚度為10-30微米。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的太陽能電池背板的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟(O制取雙向拉伸聚酯薄膜，收卷后，在其下表面涂布粘結(jié)劑；(2)在步驟(I)所得聚酯薄膜的上表面進行聚醚醚酮等離子噴涂，得到所述太陽能電池背板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池背板的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的等離子噴涂工藝所用的參數(shù)如下等離子氣體為N2,電弧功率為80kw，供粉速度為150m/s，噴涂距離為15-25cm，噴涂角度為90°，噴槍與薄膜相對運動速度為30-60cm/s，溫度控制在120_150°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能電池背板及其制備方法。為了進一步增強太陽能電池背板的耐候性能，延長其使用年限，本發(fā)明提供一種太陽能電池背板及其制備方法。本發(fā)明提供的太陽能電池背板依次包括耐候?qū)?、結(jié)構(gòu)增強層和粘結(jié)層；所述耐候?qū)訛榫勖衙淹∧?，厚度?0-50微米，所述結(jié)構(gòu)增強層材料為聚酯，厚度為150-250微米，所述粘結(jié)層材料為粘結(jié)劑，厚度為10-30微米。該太陽能電池背板的制備方法包括如下步驟(1)制取雙向拉伸聚酯薄膜，收卷后，在其下表面涂布粘結(jié)劑；(2)在步驟(1)所得聚酯薄膜的上表面進行聚醚醚酮等離子噴涂。該太陽能電池背板的結(jié)構(gòu)簡單、耐候性能優(yōu)異。所述制備方法工藝簡單，成本較低。
文檔編號B32B27/36GK102709368SQ2012102119
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
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