一種太陽(yáng)能電池用tpu薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：部分硅烷化TPU顆粒100份、硅烷偶聯(lián)劑5～15份、甲基硅油10～20份、觸變劑5～8份、阻燃劑30～50份以及催化劑1～2份。本發(fā)明通過(guò)采用部分硅烷化TPU顆粒作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅油等，該樹(shù)脂NCO官能團(tuán)，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開(kāi)裂，同時(shí)也能吸收潮氣，提高了貯存能力。本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點(diǎn)高和粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】-種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，全球太陽(yáng)能設(shè)施裝機(jī)容量幾乎以指數(shù)式增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)發(fā)電效率和生產(chǎn)效率更 高的太陽(yáng)能電池組件變得極為重要。如果硅晶片直接暴露在大氣中，其光電轉(zhuǎn)換機(jī)能就會(huì) 衰減。為此需要采用一種透明、耐老化、粘結(jié)性好的膠層將硅晶片包封，并與上層保護(hù)玻璃、 下層保護(hù)材料TPT(聚氟乙烯復(fù)合膜）粘合為一體，構(gòu)成太陽(yáng)電池組件。
[0003]EVA膠膜最基本的功能就是起粘結(jié)密封作用，即將硅晶片與大氣隔絕。與此同時(shí)， 還能起到對(duì)玻璃的增透作用，有利于太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高。
[0004] 太陽(yáng)能電池封裝用EVA是以EVA(醋酸乙烯含量為30-33% )為基料，輔以數(shù)種改 性劑，經(jīng)成膜設(shè)備熱軋成薄膜型產(chǎn)品。該產(chǎn)品在太陽(yáng)能電池封裝過(guò)程中受熱，產(chǎn)生交聯(lián)反 應(yīng)，屬熱固性的熱熔膠膜。固化后的膠膜具有相當(dāng)高的透光率、粘接強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、氣密性 及耐老化性能。
[0005] 拜耳材料科技公司近年來(lái)在此方面獲得重大突破。該公司研發(fā)人員開(kāi)發(fā)成功的一 種熱塑性聚氨酯，利用熱塑性聚氨酯制成商品名為VISTA-SOLAR的新型薄膜，將其用作太 陽(yáng)能電池原料替換傳統(tǒng)的EVA薄膜，不僅使太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)更為方便和便捷，也大大提 高了太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，本發(fā)明的TPU薄 膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點(diǎn)高和粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0008] -種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0009] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?15份 甲基硅油 10?20份 觸變劑 5?8份 阻燃劑 30?50份 催化劑 1?2份。
[0010] 本發(fā)明通過(guò)采用部分硅烷化TPU顆粒作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅 油等，該樹(shù)脂NCO官能團(tuán)，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開(kāi) 裂，同時(shí)也能吸收潮氣，提高了貯存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯樹(shù)脂，該樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中具有 烷氧基官能團(tuán)，可以參與交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)結(jié)構(gòu)中的氨基甲酸酯鍵，該結(jié)構(gòu)可以與被粘材料分 子上含有基團(tuán)形成氫鍵，提高粘接強(qiáng)度。本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高 透明、透光性好、永不黃變、熔點(diǎn)高和粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0011] 所述硅烷偶聯(lián)劑的含量例如為6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14 份。
[0012] 所述甲基硅油的含量例如為11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或 19份。
[0013] 所述觸變劑的含量例如為5. 2份、5. 4份、5. 6份、5. 8份、6份、6. 2份、6. 4份、6. 6 份、6. 8份、7份、7. 2份、7. 4份、7. 6份或7. 8份。
[0014] 所述阻燃劑的含量例如為31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39 份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份或49份。
[0015] 優(yōu)選地，一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0016] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?12份 甲基硅油 12?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 35?50份 催化劑 1?2份。
[0017] 優(yōu)選地，一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0018] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?10份 甲基硅油 15?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 40?50份 催化劑 1?2份。
[0019]優(yōu)選地，所述娃燒偶聯(lián)劑選自Y-(2, 3_環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、Y-氨 丙基二乙氧基娃燒、氛丙基二甲氧基娃燒，N-0 (氛乙基）_Y_氛丙基二乙氧基娃燒、 N_3 (氨乙基）-y-氨丙基二甲氧基娃燒、N-0 (氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N-3 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三 甲氧基娃燒、氛乙基氛乙基氛丙基二甲氧基娃燒、Y_氣丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二氣娃 燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙醜氧基娃燒、 Y-巰丙基三甲氧基硅烷或Y-巰丙基三乙氧基硅烷中的任意一種或者至少兩種的組合。
[0020] 優(yōu)選地，所述觸變劑選自氣相白炭黑、納米活性碳酸鈣、膨潤(rùn)土、硅基聚醚或氫化 蓖麻油中的任意一種或者至少兩種的組合。
[0021] 優(yōu)選地，所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料 三者按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是 1?1. 2:2?3. 5:1。本發(fā)明將膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物以及聚合物/無(wú)機(jī)納米材料作 為復(fù)配阻燃劑用于聚氨酯的阻燃，采用添加形式加入到聚氨酯體系中，滿足了產(chǎn)業(yè)化的需 求。同時(shí)，該阻燃劑的加入還協(xié)同提高了彈性體的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0022] 本發(fā)明所述的"主要由"，意指其除所述組份外，還可以包括其他組份，這些其他組 份賦予所述TPU薄膜不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的"主要由"，還可以替換為封閉式 的"為"或"由……組成"。
[0023] 例如，所述TPU薄膜的原料還可以含有各種添加劑，作為具體例，可以舉出抗氧 齊IJ、熱穩(wěn)定劑、抗水解劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、顏料、著色劑或潤(rùn)滑劑等。這些各種添加 劑可以單獨(dú)使用，也可以兩種或者兩種以上混合使用。
[0024] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種如上所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法， 所述方法包括如下步驟：
[0025] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
[0026] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0027] 本發(fā)明通過(guò)采用部分硅烷化聚氨酯作為主體組分，配合硅烷偶聯(lián)劑以及甲基硅油 等，該樹(shù)脂NC0官能團(tuán)，可以與交聯(lián)劑脫除的小分子酮肟、醇反應(yīng)，防止深層固化膠層開(kāi)裂， 同時(shí)也能吸收潮氣，提高了貯存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯樹(shù)脂，該樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中具有烷 氧基官能團(tuán)，可以參與交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)結(jié)構(gòu)中的氨基甲酸酯鍵，該結(jié)構(gòu)可以與被粘材料分子 上含有基團(tuán)形成氧鍵，提1?粘接強(qiáng)度。
[0028] 本發(fā)明的TPU薄膜與傳統(tǒng)的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黃變、熔點(diǎn) 高和粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0032] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5份 甲基硅油 10份 觸變劑 5份 阻燃劑 30份 催化劑 1份。
[0033] 所述娃燒偶聯(lián)劑選自Y-(2, 3_環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒。
[0034] 所述觸變劑選自氣相白炭黑。
[0035] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料三者按比 例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是1:2:1。
[0036] 如上所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0037] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] -種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0040] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 15份 甲基硅油 20份 觸變劑 8份 阻燃劑 50份 催化劑 2份。
[0041] 所述娃燒偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-Y-氨丙基二甲氧基娃燒和N-0 (氨乙 基）_Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的組合。
[0042] 所述觸變劑選自氣相白炭黑和納米活性碳酸鈣的組合。
[0043] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料三者 按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是1. 2:3. 5:1 〇
[0044] 如上所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0045] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] -種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0048] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 10份
[0049] 甲基硅油 15份 觸變劑 6份 阻燃劑 40份 催化劑 1.5份。
[0050] 所述硅烷偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基 二乙氧基娃燒、苯氛基甲基二甲氧基娃燒和Y_疏丙基二乙氧基娃燒的組合。
[0051] 所述觸變劑選自膨潤(rùn)土、硅基聚醚和氫化蓖麻油的組合。
[0052] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料三者 按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是 1. 1:2. 5:1 〇
[0053] 如上所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0054] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
[0055] 實(shí)施例4
[0056] -種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0057] 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 12份 甲基硅油 14份 觸變劑 7份 阻燃劑 42份 催化劑 1.2份。
[0058] 所述硅烷偶聯(lián)劑選自N-0 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
[0059] 所述觸變劑選自氫化蓖麻油。
[0060] 所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料三者按比 例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是1. 1:3:1。
[0061] 如上所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0062] 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
[0063] 對(duì)比例1
[0064] 其他同實(shí)施例1，除膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量 比是 1. 5:2. 5:1。
[0065] 對(duì)比例2
[0066] 對(duì)比例2為CN102775944A的實(shí)施例1。
[0067] 對(duì)比例3
[0068] 對(duì)比例3為CN102746486A的實(shí)施例4。
[0069] 評(píng)價(jià)樣品的制作
[0070] 將125iim厚的PET薄膜（東麗株式會(huì)社制造的"X10S"）作為基材，將上述實(shí)施例 和對(duì)比例中所得的TPU薄膜貼合25ym厚的氟薄膜（旭硝子株式會(huì)社制造的"AFLEX25PW"） 而得到層壓薄膜。將其在50°C下熟化72小時(shí)，得到評(píng)價(jià)樣品。
[0071] 對(duì)熟化處理后的復(fù)合膜進(jìn)行層間剝離測(cè)試，實(shí)施例1?4中，層間剝離力均在9N/ cm以上，而對(duì)比例1?8中，層間剝離力均為7?8N/cm。
[0072] 對(duì)熟化后的復(fù)合膜進(jìn)行濕熱老化（DH) 2000h、濕凍（HF) 20個(gè)循環(huán)、加速濕熱老化 (105°C、100%RH、192h)及UV60kWh老化處理。對(duì)經(jīng)老化處理的復(fù)合膜進(jìn)行層間剝離測(cè)試， 實(shí)施例1?4中，層間剝離力均在8N/cm以上，而對(duì)比例1?3中，層間剝離力均為5?6N/ cm〇
[0073] 此外，實(shí)施例1?4的TPU薄膜的透光率可達(dá)到98%及以上，165?175°C，遠(yuǎn)高于 對(duì)比例1?3的透光率85?90%，熔點(diǎn)130?140°C，具有高熔點(diǎn)、高透明以及透光性好的 優(yōu)點(diǎn)。
[0074] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局 限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的 技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的 添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5~15份 甲基硅油 10?20份 觸變劑 5?8份 阻燃劑 30?50份 催化劑 1?2份。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得 到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?12份 甲基硅油 12?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 35?50份 催化劑 1?2份。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，其按重量份數(shù)主要由如下原料制 備得到： 部分硅烷化TPU顆粒 100份 硅烷偶聯(lián)劑 5?10份 甲基硅油 15?20份 觸變劑 6?8份 阻燃劑 40?50份 催化劑 1?2份。
4. 如權(quán)利要求1-3之一所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，所述硅烷偶聯(lián)劑選自γ-(2， 3-環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、γ-氨丙基二乙氧基娃燒、γ-氨丙基二甲氧基娃燒， Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二乙氧基娃燒、Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二甲氧基娃燒、 N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基娃 烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅 燒、Y-氣丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二氣娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、Y-甲基丙稀醜氧基 丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙醜氧基娃燒、Y -疏丙基二甲氧基娃燒或Y-疏丙基二乙氧 基硅烷中的任意一種或者至少兩種的組合。
5. 如權(quán)利要求1-4之一所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，所述觸變劑選自氣相白炭黑、納 米活性碳酸鈣、膨潤(rùn)土、硅基聚醚或氫化蓖麻油中的任意一種或者至少兩種的組合。
6. 如權(quán)利要求1-5之一所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜，所述阻燃劑是由膨脹型阻燃劑、 無(wú)機(jī)氫氧化物和聚合物/無(wú)機(jī)納米材料三者按比例混合而成，膨脹型阻燃劑：無(wú)機(jī)氫氧化 物：聚合物/無(wú)機(jī)納米材料的重量比是1?1. 2:2?3. 5:1。
7. -種如權(quán)利要求1-6之一所述的太陽(yáng)能電池用TPU薄膜的制備方法，所述方法包括 如下步驟： 將配方量的各組分混合，熔融擠出，壓延成型，得到太陽(yáng)能電池用TPU薄膜。
【文檔編號(hào)】C09J175/04GK104263258SQ201410477848
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王一良, 何健雄 申請(qǐng)人:東莞市雄林新材料科技股份有限公司, 東莞市吉鑫高分子科技有限公司