一種無氟太陽能電池背板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于太陽能電池領域，具體涉及一種無氟太陽能電池背板。本發(fā)明的無氟太陽能電池背板，包括基材層、防滲層和外保護層，電池背板的總厚度為280~500μm，所述的基材層是PET薄膜或PO薄膜，所述的防滲層是PET薄膜，位于基材層和外保護層之間，所述的外保護層是TiOx-PET復合薄膜，厚度為12~100μm，其中TiOx-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為0.01~1.0%，x=1.9~2.0。本發(fā)明能后延長太陽能電池背板在戶外環(huán)境下的使用壽命，從而替代環(huán)境不友好、價格昂貴的含氟材料，為生態(tài)保護、降低太陽能利用成本奠定基礎，實現(xiàn)綠色能源裝備的綠色制備。
【專利說明】一種無氟太陽能電池背板
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池領域，具體涉及一種無氟太陽能電池背板。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是將太陽能直接轉化為電能的裝置，是解決生態(tài)、環(huán)境污染與能源短缺的有效途徑之一。太陽能電池是由玻璃、熱熔膠膜(EVA)、電池硅片和背板組成，按照玻璃-EVA-太陽能電池硅片-EVA-背板的結構封裝構成，如圖1所示。其中背板位于太陽能電池背面最外層，它的作用是保證太陽能電池在密閉的條件下運行，減少環(huán)境影響的作用，延長太陽能電池的使用壽命，是太陽能電池非常重要的組成部分。
[0003]電池背板位于組件背面最外層，在戶外環(huán)境下保護太陽能電池組不受水汽的侵蝕、阻隔氧氣防止氧化，要求耐高低溫、絕緣性好、耐老化、耐腐蝕。為實現(xiàn)這些較為苛刻的要求，通常背板為復合結構，一般由基材(提供強度支撐和絕緣)、防水汽滲透層、外保護層和相應的粘結過渡層構成，其中外保護層是要具有耐老化、抗環(huán)境侵蝕好和耐候性好等功能，是背板材料的關鍵。
[0004]目前太陽能電池背板材料主要分為含氟樹脂和非含氟樹脂兩大類，其中以含氟樹脂為主。杜邦公司的Tedler的背板被稱為經(jīng)典的背板結構，也是國內外太陽能電池組件廠首選與認可的太陽能電池背板結構。Tedler為聚氟乙烯薄膜，由于含有氟，Tedler膜具有特殊的結構穩(wěn)定性，目前杜邦公司該產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出第三代Tedler產(chǎn)品，其是所含氟材料中成本最低的。
[0005]妨礙太陽能電池推廣的一個重要因素是目前太陽能電池的能源成本是常規(guī)能源中最高的。以煤作為參照，風能、石油和核能為煤的2-4倍，而太陽能則是煤的10倍以上，因此降低太陽能電池成本和延長電池使用壽命是太陽能利用的關鍵問題之一。由于Tedler薄膜的制造工藝的特殊性，其薄膜表面較易出現(xiàn)針孔，使得薄膜的水汽阻隔能力較差。同時Tedler材料本身含氟量小，所以薄膜需要較厚的厚度來保證其性能。含氟材料除了隔水能力較差外，其制備過程容易造成易污染環(huán)境，國外市場供應量嚴重受限，且價格昂貴，限制了太陽能電池的推廣應用。
[0006]聚對苯二甲酸乙二醇酯，化學式為-(-0CH2-CH20C0C6H4C0-) _，英文名polyethylene terephthalate,簡稱PET,為一種高聚合物，由對苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由對苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化反應所得。PET是乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達120°C，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。初期PET幾乎都用于合成纖維(我國俗稱滌綸、的確良)。80年代以來，PET作為工程塑料有突破性的發(fā)展，相繼研制出成核劑和結晶促進劑，目前PET與PBT—起作為熱塑性聚酯，成為五大工程塑料之一 O
[0007]由于PET抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好，尤其是其優(yōu)秀的防水汽滲透性能，已經(jīng)用于太陽能電池背板的制造，但通常它作為防滲層使用，而作為外保護層，PET樹脂存在的主要問題是耐紫外輻射較差，在戶外環(huán)境下使用壽命一般僅為10年左右，很難達到通常太陽能電池所要求的25年使用期的要求。
[0008]由于太陽能太陽能電池戶外使用壽命保證在25年以上，太陽能電池背板長期暴露在戶外，溫度高于< 60°C、濕度接近100%，一般非含氟薄膜材料很難達到這個使用條件所提出的要求，因此，研究在戶外環(huán)境非含氟材料，如PET材料的降解機理，添加有效抗老化劑，大限度地提高聚酯薄膜的戶外使用壽命，使PET薄膜材料使用壽命達到25年以上，也是PET薄膜作為太陽能電池背板材料一種革命，它有著深遠的意義。

【發(fā)明內容】

[0009]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種無氟太陽能電池背板，通過在太陽能電池背板上設置TiOx-PET復合材料外保護層，目的是延長太陽能電池背板的使用壽命，替代環(huán)境不友好、價格昂貴的含氟材料。
[0010]本發(fā)明的無氟太陽能電池背板，包括基材層、防滲層和外保護層，電池背板的總厚度為280-500μπι，所述的基材層是PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜或PO (聚烯烴)薄膜，所述的防滲層是PET薄膜，位于基材層和外保護層之間，所述的外保護層是TiOx-PET復合薄膜，厚度為12~100 μ m，其中TiOx-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為0.01~1.0%，χ=1.9~2.00[0011]所述的基材層厚度為200-450 μ m。
[0012]所述的防滲層厚度為12 μ m。
[0013]所述的基材層和防滲層、防滲層和外保護層之間是雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑形成的粘結層。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特定和有益效果是:
本發(fā)明是以TiOx-PET復合材料作為外保護層，以PET層為防滲層，以PET或PO為基材，組成無氟太陽能電池背板。二氧化鈦或二氧化鈦薄膜具有優(yōu)異紫外光屏蔽性和可見光透明性，本發(fā)明的TiOx-PET樹脂復合材料，利用二氧化鈦阻擋紫外線的功能彌補了 PET耐紫外性能差的缺陷，同時還發(fā)揮了 PET抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性的性能，能夠大大提高TiOx-PET樹脂復合材料的整體性能，延長復合材料在戶外環(huán)境下的使用壽命，使之滿足太陽能電池背板的要求，從而替代環(huán)境不友好、價格昂貴的含氟材料，為生態(tài)保護、降低太陽能利用成本奠定基礎，實現(xiàn)綠色能源裝備的綠色制備。
[0015]說明書附圖
圖1是太陽能電池結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的無氟太陽能電池背板結構示意圖。
[0016]【具體實施方式】
本發(fā)明實施例中對太陽能電池背板進行EVA粘接度測試、耐候性能測試、拉伸率和拉伸強度測試、熱收縮率測試和耐電壓測都是根據(jù)電子行業(yè)標準:SJCPZT4190-2010進行的。
[0017]本發(fā)明實施例使用的雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑購買自德國Herberts公司。
[0018]實施例1
一種無氟太陽能電池背板，包括基材層、防滲層和外保護層，總厚度為280 μ m，所述的基材層是PET薄膜，厚度為200 μ m,所述的防滲層是PET薄膜，厚度為12 μ m,位于基材層和外保護層之間，基材層和防滲層、防滲層和外保護層之間是雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑形成的粘結層。
[0019]所述的外保護層是TiOx-PET復合材料，厚度為48 μ m，其中TiOh9-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為0.01%,
經(jīng)測試，本實施例的無氟太陽能電池背板與EVA粘接度>40，在-4(T85°C條件下的耐候性能合格，水汽通過率〈0.8 g/m2 d，拉伸率為70%，縱向和橫向拉伸強度(MD/TD)為140/150 MPa，縱向和橫向熱收縮率(MD/TD) 0.6%/1.4%，耐電壓為15 kV。
[0020]與國際知名品牌(3M)相比，而水汽通過率指標明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，其他指標一致或相近，本發(fā)明的太陽能背板無氟，性價比更高。
[0021]實施例2
一種無氟太陽能電池背板，包括基材層、防滲層和外保護層，總厚度為500 μ m，所述的基材層是PET薄膜，厚度為450 μ m,所述的防滲層是PET薄膜，厚度為12 μ m,位于基材層和外保護層之間，基材層和防滲層、防滲層和外保護層之間是雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑形成的粘結層。
[0022]所述的外保護層是TiOx-PET復合材料，厚度為12 μ m，其中TiO1J-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為0.5%。
[0023]經(jīng)測試，本實施例的無氟太陽能電池背板與EVA粘接度>40，在_4(T85°C條件下的耐候性能合格，水汽通過率〈0.8 g/m2 d，拉伸率為72%，縱向和橫向拉伸強度(MD/TD)為141/149 MPa，縱向和橫向熱收縮率(MD/TD) 0.5%/1.5%，耐電壓為15 kV。
[0024]與國際知名品牌(3M)相比，而水汽通過率指標明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，其他指標一致或相近，本發(fā)明的太陽能背板無氟，性價比更高。
[0025]實施例3
一種無氟太陽能電池背板，包括基材層、防滲層和外保護層，總厚度為450 μ m，所述的基材層是PET薄膜，厚度為300 μ m,所述的防滲層是PET薄膜，厚度為12 μ m,位于基材層和外保護層之間，基材層和防滲層、防滲層和外保護層之間是雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑形成的粘結層。
[0026]所述的外保護層是TiOx-PET復合材料，厚度為100 μ m，其中TiO2-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為1.0%。
[0027]經(jīng)測試，本實施例的無氟太陽能電池背板與EVA粘接度>40，在_4(T85°C條件下的耐候性能合格，水汽通過率〈0.8 g/m2 d，拉伸率為69.5%，縱向和橫向拉伸強度(MD/TD)為140/151 MPa，縱向和橫向熱收縮率(MD/TD)0.6%/1.5%，耐電壓為15 kV。
[0028]與國際知名品牌(3M)相比，而水汽通過率指標明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，其他指標一致或相近，本發(fā)明的太陽能背板無氟，性價比更高。
【權利要求】
1.一種無氟太陽能電池背板，其特征在于包括基材層、防滲層和外保護層，電池背板的總厚度為280-500 μ m,所述的基材層是PET薄膜或PO薄膜，所述的防滲層是PET薄膜，位于基材層和外保護層之間，所述的外保護層是TiOx-PET復合薄膜，厚度為12~100 μ m，其中TiOx-PET復合材料中的Ti含量質量百分比為0.01~1.0%，X=L 9~2.0。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無氟太陽能電池背板，其特征在于所述的基材層厚度為200-450 μ m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無氟太陽能電池背板，其特征在于所述的防滲層厚度為12 μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無氟太陽能電池背板，其特征在于所述的基材層和防滲層、防滲層和外保護層之間是雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑形成的粘結層。
【文檔編號】H01L31/049GK103943702SQ201410178699
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】江家城, 孫挺, 陶放 申請人:營口旺平實業(yè)有限公司