專利名稱：新型太陽能電池背板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及太陽能電池背板技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種新 型太陽能電池背板。
背景技術(shù)：
由于太陽能電池的大量使用，各個國家、公司對太陽能電池的背板提出了許多的結(jié)構(gòu) 并相應(yīng)的申請了許多的專利。目前比較常用的結(jié)構(gòu)為TPT結(jié)構(gòu)，其中T指杜邦公司的Tedlar 薄膜，成分為聚氟乙烯(PVF)， P指聚對笨二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，因此TPT指 PVF/PET/PVF結(jié)構(gòu)，三層薄膜間用合適的粘接劑粘接。TPT結(jié)構(gòu)的背板的典型生產(chǎn)商為歐 洲的Isovolta公司。PVF薄膜的主要作用是耐候，全世界只有美國杜邦公司生產(chǎn)，價格高， 供應(yīng)壟斷。為節(jié)省成本，朝向太陽能電池片的PVF層可以由耐候性差一些的塑料薄膜替代。 因此原因，美國的Madico公司發(fā)明了 TPE結(jié)構(gòu)的背板(見專利申請WO2004/091901 A2 )。 其中E指乙烯-醋酸乙烯樹脂，簡稱EVA。 TPE背板的結(jié)構(gòu)是PVF/PET/EVA。 3M公司生 產(chǎn)的背板也是類似的結(jié)構(gòu)，使用THV (四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯)薄膜為耐候?qū)樱?結(jié)構(gòu)為THV/PET/EVA，也申請了專利(見專利申請US2006/0280922 Al )。 3M的專利試 圖覆蓋除PVF以外所有的氟塑料和所有的聚烯烴。聚烯烴的定義覆蓋了所有碳-碳結(jié)構(gòu)的塑 料，品種非常多，各個塑料性能相差很大。氟塑料表面能低，除PVF和THV是相對而言 最容易粘接的種類外，其它的氟塑料非常難以粘接。所以僅按其申請專利的表述無法實(shí)現(xiàn) 除THV/PET/EVA以外的結(jié)構(gòu)。另外一些美國公司正嘗試采用ECTFE (乙烯三氟氯乙烯共 聚物)、ETFE (乙烯四氟乙烯共聚物)作為背板材料，但還沒有商品化的產(chǎn)品。
氟塑料中的PVDF學(xué)名為聚偏氟乙烯，分子結(jié)構(gòu)為-(CF2-CH2)n-(CHrCF2)n-。其供應(yīng) 商多，比如曰本的大金、旭硝子、法國阿克瑪、意大利蘇威、中國的三愛富、東岳化工、 巨化等公司。PVDF可以使用熱塑性塑料的加工工藝生產(chǎn)成薄膜，比如流延或吹膜，也可以 制成涂料，涂布成膜。PVDF薄膜有高的自清潔能力，有非常好的水、氧阻隔性。以PVDF 的性能，其應(yīng)非常適合做太陽能電池背板的耐候保護(hù)層。但PVDF表面能低，無法直接使 用。
聚乙烯(PE)為乙烯的聚合物，分子結(jié)構(gòu)為-(CH2-CH2) n-。太陽能電池組件中常用的膠膜EVA分子結(jié)構(gòu)中含有大量的乙烯鏈段，其和PE的相容性非常好。兩者在熔融狀態(tài) 下可以完全粘合在一起。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)提供一種新型太陽能電池背板，該新型 太陽能電池背板采用無機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯(PVDF)合金薄膜為耐候?qū)?。此塑料合金?過擠出流延或吹膜得到PVDF合金薄膜。其在電暈、等離子或火焰處理后，表現(xiàn)出高的表面 能，用粘接劑與聚對苯二曱酸乙二醇酯(PET)薄膜粘接良好。有無機(jī)材料的PVDF合金薄 膜與PET薄膜的粘接強(qiáng)度明顯高于不含無機(jī)材料的PVDF薄膜與PET薄膜的粘接強(qiáng)度。同時 以白色聚乙烯(PE)薄膜為粘接反射層，結(jié)構(gòu)新穎，材料易得，成本大大降低，且性能優(yōu)良， 符合對背板的要求，對太陽能行業(yè)有非常重要的意義。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的新型太陽能電池背板，包括耐候?qū)?、第一粘接層，結(jié)構(gòu)增 強(qiáng)層、第二粘接層和粘接反射層，所述耐候?qū)油ㄟ^所述第一粘接層祐接所述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層，所 述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層通過所述第二粘接層粘接所述粘接反射層，其特點(diǎn)是，所述耐候?qū)邮菬o機(jī)材料 改性的聚偏氟乙烯(PVDF)合金層，所迷粘接反射層是白色聚乙蜂(PE)層。
較佳地，所述聚偏氟乙烯合金層是聚偏氟乙烯與無機(jī)材料的共混塑料合金層。
更佳地，所述無機(jī)材料選自結(jié)構(gòu)式為AxBy的無機(jī)物中的一種或幾種，其中A是(Si)、 鎂(Mg)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉬(Mo)或鋇(Ba), B是氧(O)、硫(S)或硫 酸根(S04)， x和y分別選自1、 2或3。顯然，其中Ax、 By正負(fù)電荷匹配。
更進(jìn)一步地，所述無機(jī)物包括二氧化硅、二氧化鈦和硫化鉬，或者包括硫化鋅、硫酸鋇 和二氧化鈦，或者包括二氧化珪、三氧化二鋁、硫化鉬和二氧化鈥。
更佳地，所述無機(jī)材料為所述聚偏氟乙烯合金層總重量的10% ~ 40%。
較佳地，所述聚偏氟乙烯合金層的厚度為4 ~ 40nm。
上述的PVDF合金的制作方法是將無機(jī)材料和純的PVDF塑料粒子混合后，通過雙螺桿 擠出機(jī)或帶混料段的單螺桿擠出機(jī)擠出造粒。通過造粒，使無機(jī)材料和PVDF充分混合而形 成塑料合金。再通過流延機(jī)或吹膜機(jī)，將PVDF合金制成合適厚度的薄膜。也可以先將部分 PVDF和無機(jī)材料先擠出造粒，然后再將所得到的粒子和剩余的PVDF均勻混合后再制成薄 膜。如果流延機(jī)或吹膜機(jī)可以將無機(jī)材料分散均勻:也可以直接制膜。表面可進(jìn)行的表面處 理可以是電暈、等離子處理或火焰處理。
所迷白色PE層朝向太陽能電池片，其作用為粘接EVA膠膜并反射陽光返回太陽能電池組件中。較佳地，所述白色聚乙蜂層是聚乙烯中混有無機(jī)白色顏料、抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱 氧老化穩(wěn)定劑的塑料合金層。其中抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱氧老化穩(wěn)定劑為少量。
更佳地，所述無機(jī)白色顏料是鈦白粉(Ti02)或硫酸鋇(BaS04)。更進(jìn)一步地，無機(jī)白 色顏料是鈦白粉。
更佳地，所述無機(jī)白色顏料占所述白色聚乙烯層總重量的3% - 10%。無機(jī)白色顏料添加 的量太少影響白色的反光率，太多了影響薄膜的物理性能。 較佳地，所述白色聚乙蜂層的厚度是10 300nm。 較佳地，所述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層是聚對苯二曱酸乙二醇酯(PET)層。
更佳地，所述聚對苯二甲酸乙二醇酯層是雙向拉伸的聚對苯二曱酸乙二醇酯(BOPET)層。
更佳地，所迷聚對苯二曱酸乙二醇酯層的厚度是40 ~ 40(Vm。
較佳地，所述第一粘接層和所述第二粘接層為聚氨酯膠層、丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠層中 的一種。更佳地，為雙組分的聚氨酯膠。
較佳地，所述第一粘接層和所述第二粘接層的厚度均為1 pm-30jum。更佳地，厚度為 5 |u m ~ 25 iu m。
本發(fā)明的有益效果在于
1、 本發(fā)明采用無機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯合金層作為耐候?qū)?，白色聚乙烯層作為粘?反射層，結(jié)構(gòu)新穎，材料易得，成本低；
2、 本發(fā)明的無機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯合金層的耐候性好，且由于無機(jī)材料的加入， 聚偏氟乙烯合金薄膜在表面處理后，表面能明顯提高，使其和PET層的粘接強(qiáng)度明 顯提尚;
3 -本發(fā)明的白色PE層的作用是粘接太陽能電池組件中的月婦莫，并反射陽光回到組件中， 是粘接反射層，其與太陽能電池組件中常用的膠膜EVA的相容性非常好。
圖1是本發(fā)明的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。 請參見圖l所示，本發(fā)明的新型太陽能電池背板，包括耐候?qū)觢、第一粘接層2、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層3、第二粘接層4和粘接反射層5,所述耐候?qū)觢通過所述第一粘接層2粘接所述結(jié)構(gòu)增 強(qiáng)層3，所迷結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層3通過所述第二粘接層4粘接所述粘接反射層5,所述耐候?qū)?是無 機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯(PVDF)合金層，所述粘接反射層5是白色聚乙烯(PE)層。
較佳地，所述聚偏氟乙蜂合金層是聚偏氟乙烯與無機(jī)材料的共混塑料合金層。
更佳地，所述無機(jī)材料選自結(jié)構(gòu)式為AxBy的無^L物中的一種或幾種，其中A是(Si )、 4美(Mg)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鉬(Mo)或鋇(Ba)， B是氧(O )、硫(S)或石克 酸根(SCU)， x和y分別選自1、 2或3。顯然，其中Ax、 By正負(fù)電荷匹配。
更佳地，所述無機(jī)材料為所述聚偏氟乙烯合金層總重量的10%~40%。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，無機(jī)材料含量為20%，成分是二氧化硅(Si02 ) 10%、鈦白 粉(Ti02) 8%、石充化鉬(MoS2) 2%。該合金在未表面電暈處理前，表面能達(dá)到35達(dá)因， 兩次電暈處理后表面能達(dá)到45達(dá)因 而純PVDF未處理前，表面能只有27達(dá)因，電暈處理 后不超過38達(dá)因。該P(yáng)VDF合金層與PET的實(shí)測粘接強(qiáng)度為13牛頓/15毫米。
較佳地，所述聚偏氟乙烯合金層的厚度為4~40^m。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述聚 偏氟乙烯合金層的厚度為20nm。
上述的PVDF合金的制作方法是將無機(jī)材料和純的PVDF塑料粒子混合后，通過雙螺桿 擠出機(jī)或帶混料段的單螺桿擠出機(jī)擠出造粒。通過造粒，使無機(jī)材料和PVDF充分混合而形 成塑料合金。再通過流延機(jī)或吹膜機(jī)，將PVDF合金制成合適厚度的薄膜。也可以先將部分 PVDF和無機(jī)材料先擠出造粒，然后再將所得到的粒子和剩余的PVDF均勻混合后再制成薄 膜。如果流延機(jī)或吹膜機(jī)可以將無機(jī)材料分散均勻，也可以直接制膜。表面可進(jìn)行的表面處 理可以是電暈、等離子處理或火焰處理。
所述白色PE層朝向太陽能電池片，其作用為粘接EVA膠膜并反射陽光返回太陽能電池 組件中。較佳地，所迷白色聚乙烯層是聚乙烯中混有無機(jī)白色顏料、抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱 氧老化穩(wěn)定劑的塑料合金層。其中抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱氧老化穩(wěn)定劑為少量。
更佳地，所述無機(jī)白色顏料是鈦白粉(Ti02)或硫酸鋇(BaS04)。
更佳地，所述無機(jī)白色顏料占所述白色聚乙烯層總重量的3% - 10%。無機(jī)白色顏料添加 的量太少影響白色的反光率，太多了影響薄膜的物理性能。 較佳地，所述白色聚乙烯層的厚度是10~ 300nm。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述白色聚乙烯層的主要成分為低密度聚乙烯，無機(jī)顏料為 鈦白粉，含量為6%,另含少量抗氧劑，該層厚度為50pm,該層與太陽能電池組件中常用的 EVA膠膜的粘接強(qiáng)度為82N/15毫米，陽光反射率大于85%。較佳地，所述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層3是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)層。 更佳地，所述聚對苯二曱酸乙二醇酯層的厚度是40 ~ 400,。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述聚對苯二曱酸乙二醇酯層是雙向拉伸的聚對笨二甲酸乙 二醇酯(BOPET)層，厚度為250nm。
較佳地，所述第一粘接層2和所述第二粘接層4為聚氨酯膠層、丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠 層中的一種。
較佳地，所述第一粘接層2和所述第二粘接層4的厚度均為l|um~30|am。更佳地，厚 度為5 iu m ~ 25 ]J m。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述第一粘接層2和所述第二粘接層4為聚氨酯粘接層，厚 度為10pm。
在本發(fā)明的另 一具體實(shí)施例中，耐候?qū)訛闊o機(jī)材料改性的PVDF合金層，其中無機(jī)材料 含量為40%，其中硫化鋅(ZnS) 30%、硫酸鋇(BaS04) 10%、另含少量二氧化鈦(Ti02 )。 兩次電暈后表面能達(dá)到40達(dá)因。PVDF合金膜為40 ja m,實(shí)測與PET的粘接強(qiáng)度為9牛頓/15 毫米。粘接反射層白色PE合金薄膜含鈦白粉(Ti02) 10%,厚度300ium。該層與太陽能電 池組件中常用的EVA膠膜的粘接強(qiáng)度實(shí)測72牛頓/15毫米，陽光反射率大于80%。結(jié)構(gòu)增強(qiáng) 層為雙向拉伸PET薄膜，厚度40 ja m。兩層粘接層為雙組份聚氨酯膠，厚度分別為1 u m。
在本發(fā)明的第三個具體實(shí)施例中，耐候?qū)訛闊o機(jī)材料改性的PVDF合金層，其中無機(jī)材 料含量為10%,其中二氧化硅(Si02) 2%、三氧化二鋁(A1203) 2%、硫化鉬(MoS2 ) 3%、 二氧化鈦(Ti02 ) 3%。兩次電暈后表面能達(dá)到42達(dá)因。PVDF合金膜厚度為4 iu m,實(shí)測與 PET粘接強(qiáng)度為10牛頓/15毫米。粘接反射層白色PE合金薄膜含鈦白粉(Ti02) 3%以及少 量抗紫外老化穩(wěn)定劑和抗熱氧老化穩(wěn)定劑，厚度為10nm。該層與太陽能電池組件中常用的 EVA膠膜的粘接強(qiáng)度實(shí)測為60牛頓/15毫米，陽光反射率大于70%。結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層為PET薄膜， 厚度為400 ji m。兩層粘接層為環(huán)氧樹脂膠，厚度分別為30 iu m。
本發(fā)明兼顧了原料的容易得到性、易生產(chǎn)性和水、氧阻隔性和成本等綜合因素，使用了 較為容易得到和生產(chǎn)的PVDF合金為太陽能電池背板的對外的一層氟材料耐候?qū)?，其成分 為由PVDF和合適的無機(jī)材料的共混塑料合金，此塑料合金通過擠出流延或吹膜得到PVDF 合金薄膜，其在電暈、等離子或火焰處理后，表現(xiàn)出高的表面能，用第一粘接劑2與聚對苯 二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜粘接良好，有無機(jī)材料的PVDF合金薄膜與PET薄膜的粘接強(qiáng) 度明顯高于不含無機(jī)材料的PVDF薄膜與PET薄膜的粘接強(qiáng)度；還使用聚乙烯層為太陽能電 池背板中對內(nèi)的粘接反射層5，替代常用的PVF/PETZPVF結(jié)構(gòu)中兩層PVF中朝向太陽能電池片的PVF層或PVF/PET/EVA結(jié)構(gòu)中的EVA層，既達(dá)到太陽能電池背板需要的性能，也降低 了成本，解決了在國內(nèi)生產(chǎn)背板需要完全使用進(jìn)口氟材料薄膜的局面，對太陽能行業(yè)有非常 重要的意義。
綜上，本發(fā)明的新型太陽能電池背板采用無機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯(PVDF)合金薄膜 為耐候?qū)?，同時以白色聚乙烯(PE)薄膜為粘接反射層5,結(jié)構(gòu)新穎，材料易得，成本大 大降低，且性能優(yōu)良，符合對背板的要求，對太陽能行業(yè)有非常重要的意義。
在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)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(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限 制性的。
權(quán)利要求
1.一種新型太陽能電池背板，包括依次粘接的耐候?qū)?、第一粘接層、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層、第二粘接層和粘接反射層，其特征在于，所述耐候?qū)邮菬o機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯合金層，所述粘接反射層是白色聚乙烯層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述聚偏氟乙烯合金層是聚偏 氟乙蜂與無機(jī)材料的共混塑料合金層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述無機(jī)材料選自結(jié)構(gòu)式為 AxBy的無機(jī)物中的一種或幾種，其中A是硅、鎂、鈦、鋅、鋁、鉬或鋇，B是氧、硫或硫 酸根，x和y分別選自l、 2或3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述無機(jī)物包括二氧化硅、二 氧化鈦和硫化鉬，或者包括石克化鋅、硫酸鋇和二氧化鈦，或者包括二氧化硅、三氧化二鋁、 ^/f匕鉬和二氧化鈦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述無機(jī)材料為所述聚偏氟乙 烯合金層總重量的10% ~ 40%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述聚偏氟乙烯合金層的厚度 為4 ~ 40jxm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述白色聚乙烯層是聚乙烯中 混有無機(jī)白色顏料、抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱氧老化穩(wěn)定劑的塑料合金層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述無機(jī)白色顏料是鈦白粉或 硫酸鋇。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述無機(jī)白色顏料占所述白色 聚乙烯層總重量的3% ~ 10%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述白色聚乙烯層的厚度是IO ~ 300,。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層是聚對苯二曱 酸乙二醇酯層。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求ll所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述聚對苯二曱酸乙二醇酯層 是雙向拉伸的聚對笨二甲酸乙二醇酯層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求U所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述聚對苯二曱酸乙二醇酯層 的厚度是40 400nm。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述第一粘接層和所述第二粘接層為聚氨酯膠層、丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠層中的一種。
15. #4居權(quán)利要求1所述的新型太陽能電池背板，其特征在于，所述第一粘接層和所述第二粘 接層的厚度均為l ym 30um。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型太陽能電池背板，包括依次粘接的耐候?qū)?、第一粘接層、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層、第二粘接層和粘接反射層，耐候?qū)邮菬o機(jī)材料改性的聚偏氟乙烯合金層，粘接反射層是白色聚乙烯層，較佳地，聚偏氟乙烯合金層是聚偏氟乙烯與無機(jī)材料的共混塑料合金層，厚度4～40μm，白色聚乙烯層是聚乙烯中混有無機(jī)白色顏料、抗紫外線穩(wěn)定劑和抗熱氧老化穩(wěn)定劑的塑料合金層，厚度是10～300μm，結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層是聚對苯二甲酸乙二醇酯層，第一粘接層和所述第二粘接層可以是聚氨酯膠層、丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠層中的一種，厚度均為1μm～30μm。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，材料易得，成本大大降低，且性能優(yōu)良，符合對背板的要求，對太陽能行業(yè)有非常重要的意義。
文檔編號B32B27/18GK101582458SQ200910053910
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者民 李 申請人:上海海優(yōu)威電子技術(shù)有限公司