一種無氟太陽能電池背板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無氟多層共擠太陽能電池背板材料，背板材料分為3層，分別為耐候?qū)?、中間層、粘結(jié)層，具體地說：耐候?qū)訛楦男缘腜C；中間層為改性的PBT；粘結(jié)層為改性的PC，各層的混料，先通過雙螺桿擠出機(jī)擠出，再經(jīng)過多層共擠裝置進(jìn)行共擠出，得到背板材料。本發(fā)明的無氟多層共擠太陽能電池背板，不需要使用含氟材料和粘結(jié)劑，采用多層共擠技術(shù)實(shí)現(xiàn)層與層材料之間的粘接，物理性能優(yōu)異，價(jià)格低廉。
【專利說明】一種無氟太陽能電池背板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池設(shè)備，特別涉及一種太陽能電池背板材料及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]東京電力福島第一核電站事故以后，社會(huì)各界重新思考可再生能源的發(fā)展問題。太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源，越發(fā)的受到人們的重視。太陽能電池背板位于太陽能電池板的背面，對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用，要求具有一定的性能，如絕緣性、阻水性等特點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的背板產(chǎn)品主要包括:
[0003](I) 一種為復(fù)合式涂膠背板膜，就是在PET薄膜兩面復(fù)合氟膜，如PVDF，ETFE或者EVA膠膜，三層結(jié)構(gòu)，常見的有TPT結(jié)構(gòu)。
[0004](2) 一種為涂覆背板膜，在PET聚酯薄膜兩面涂覆氟樹脂，經(jīng)干燥固化成膜。
[0005]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和勞動(dòng)力以及原材料成本的壓力，背板經(jīng)歷了雙氟背板一單氟背板一無氟背板這樣的一個(gè)發(fā)展歷程，雙氟背板的造價(jià)是最貴的，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，太陽能電池組件在應(yīng)用過程中，太陽能紫外線經(jīng)由鋼化玻璃、電池片及EVA膠膜之后，真正照射到太陽能背板表面的并不多，所以作為傳統(tǒng)的含氟背板中氟材料并沒有真正的實(shí)現(xiàn)他的價(jià)值，而且目前市場(chǎng)上使用較為廣泛的氟材料多數(shù)采用聚偏氟乙烯，研究發(fā)現(xiàn)聚偏氟乙烯在加工成膜的過程，局部溫度過高，會(huì)快速的產(chǎn)生HF氣體，與人體骨骼中的鈣質(zhì)吸收，損傷骨膜以及骨質(zhì)。同時(shí)聚偏氟乙烯的表面潤濕性很差，未經(jīng)處理時(shí)與其他的塑料基材難以粘合。因此開發(fā)出一種無氟的，具有良好的絕緣性、阻水性、耐老化性能優(yōu)異的，加工簡單的新型太陽能背板具有非常重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有的太陽能電池背板技術(shù)中，氟材料并沒有得到充分的利用，且氟材料與其他塑料的粘結(jié)性較差，且易產(chǎn)生對(duì)人體有害的HF氣體。
[0007]為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明提供了一種新型的無氟太陽能背板，耐候?qū)訛榫厶妓狨?改性PC層)，中間層為聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(改性PBT層)，粘結(jié)層為改性聚碳酸酯層(PC層)，不需要使用含氟材料和粘結(jié)劑，采用多層共擠技術(shù)實(shí)現(xiàn)層與層材料之間的粘接，物理性能優(yōu)異，價(jià)格低廉，
[0009]聚碳酸酯是一種線性縮聚聚合物，具有透明性好、熱成型性好、機(jī)械性能優(yōu)異、表面硬度大、耐磨且有潤滑性和較高的沖擊性能，絕緣性好等特點(diǎn)，且分子鏈中的C=O具有一定的極性，與極性的聚合物材料能很好的粘接到一起，提高復(fù)合膜的挺度以及拉伸強(qiáng)度。
[0010]背板材料分為3層，分別為耐候?qū)?、中間層、粘結(jié)層，各層的混料，先通過雙螺桿擠出機(jī)擠出，再經(jīng)過多層共擠裝置進(jìn)行共擠出，得到背板材料，
[0011](I)耐候?qū)訛楦男缘腜C，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由100份的PC，5?10份紫外屏蔽劑，I?10份紫外吸收劑，0.5?I份光穩(wěn)定劑，及I?10份改性聚合物樹脂組成，[0012]紫外屏蔽劑主要是為了提高PC的抗紫外效果，防止PC高分子鏈發(fā)生降解，材料的老化，如Ti02、ZnO、SiO2等，有效作用時(shí)間長，具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無毒、無刺激性，而且與其他的助劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過表面改性的Ti02、ZnO、SiO2在樹脂基體中分散性好，不易團(tuán)聚，如杜邦生產(chǎn)的R706、R902等，
[0013]紫外吸收劑為苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯晴類以及三嗪類的紫外吸收劑，選自UV-P，UV-O, UV-9 或 UV-531,
[0014]光穩(wěn)定劑，主要是與紫外吸收劑進(jìn)行復(fù)配，達(dá)到更好的抗紫外效果，主要成分為受阻胺類，如 AM-101，GW-540, 744，HPT 等，
[0015]改性聚合物樹脂為聚烯烴類的改性物，可以大幅度降低PC的吸水性，提高其薄膜的耐水解性，如 HD900P、PC-33C 或 TRD-428P ；
[0016](2)中間層為改性的PBT，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由80?90份的PBT，5?10份的抗紫外屏蔽劑，I?5份的抗水解劑組成，
[0017]抗紫外屏蔽劑主要是為了提高PBT的抗紫外效果，防止PBT高分子鏈發(fā)生降解，材料的老化，如Ti02、ZnO、SiO2等，有效作用時(shí)間長，具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無毒、無刺激性，而且與其他的助劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過表面改性的Ti02、ZnO、SiO2在樹脂基體中分散性好，不易團(tuán)聚，如杜邦生產(chǎn)的R706、R902等，
[0018]抗水解劑為聚碳化二亞胺，與聚酯的相容性好，在高溫條件下對(duì)聚酯的高分子鏈修補(bǔ)作用，起到防止和減少高分子鏈降解的作用，有效的保持高分子的分子量，保持材料的物理機(jī)械性能；
[0019](3)粘結(jié)層為改性的PC，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由80?90份的PC，10?20份的聚烯烴類共聚物組成，
[0020]聚烯烴類共聚物選自，乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA、EAA)中的一種或者兩種共混物。
[0021]本發(fā)明還提供了一種上述太陽能背板材料的制備方法，分別將上述耐候?qū)印⒅虚g層、粘結(jié)層的混料，加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融，各熔體通過各自的流道在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱、再冷卻，制備得到多層無氟背板。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利不使用含氟樹脂，采用多層共擠的加工方式制備得到的太陽能電池背板，不需要使用膠黏劑，對(duì)PC以及PBT進(jìn)行改性，共擠出得到的無氟背板結(jié)構(gòu)具有更好的力學(xué)性能，層與層之間的粘接性能優(yōu)異、耐候性以及抗水解能力優(yōu)異，保證了太陽能電池的使用壽命，而且制備方法簡單，連續(xù)化生產(chǎn)快，成本大幅下降，具有非常好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:實(shí)施例1制備得到的太陽能背板結(jié)構(gòu)示意圖。按從上到下的順序，第一層為耐候?qū)樱男訮C ;第二層為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層，改性PBT ;第三層為粘結(jié)層，改性PC。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1[0025]按重量份數(shù)計(jì):將100份PC (臺(tái)灣奇美PC-110)、5份二氧化鈦(T1-Pure R902)、I份UV-P、0.5份AM-101以及5份改性聚合物樹脂HD900P混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造，螺桿長徑比為44:1，主機(jī)轉(zhuǎn)速120r/min，喂料轉(zhuǎn)速140r/min)中，熔融擠出至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):170，230，250，260 ;模頭(°C):270, 280，280。
[0026]按重量份數(shù)計(jì):將80份PBT(美國杜邦SK605)、5份二氧化鈦(T1-Pure R902)以及I份聚碳化二亞胺(上海尤恩化工有限公司)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(啟東鼎佳機(jī)械設(shè)備有限公司制造)中，熔融至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220，240，270 ;模頭(°C) =270,260, 250。
[0027]按重量份數(shù)計(jì):將80份PC(臺(tái)灣奇美PC-110)、20份EAA (美國陶氏3150)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):170，230，250，260 ;模頭(°C):270，280，280。
[0028]上述各熔體通過各自的流道，在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱(溫度80°C)、再冷卻制備得到多層無氟背板，收卷待用。
[0029]實(shí)施例2
[0030]按重量份數(shù)計(jì):將100份PC (德國拜耳2407)、10份二氧化鈦(T1-Pure R706)、10份UV-O、I份AM-101以及10份改性聚合物樹脂PC-33C混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融擠出至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220,240，270 ;模頭(°C ):270，260，250。
[0031]按重量份數(shù)計(jì):將90份PBT(日本寶理3116)、10份二氧化鈦(T1-Pure R902)、以及5份聚碳化二亞胺(上海尤恩化工有限公司)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(啟東鼎佳機(jī)械設(shè)備有限公司制造)中，熔融酯分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220，240，270 ;模頭(°C) =270,260, 250。
[0032]按重量份數(shù)計(jì):將90份PC (德國拜耳2407)、10份EVA (美國杜邦1075A)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220,240，270 ;模頭(°C ):270，260，250。
[0033]上述各熔體通過各自的流道，在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱(加熱溫度80°C)、再冷卻制備得到多層無氟背板，收卷待用。
[0034]實(shí)施例3
[0035]按重量份數(shù)計(jì):將100份PC (三星1100R)、6份氧化鋅、5份UV_0、0.7份GW-540以及10份改性聚合物樹脂TRD-428P混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融擠出至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220，240，270 ;模頭(V ):270，260，250。
[0036]按重量份數(shù)計(jì):將85份PBT (美國杜邦SK602)、10份二氧化鈦以及2份聚碳化二亞胺(上海尤恩化工有限公司)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(啟東鼎佳機(jī)械設(shè)備有限公司制造)中，熔融酯分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220,240, 270 ;模頭 Ο =270,260, 250。
[0037]按重量份數(shù)計(jì):將80份PC (三星1100R)、20份EMAA (美國杜邦7940)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200, 220,240，270 ;模頭(°C) =270,260, 250。
[0038]上述各熔體通過各自的流道，在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱(加熱溫度80°C)、再冷卻制備得到多層無氟背板，收卷待用。
[0039]實(shí)施例4
[0040]按重量份數(shù)計(jì):將100份PC (德國拜耳2407)、5份二氧化硅、I份UV-9、0.5份744以及10份改性聚合物樹脂HD900P混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融擠出至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220,240，270 ;模頭(°C):270,260, 250。
[0041]按重量份數(shù)計(jì):將80份PBT(美國杜邦SK605)、5份氧化鋅以及I份聚碳化二亞胺混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(啟東鼎佳機(jī)械設(shè)備有限公司制造)中，熔融酯分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200，220,240，270 ;模頭(°C) =270,260, 250。
[0042]按重量份數(shù)計(jì):將85份PC (德國拜耳2407)、15份EMA (美國杜邦E403)混合均勻，將混料加入雙螺桿擠出機(jī)(廣州市普同實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司制造)中，熔融至分流模頭，擠出機(jī)溫度設(shè)定為:料筒溫度(°C):200, 220,240，270 ;模頭(°C) =270,260, 250。
[0043]上述各熔體通過各自的流道，在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱(加熱溫度80°C)、再冷卻制備得到多層無氟背板，收卷待用。
[0044]實(shí)施例1~4制備得到的太陽能背板進(jìn)行性能測(cè)試:
[0045]拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率按照ASTM D882標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；UVB老化按照老化時(shí)間3000h，
0.68ff/m2測(cè)試條件，觀察有無色差；剝離強(qiáng)度的測(cè)試方法是按照ASTM D1876標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)試；耐候性測(cè)試按照GB/T13448-2006標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試條件為:溫度85°C和濕度為85%的條件下保溫lOOOh，觀察有無發(fā)黃變化。測(cè)試結(jié)果如表I所示。
[0046]表I
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述背板為無氟多層共擠太陽能電池背板，背板材料分為3層，分別為耐候?qū)?、中間層、粘結(jié)層， 耐候?qū)訛楦男缘腜C，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由100份的PC，5?10份紫外屏蔽劑，I?10份紫外吸收劑，0.5?I份光穩(wěn)定劑，及I?10份改性聚合物樹脂組成； 中間層為改性的PBT，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由80?90份的PBT，5?10份的抗紫外屏蔽劑，I?5份的抗水解劑組成； 粘結(jié)層為改性的PC，具體地說，按重量份數(shù)計(jì)，由80?90份的PC，10?20份的聚烯烴類共聚物組成。
2.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的耐候?qū)踊蛑虚g層中，紫外屏蔽劑選自R706、R902。
3.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的耐候?qū)又?，紫外吸收劑為苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯晴類以及三嗪類的紫外吸收劑，選自UV-P，UV-O，UV-9或 UV-531。
4.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的耐候?qū)又械墓夥€(wěn)定齊U，選自 AM-101，GW-540，744 或 HPT。
5.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的耐候?qū)又?，改性聚合物樹脂為聚烯烴類的改性物，選自HD900P、PC-33C或TRD-428P。
6.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的中間層中，抗水解劑為聚碳化二亞胺。
7.如權(quán)利要求1所述的無氟太陽能電池背板，其特征在于:所述的粘結(jié)層中的聚烯烴類共聚物選自，乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的無氟太陽能電池背板的制備方法，其特征在于:所述方法為，分別將耐候?qū)?、中間層、粘結(jié)層的混料，加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融，各熔體通過各自的流道在多層共擠裝置的模頭內(nèi)匯合，經(jīng)模頭共擠出，經(jīng)過冷卻輥的擠壓、冷卻、二次加熱、再冷卻，制備得到多層無氟背板。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103456817SQ201310362380
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】陶國良, 夏艷平 申請(qǐng)人:常州大學(xué)