專利名稱：三層結(jié)構(gòu)的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，具體是指一種三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板。
背景技術(shù)：
如今，太陽能電池已經(jīng)被大量的使用，而太陽能電池的背板是其最重要的封裝材料之一。太陽能電池的可靠性在很大程度上依賴于背板的可靠性。目前商品化的太陽能電池的背板大部分使用氟塑料作為最外側(cè)耐候?qū)?，聚對苯二甲酸乙二醇?PET)作為中間的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層，聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作為與EVA膠膜貼合的內(nèi)層。在外側(cè)耐候?qū)优c中間層、中間層與內(nèi)層之間還需 要用膠粘劑粘接。此類結(jié)構(gòu)為五層結(jié)構(gòu)，如美國Madico公司申請的背板(見專利申請W02004/091901A2)。應(yīng)用此結(jié)構(gòu)所帶來的主要問題有(I) PET易水解，長期使用時有老化粉碎的危險。PET雙向拉伸薄膜的生產(chǎn)設(shè)備非常昂貴，導(dǎo)致該類PET的價格較貴，提高了整個背板的生產(chǎn)成本。(2)粘結(jié)劑價格貴，背板對抗老化性能的要求很高，所以必須使用非常好的粘結(jié)劑，常見的復(fù)合型背板需要兩層粘結(jié)劑，其成本是背板成本無法降低的原因之一。生產(chǎn)復(fù)合型背板的復(fù)合工序會產(chǎn)生較高的廢品率。常用的背板需要復(fù)合兩次，由此帶來的是低的成品率。如上述，在現(xiàn)有的背板中均使用PET作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層，在其兩側(cè)粘貼或涂敷氟塑料、聚烯烴。PET通常采用雙向拉伸的BOPET。但PET作為聚酯材料非常容易水解。市場上有所謂的抗水解PET，其通過添加堿性的抗水解劑中和水解產(chǎn)生的酸而減慢PET的水解速度。但其本身是消耗型的材料，無法真正做到抗水解，只能在一定程度上減緩PET的水解。聚乙烯(PE)是最為常用的聚烯烴材料，也是目前全球生產(chǎn)量最大的塑料，大量于食品包裝、醫(yī)藥包裝、農(nóng)膜、電纜外護(hù)套、文具五金配件等。其價格低、供應(yīng)商多，如中石化、美國陶氏化學(xué)、韓國湖石化學(xué)等。在太陽能行業(yè)，其被用于作為背板中靠近EVA膠膜(乙稀醋酸乙烯共聚物)的一層，通常選用低密度聚乙烯(LDPE)。原因是其鏈段與EVA中的E (乙烯)相同，而且熔融范圍低，在90-120攝氏度之間，在高達(dá)150度左右的太陽能組件加工過程中因加熱熔融而與熔融溫度更低的EVA (60-80攝氏度)完全相融合。但由于其熔融溫度低，在加工過程中基本熔化而無法單獨(dú)作為背板的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層。而其它一些高熔點(diǎn)的烯烴材料如高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)完全無法與EVA熔融粘結(jié)，而且熔融溫度范圍與太陽能組件的加工溫度都非常接近。而其它的烯烴材料如POE、EVA熔融溫度比LDPE還要低。在聚烯烴中，沒有熔融溫度超過太陽能組件加工溫度20攝氏度以上的材料。聚烯烴材料本身的耐水解性優(yōu)于PET，所以有些專利采用聚烯烴材料替代PET做太陽能背板的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層，但聚烯烴本身的熔融溫度范圍并不合適。而PET的熔融溫超過180攝氏度，是聚烯烴材料完全無法替代的。如果不改變現(xiàn)有的太陽能組件加工條件，采用全部是烯烴材料的背板是無法使用的。氫化苯乙烯-丁二烯樹脂(SEBS)本質(zhì)上是一種特殊的橡膠，其是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯結(jié)構(gòu)的聚合物，可以是嵌段聚合物也可以是無規(guī)聚合物。其生產(chǎn)制成通過使用氫將苯乙烯-丁二烯橡膠中的丁二烯雙鍵飽和而成的一種特殊的塑料彈性體。其特點(diǎn)是同時具備了橡膠和塑料的特點(diǎn)，有非常高的彈性、韌性和耐候性，但又可以通過塑料加工的方法加工。其單獨(dú)存在時，不同于聚烯烴塑料的顆粒外形，而是以蓬松的棉絮狀存在。同時SEBS的熔融溫度范圍高，超過170-180攝氏度，個別級別甚至超過200攝氏度。而聚烯烴彈性體POE，即乙烯 和辛烯或乙烯和丁烯的共聚物，有較高的彈性卻沒有韌性，而且熔融溫度非常低，通常在50-70攝氏度之間。另外由于SEBS中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，其可以和其它含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的塑料相容，比如聚苯乙烯、聚苯醚等。含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的塑料通常熔融溫度較烯烴類的塑料高很多。SEBS作為一種較為特殊的材料，供應(yīng)商少，全球主要供應(yīng)商為美國科騰和臺灣臺橡公司。目前對太陽能光伏組件的成本壓力非常大，在不改變現(xiàn)有的加工條件下希望其能既成本低又耐老化性能好。因此，迫切需要尋找抗水解性能優(yōu)于PET、同時成本更低的代替
品O

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)，提供完全不同于常規(guī)五層背板的一種三層結(jié)構(gòu)的太陽能光伏組件背板。該背板只有三層結(jié)構(gòu)，與普通的背板相比減少兩層，結(jié)構(gòu)簡單。其內(nèi)層是特別設(shè)計的以聚乙烯(PE)和氫化苯乙烯-丁二烯聚合物(SEBS)為主要成分的塑料合金層。即本發(fā)明用PE和SEBS為主要成分的塑料合金替代了常用復(fù)合型背板中的PET層和另一層為粘結(jié)EVA膠膜而復(fù)合在PET上的塑料層，該層通常使用低VA含量的EVA或LDPE。PE是以碳碳鏈為主鏈的飽和樹脂，不容易水解，絕緣性好，熔融溫度范圍較低，與EVA可以熔融粘結(jié)。SEBS有非常好的韌性和耐候性，其熔融溫度范圍比太陽能組件的加工溫度高很多，而且與PE有良好的相容性。由于SEBS的加入，使體系的熔融溫度范圍移向更高的溫度，可以在太陽能組件的加工過程(150攝氏度左右、20分鐘左右)中保持不熔化。同時按需要，還可以加入熔點(diǎn)更高的材料以進(jìn)一步提高整體的熔點(diǎn)，比如聚苯乙烯(PS)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚苯乙烯-丙烯氰(SAN)等。本發(fā)明不僅避免了背板中PET容易水解的缺陷，而且可以直接和封裝電池片的EVA膠膜熱熔粘結(jié)，節(jié)省了常規(guī)的背板中PET需要再復(fù)合一層塑料薄膜。同時本發(fā)明也不同于有些背板使用全部聚烯烴材料混合，而是采用了高熔點(diǎn)的SEBS，從而提高了體系的熔融溫度范圍。其最外側(cè)耐候?qū)訛榉芰媳∧ぃ梢允菃螌?，也可以是多層共擠的氟塑料薄膜?？梢钥吹奖景l(fā)明既降低了材料本身的成本，也因減少了一次復(fù)合工藝而節(jié)省了生產(chǎn)成本、提高了成品率，更重要的是本發(fā)明保證了在加工過程中體系本身不熔化變形。本發(fā)明對降低太陽能光伏組件的成本有非常重要的意義。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特點(diǎn)是，包括內(nèi)層、外側(cè)耐候?qū)雍吞幱谕鈧?cè)耐候?qū)优c內(nèi)層之間的粘接層。所述內(nèi)層為聚乙烯與氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的塑料合金層。較佳的，聚乙烯與氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的合金是指聚乙烯、氫化苯乙烯-丁二烯和以下至少一種材料的混合物，包括其它塑料、無機(jī)物填料和添加劑。所述聚乙烯(PE)是指高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、茂金屬催化聚乙烯、線性低密度聚乙烯(LLDPE)等以乙烯為主要鏈段的高分子聚合物。
所述氫化苯乙烯-丁二烯(SEBS)是指使用氫飽和丁二烯中的雙鍵而形成的苯乙烯和丁烯的嵌段共聚物或無規(guī)共聚物。所述其它塑料指可以與PE或SEBS相容的塑料，包括但不僅僅限于可以和PE相容的烯烴彈性體(Ρ0Ε)、乙烯或丙烯和α-烯烴共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、三元乙丙膠(EPDM)等以及可以和SEBS相容的聚苯乙烯(PS)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚苯乙烯-丙烯氰共聚物(SAN)等。所述無機(jī)物指可用于塑料的無機(jī)填料，包括但不限于碳酸鹽(碳酸鈣、方解石等)、硫酸鹽(硫酸鋇等)、氧化物(二氧化硅、二氧化鈦、氧化鈣等)、硅酸鹽(云母、蒙脫土、滑石粉等)、硫化物(硫化鋅)、氫氧化物(氫氧化鎂、氫氧化鋁等)、炭黑等。所述添加劑助劑包括但不限于抗紫外劑、抗老化劑、抗水解劑、阻燃劑、潤滑劑、偶 聯(lián)劑、成膜劑、消光劑、熒光增白劑。較佳的，在所述PE和SEBS塑料合金中，所述兩者的重量之和占整個塑料合金的30% 至 95%。較佳地，所述內(nèi)層厚度為100 1000 μ m。所述外側(cè)耐候?qū)邮欠芰虾辖鸨∧ぃ淇梢允菃螌拥?，也可以是多層共擠的塑料薄膜。較佳的，所述氟塑料合金為聚偏氟乙烯(PVDF)塑料合金，其主要成分是均聚或共聚的聚偏氟乙烯塑料。較佳的，聚偏氟乙烯塑料可以指均聚或共聚的聚偏氟乙烯。均聚聚偏氟乙烯指完全是偏氟乙烯單體的聚合物，共聚聚偏氟乙烯指聚合物中除偏氟乙烯單體，共聚的單體可以包括但不限于氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯。較佳的，聚偏氟乙烯塑料在聚偏氟乙烯塑料合金中的比例為30-99%。所述聚偏氟乙烯塑料合金是指以聚偏氟乙烯塑料為主要成分，與以下至少一種物質(zhì)的混合物，包括但不僅僅包括其它塑料、無機(jī)填料或添加劑。較佳的，其它塑料指丙烯酸樹脂為主要成分的塑料，如甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、丙烯酸酯彈性體(ACR)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)等。較佳的，無機(jī)填料指可以作為塑料填料或顏料的無機(jī)物，如鈦白粉、硫化鋅、鋅鋇白、硫酸鎖等。較佳的，添加劑指塑料穩(wěn)定劑、加工抗氧劑、顏料分散劑等。所述氟塑料合金薄膜是指通過同一個T形模具擠出或環(huán)形模具吹出的薄膜，可以是單層或是兩層以上的共擠薄膜。較佳的，多層共擠薄膜中至少一層是以氟塑料合金為主要成分的共擠薄膜。所述氟塑料合金薄膜可以是透明、白色、黑色或者其它顏色，甚至是兩側(cè)不同顏色的薄膜。較佳的,所述外側(cè)耐候?qū)雍穸葹? 150 μ m。所述粘接層為聚氨酯、丙烯酸、環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑層或極性乙烯類樹脂層。所述聚氨酯、聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑層為用于干式復(fù)合的使用溶劑稀釋的粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可以是單組分也可以是交聯(lián)型的雙組分。比如Bostik公司的雙組分膠Herberts-EPS988 和 Hardener KS06,東洋油墨公司的 Lis07350 和 CR001 等。
所述極性乙烯類樹脂是帶有極性基團(tuán)的乙烯類樹脂，在室溫下以塑料粒子的形態(tài)存在，常用于共擠和擠出流延涂布等。如酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物、酸酐改性的線性低密度聚乙烯、酸酐改性的高密度聚乙烯、乙烯同甲基丙烯酸共聚物、以及乙烯同丙烯酸或其酯類共聚物、乙烯同醋酸乙烯酯共聚物、乙烯同順丁二烯或順丁二烯酐的共聚物、丙烯酸離子聚合物、環(huán)氧樹脂或硅烷改性的聚烯烴、丙烯酸縮水甘油脂改性的聚烯烴等。比如杜邦公司的Nucrel系列的EMA樹脂和阿克瑪公司Lotader系列粘結(jié)樹脂。較佳地，所述粘接層厚度為I 30 μ m。本發(fā)明的有益效果在于I、本發(fā)明除氟塑料合金薄膜以外只有一層含PE、SEBS的塑料合金和兩者間的粘結(jié)劑，沒有常用背板中最容易水解的PET層，耐水解老化能力更優(yōu)異。2、使用氟塑料合金薄膜作為耐候?qū)?，能充分利用氟塑料的?yōu)異耐候性，保證背板的長期抗老化性能。 3、本發(fā)明只有一層粘結(jié)層，與常規(guī)的背板相比較，只需要一次復(fù)合，既節(jié)省了粘結(jié)劑的用量也降低了生產(chǎn)工序，提高了成品率，極大地降低了生產(chǎn)成本。通過以上的辦法，本發(fā)明的背板同時具備了耐水解性能優(yōu)異、制造成本低和背板本身的可加工性，對太陽能光伏組件的制備具有非常重要的意義。


圖I是本發(fā)明的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的另一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的又一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實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，特舉以下實施例詳細(xì)說明。其中相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記。請參見圖I 圖3所示，本發(fā)明的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板I包括外側(cè)耐候?qū)?br> 2、粘結(jié)層3和內(nèi)層4，所述外側(cè)耐候?qū)?通過所述粘接層3粘接所述內(nèi)層4。所述外側(cè)耐候?qū)?是氟塑料合金的薄膜，可以是單層或是多層共擠得薄膜。氟塑料薄膜的厚度為7 150 μ m。所述粘結(jié)層3為聚氨酯、丙烯酸、環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑層或極性乙烯類樹脂層。粘接層3的厚度范圍為I 30 μ m。所述內(nèi)層4為聚乙烯和氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的塑料合金層。該塑料合金層為聚乙烯、氫化苯乙烯-丁二烯共聚物和以下至少一種包括材料的混合物，包括其它塑料、無機(jī)填料和添加劑。聚乙烯塑料和氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的總含量在合金層中的重量百分比為30%至95%。內(nèi)層4的厚度范圍為100 1000 μ m。實施例I如圖1，太陽能電池背板(標(biāo)識I)中，耐候?qū)訛閱螌拥腜VDF薄膜(標(biāo)識2)，厚度7ym0其中PVDF含量為65%，TiO2含量為8%，PMMA含量為25%，其余為各種助劑。粘結(jié)層為聚氨酯雙組分膠(標(biāo)識3), Bostik公司的Herberts_EPS988和Hardener KS06,厚度I μ m。
內(nèi)層為白色含鈦白粉的PE、SEBS層(標(biāo)識4)，厚度ΙΟΟΟμπι。其中滑石粉含量為3%,鈦白粉含量為5%，其余為40%的HDPE、40%SEBS和12%的PPO樹脂。實施例2如圖2，太陽能電池背板(標(biāo)識5)中，耐候?qū)訛槿龑庸矓D的PVDF/丙烯酸酯樹脂合金/PVDF (標(biāo)識6)，厚度150 μ m。其中靠外的兩層是PVDF和PMMA的混合物，PVDF含量為75%，PMMA為19. 5%, 5%的鈦白粉，O. 5%的各種助劑。兩層PVDF間的丙烯酸酯樹脂合金層為PMMA、PVDF、鈦白粉和增塑劑的混合物，其中PMMA含量為30%、PVDF含量為50%、鈦白粉含量為15%、5%的增塑劑DINCH以及少量加工助劑、抗紫外劑、熒光增白劑。粘結(jié)層為EMA和少量抗老化劑(標(biāo)識7)，厚度為30 μ m。
內(nèi)層為HDPE、SEBS、蒙脫土、PP、鈦白粉和各種助劑的混合物(標(biāo)識8)。其中蒙脫土含量為30%、鈦白粉含量為10%、PE含量為30%，SEBS為15%，PP含量13%，助劑含量為2%。厚度為100 μ m。實施例3如圖3，太陽能電池背板(標(biāo)識9)中，耐候?qū)訛镻VDF/丙烯酸酯樹脂，厚度30 μ m。PVDF層為PVDF和PMMA的混合物(標(biāo)識10)，其中PVDF85%、PMMA8%、鈦白粉5%和消光劑2%，以及少量加工助劑。丙烯酸酯樹脂層中的PMMA含量為60%、聚丙烯酸丁酯20%、PVDF含量10%以及10%的鈦白粉、少量加工助劑、耐紫夕卜劑、抗氧劑、阻燃劑和熒光增白劑(標(biāo)識11)。粘結(jié)層為Bostik 公司的 Herberts_EPS988 和 Hardener KS06 (標(biāo)識 12),厚度10 μ m0內(nèi)層為LDPE、SEBS、PS、云母粉、鈦白粉和各種助劑的混合物(標(biāo)識13)。其中云母粉含量為20%、鈦白粉含量為10%，PE含量為50%，SEBS含量15%，PS含量為4%，助劑含量1%。厚度為300 μ m。綜上，本發(fā)明提供了一種三層結(jié)構(gòu)的太陽能光伏電池背板，不但降低了原料成本，也降低了生產(chǎn)成本。通過一方面使用含PE和SEBS的塑料合金層代替常用的PET層，其有較高的熔融溫度范圍，抗水解性能非常優(yōu)異，又一方面節(jié)省了結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層與PE層或EVA層復(fù)合的工序，因減少加工工序而降低了生產(chǎn)成本提高了成品率，對太陽能光伏組件的制備具有非常重要的意義。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
1.一種三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，包括內(nèi)層、外側(cè)耐候?qū)雍吞幱谕鈧?cè)耐候?qū)优c內(nèi)層之間的粘接層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述內(nèi)層為聚乙烯和氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的塑料合金層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述外側(cè)耐候?qū)訛榉芰虾辖鸬乃芰媳∧?，其本身可以是單層，也可以是多層共擠薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述的氟塑料合金指以氟塑料和其它塑料、無機(jī)物或添加劑的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述的多層共擠薄膜是指多層中至少一層是氟塑料合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述粘結(jié)層指聚氨酯、丙烯酸、環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑層或極性乙烯類樹脂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，內(nèi)外層通過粘結(jié)層粘結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述外層厚度為7 150 μ m0
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述粘接層厚度為I 30 μ m0
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，其特征在于，所述內(nèi)層厚度為.100 1000 μ mD
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三層結(jié)構(gòu)的太陽能電池背板，包括內(nèi)層、外側(cè)耐候?qū)雍吞幱谕鈧?cè)耐候?qū)优c內(nèi)層之間的粘接層。所述內(nèi)層為聚乙烯和氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的塑料合金層。所述外側(cè)耐候?qū)訛榉芰虾辖鸬谋∧?，是單層薄膜或是多層共擠薄膜。所述粘接層為聚氨酯、丙烯酸或環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑層或者是含極性基團(tuán)的乙烯類樹脂層，通過粘結(jié)層將內(nèi)外層粘結(jié)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，材料成本低和生產(chǎn)成本都很低，既提高了太陽能電池背板的可靠性，又降低了生產(chǎn)成本，對太陽能行業(yè)有非常重要的意義。
文檔編號B32B27/18GK102969383SQ201210521038
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者李民 申請人:李民