專利名稱：一種低氟太陽能電池保護膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池保護膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低氟太陽能電池保護膜。
背景技術(shù)：
太陽能電池背板位于太陽能電池板的背面，對電池片起保護和支撐作用，需具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性能。由于背板在光伏組件中起著決定太陽能電池使用壽命的重要作用，近年來隨著光伏行業(yè)的興起，背板行業(yè)也成為人們關(guān)注的熱點。太陽能光伏電池背板目前比較常用的結(jié)構(gòu)有TPT結(jié)構(gòu)和TPE結(jié)構(gòu)，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分為聚氟乙烯(PVF)薄膜、P指聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯樹脂(EVA)薄膜，三層薄膜間用合適的粘結(jié)劑粘結(jié)。TPT結(jié)構(gòu)指PVF薄膜/PET薄膜/PVF薄膜結(jié)構(gòu)，TPE結(jié)構(gòu)指PVF薄膜/PET薄膜/EVA薄膜結(jié)構(gòu)。但是，其中的PVF加工困難，制備工藝復(fù)雜，成本較高，常用的PVF在國際上基本被美國杜邦公司壟斷。因此，現(xiàn)有技術(shù)有提出采用另外的氟膜來代替PVF膜，中國專利文件CN101582459A (CN200910053911.X)提供一種以改性聚偏氟乙烯合金層為耐候保護層的太陽能電池背板，包括依次粘接的第一耐候?qū)?、第一粘接層、結(jié)構(gòu)增強層、第二粘接層和第二耐候?qū)?，第一耐候?qū)雍偷诙秃驅(qū)泳鶠榫燮蚁┡c無機材料的共混塑料合金層，結(jié)構(gòu)增強層是聚對苯二甲酸乙二醇酯層，第一粘接層和第二粘接層是聚氨酯膠層、聚丙烯酸酯膠層或環(huán)氧膠層。目前大多數(shù)改性聚偏氟乙烯合金層中含氟聚合物的含量較高，因此能夠保證膜的性能，含氟聚合物的含量高致使膜的成本較高。不利于工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模市場推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種含氟量低、性能優(yōu)良、成本低的太陽能電池保護膜。本發(fā)明的技術(shù)方 案如下:低氟太陽能電池保護膜，采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜，原料質(zhì)量份組成如下:氟樹脂40-55份，以氟樹脂質(zhì)量計，添加有硅烷偶聯(lián)劑0.5-4.5wt%、有機過氧化物
0.01-0.6wt%、交聯(lián)催化劑 0.01-0.8wt% ；無機填料10-45份，改性樹脂10-40份，潤滑劑0.01-1.0份，功能助劑0_2份；所述氟樹脂為乙烯-三氟氯乙烯共聚物，所述的無機填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，所述的改性樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯；所述的功能助劑為抗氧劑、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑之一或組合；所述娃燒偶聯(lián)劑選自乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒，所述有機過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或過氧化二苯甲酰，所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯、月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺化乙酰、甲苯磺酸、甲苯磺化乙酰中的一種或幾種。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的乙烯-三氟氯乙烯共聚物為乙烯、三氟氯乙烯與含氟乙烯基單體的共聚物，乙烯和三氟氯乙烯在共聚物中的摩爾比例為:40 60:40 60，乙烯和三氟氯乙烯在共聚物中所占的摩爾比例之和為90 99.9%，所述含氟乙烯基單體在共聚物中所占的摩爾比之和為0.1 10%。所述含氟乙烯基單體選自以下單體中的一種或者多種:全氟異丙氧基丁基乙烯、氟代烷基乙烯、全氟正丙基乙烯基醚、CH2=CH-Rf, CF2=CH-Rf,CH2=CF-Rf, CF=CF2-Rf, CF=CF2-O-Rf，其中Rf為2_10個碳原子的全氟烷烴基。所述的娃燒偶聯(lián)劑優(yōu)選為乙稀基二甲氧基娃燒;所述的有機過氧化物優(yōu)選為過氧化二異丙苯(DCP)；所述交聯(lián)催化劑優(yōu)選為二丁基錫二月桂酸酯；所述無機填料為納米級的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁。所述的改性樹脂優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯；所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、天然石蠟、合成石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯臘中的任意一種或任意幾種組合。所述的功能助劑中抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑均按本領(lǐng)域常規(guī)選擇?？寡鮿┻x自受阻酚類，光穩(wěn)定劑選自受阻胺類，光吸收劑選自苯酮類或苯并三唑類。所述的功能助劑的進一步優(yōu)選如下:抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑BHT ;光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑622LD ；光吸收劑UV-P或光吸收劑UV-O。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，低氟太陽能電池保護膜，原料質(zhì)量份組成如下:氟樹脂為乙烯-三氟氯乙烯共聚物40-50份，以氟樹脂質(zhì)量計，添加有有機過氧化物過氧化二異丙苯0.1-0.3w t%、娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二甲氧基娃燒1.5-2.5wt%和交聯(lián)催化劑二丁基錫二月桂酸酯0.1-0.4wt% ； 無機填料為Ti0210_40份，改性樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯10-30份，潤滑劑0.1-1.0份，功能助劑0.5-2份。本發(fā)明所述的低氟太陽能電池保護膜的制備方法，原料配比如上所述，步驟如下:(I)將氟樹脂分兩組，分別與硅烷偶聯(lián)劑和有機過氧化物經(jīng)擠出機制備母料A、與交聯(lián)催化劑經(jīng)擠出機制備母料B，使母料A、母料B中氟樹脂含量之和為原料配比中氟樹脂的總量。母料A與母料B中氟樹脂的質(zhì)量比為(90 98): (2 10)。(2)將母料A和母料B的混合，再與無機填料、改性樹脂、潤滑劑及功能助劑混合經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成含氟薄膜，并經(jīng)85±5°C水浴9 10小時完成交聯(lián)。優(yōu)選的，制成含氟薄膜的厚度為20-40 μ m。硅烷偶聯(lián)劑是具有特殊結(jié)構(gòu)的有機硅化合物，它極易與無機材料產(chǎn)生牢固的化學(xué)鍵，又能與有機高分子材料產(chǎn)生良好的結(jié)合，賦予材料更好地機械性能、電氣性能、耐水性、耐熱性和防腐性等。本發(fā)明提供的太陽能電池保護膜，通過添加硅烷偶聯(lián)劑、有機過氧化物在熔融擠出的條件下產(chǎn)生剪切熱使聚合物完成接枝過程，然后在交聯(lián)催化劑作用下85±5°C水浴10小時完成聚合物的交聯(lián)反應(yīng)，使氟膜在較低的含量下仍具有優(yōu)異的抗紫外老化特性、優(yōu)異的耐濕、耐候性能，同時提高了膜的力學(xué)強度，且節(jié)約成本，對太陽能電池行業(yè)有非常重要的意義。
具體實施例方式下面通過具體實例對本發(fā)明作進一步說明，但不僅限于此。實施例中的物料百分比均為質(zhì)量百分比。實施例1:低氟太陽能電池保護膜，原料質(zhì)量份組成:氟樹脂乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE) 54份、納米級TiO2粉26份、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 18份、聚乙烯蠟1.0份、功能助劑1.0份(其中，抗氧劑1010:光穩(wěn)定劑770:光吸收劑UV-P質(zhì)量比為0.3:0.3:0.4)；制成膜厚度為30 μ m。所述乙烯-三氟氯乙烯共聚物中三氟氯乙烯成份占摩爾百分含量為43.8wt%，乙烯成份占摩爾百分含量為54.2wt%，全氟異丙氧基丁基乙烯成份占摩爾百分含量為
2.0wt%o
在母料A添加娃焼偶聯(lián)劑乙稀基二甲氧基娃焼2.3wt%，有機過氧化物為過氧化—異丙苯(DCP) 0.2wt% ;在母料B添加交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯0.3wt%。制備方法如下:( I)取氟樹脂的95%、硅烷偶聯(lián)劑和有機過氧化物經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得母料A。(2)取氟樹脂的5%和交聯(lián)催化劑按上述的比例經(jīng)雙螺桿擠出造粒，得母料B。(3)將母料A和母料B混合后與納米級TiO2粉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯蠟及功能助劑(抗氧劑1010、光穩(wěn)定劑770、光吸收劑UV-P)按照上述的比例經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成厚度為30 μ m含氟薄膜，并經(jīng)85 ±5°C水浴10小時完成交聯(lián)。實施例2:如實施例1所述，所不同的是:改變氟膜中主要成分乙烯-三氟氯乙烯共聚物的組成，以及與納米級TiO2粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比例(如表I)。實施例2中乙烯-三氟氯乙烯共聚物中三氟乙烯成份占摩爾百分含量為47.3wt% ；乙烯成份占摩爾百分含量為51.5wt% ;氟代燒基乙烯成分占摩爾百分含量為1.2wt%。實施例3:如實施例1所述，所不同的是:改變氟膜中主要成分乙烯-三氟氯乙烯共聚物的組成，以及納米級TiO2粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比例(如表I)。乙烯-三氟氯乙烯共聚物中三氟氯乙烯成份占摩爾百分含量為51.3wt% ;乙烯成份占摩爾百分含量為46.5wt% ;全氟正丙基乙烯基醚的摩爾百分含量為2.2wt%。全氟正丙基乙烯基醚的摩爾百分含量為2.2wt%。對比例1:參照樣1，不添加硅烷偶聯(lián)劑、有機過氧化物和交聯(lián)催化劑，其他成分及制備方法與實施例1相同，氟膜中物料的質(zhì)量比例如下表I所示。表1、氟膜中物料比例
氣膜的組成(質(zhì)_份)__
__ECTFE__m__PMMA_實施例 2__49__29__20_
實施例 3__44__32__22_
參照樣 I__54__26__18_所述的氟膜是指本發(fā)明低氟太陽能電池保護膜或?qū)Ρ壤姆柲茈姵乇Ｗo膜。以上實施例1-3和參照樣I制備的氟膜按下表2中的標(biāo)準檢測可知，本發(fā)明氟膜機械性能優(yōu)異，耐老化性能好，結(jié)果列于表2。表2、產(chǎn)品性能
權(quán)利要求
1.一種低氟太陽能電池保護膜，采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜，其特征在于原料質(zhì)量份組成如下: 氟樹脂40-55份，以氟樹脂質(zhì)量計，添加有硅烷偶聯(lián)劑0.5-4.5wt%、有機過氧化物0.01-0.6wt%、交聯(lián)催化劑 0.01-0.8wt% ； 無機填料10-45份，改性樹脂10-40份，潤滑劑0.01-1.0份，功能助劑0_2份； 所述氟樹脂為乙烯-三氟氯乙烯共聚物，所述的無機填料為含鈦、鋁、錫、硅元素的氧化物，所述的改性樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯；所述的功能助劑為抗氧齊[J、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑之一或組合； 所述娃燒偶聯(lián)劑選自乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒，所述有機過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或過氧化二苯甲酰，所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯、月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、十二燒基苯磺酸、十二燒基苯磺化乙酰、甲苯磺酸、甲苯磺化乙酰中的一種或幾種。
2.如權(quán)利要求1所述的低氟太陽能電池保護膜，其特征在于，所述的乙烯-三氟氯乙烯共聚物為乙烯、三氟氯乙烯與含氟乙烯基單體的共聚物，乙烯和三氟氯乙烯在共聚物中的摩爾比例為:40 60:40 60，乙烯和三氟氯乙烯在共聚物中所占的摩爾比例之和為90 99.9%，所述含氟乙烯基單體在共聚物中所占的摩爾比之和為0.1 10%。所述含氟乙烯基單體選自以下單體中的一種或者多種:全氟異丙氧基丁基乙烯、氟代烷基乙烯、全氟正丙基乙烯基醚、CH2=CH-Rf, CF2=CH-Rf, CH2=CF-Rf, CF=CF2-Rf, CF=CF2-O-Rf，其中 Rf 為 2-10 個碳原子的全氟烷烴基。
3.如權(quán)利要求1所述的低氟太陽能電池保護膜，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷；所述的 有機過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP);所述交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月桂酸酯。
4.如權(quán)利要求1所述的低氟太陽能電池保護膜，其特征在于，所述無機填料為納米級的二氧化鈦、二氧化硅或三氧化二鋁；所述的改性樹脂優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯；所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、天然石蠟、合成石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯臘中的任意一種或任意幾種組合。
5.如權(quán)利要求1所述的低氟太陽能電池保護膜，其特征在于，所述的功能助劑中，抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑BHT ;光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑622LD ;光吸收劑選自光吸收劑UV-P或光吸收劑UV-O0
6.如權(quán)利要求1所述的低氟太陽能電池保護膜，其特征在于，原料質(zhì)量份組成如下: 氟樹脂為乙烯-三氟氯乙烯共聚物40-50份，以氟樹脂質(zhì)量計，添加有有機過氧化物過氧化_■異丙苯0.1-0.3wt%、娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二甲氧基娃燒1.5~2.5wt%和交聯(lián)催化劑_.丁基錫二月桂酸酯0.1-0.4wt% ； 無機填料為Ti0210-40份，改性樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯10-30份，潤滑劑0.1-1.0份，功能助劑0.5-2份。
7.權(quán)利要求1 6任一項所述的低氟太陽能電池保護膜的制備方法，步驟如下: (I)將氟樹脂分兩組，分別與硅烷偶聯(lián)劑和有機過氧化物經(jīng)擠出機制備母料A、與交聯(lián)催化劑經(jīng)擠出機制備母料B，使母料A、母料B中氟樹脂含量之和為原料配比中氟樹脂的總量；母料A與母料B中氟樹脂的質(zhì)量比為(90 98): (2 10)；(2)將母料A和母料B混合，再與無機填料、改性樹脂、潤滑劑及功能助劑混合經(jīng)擠出流延或吹膜方式制成含氟薄膜，并經(jīng)85±5°C水浴9 10小時完成交聯(lián)。
8.如權(quán)利要求7所述的低氟太陽能電池保護膜的制備方法，其特征在于，制成含氟薄膜的厚度為 20-40 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低氟太陽能電池保護膜及其制備方法。該低氟太陽能電池保護膜原料質(zhì)量份組成如下氟樹脂40-55份，以氟樹脂質(zhì)量計，添加有硅烷偶聯(lián)劑0.5-4.5wt%、有機過氧化物0.01-0.6wt%、交聯(lián)催化劑0.01-0.8wt%；無機填料10-45份，改性樹脂10-40份，潤滑劑0.01-1.0份，功能助劑0-2份；采用擠出流延或吹膜的方式制成含氟薄膜。本發(fā)明還提供低氟太陽能電池保護膜的制備方法，該方法制備的太陽能電池保護膜含氟量低，具有優(yōu)異的抗紫外老化特性、耐濕和耐候性，同時提高了膜的力學(xué)性能，且節(jié)約成本。
文檔編號C08J3/22GK103194029SQ20131014059
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者蔡盛梅, 王婧, 趙寬, 張永明 申請人:山東東岳高分子材料有限公司