專利名稱：一種太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能光伏電池背板用耐候膜及甚制備方法，屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的枯竭，各種可再生新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，預(yù)計在本世紀(jì)中葉前后， 化石能源和可再生能源的比例將有可能實現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，而太陽能可能是其中最為矚目的新能源品種。在太陽能光伏系統(tǒng)中，光伏組件和電池是發(fā)電的基礎(chǔ)。光伏電池組件是由各種半導(dǎo)體元件系統(tǒng)組裝而成，為了滿足太陽能電池系統(tǒng)戶外使用超過25年的長期使用要求，太陽能封裝材料作為關(guān)鍵配套材料日益受到關(guān)注。其中，背板位于組件的背面的最外層，在戶外環(huán)境下保護(hù)電池組件不受水汽的侵蝕，阻隔氧氣防止氧化。太陽能光伏電池組件中使用的背板通常由多層薄膜復(fù)合而成，例如普遍采用的美國杜邦公司TPT結(jié)構(gòu)，P層是聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)，T層是Tedlar 薄膜，即聚氟乙烯(PVP)薄膜。PET薄膜具有優(yōu)良的電絕緣性能以及對水蒸氣、氧氣的滲透率低，常作為背板的支持體。同時，在PET薄膜至少一側(cè)復(fù)合一層含氟樹脂薄膜作為耐候膜層，由于氟樹脂具有超高耐候性、抗紫外線輻射以及極為優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，賦予了背板優(yōu)異的耐候、 耐老化性能，使其能夠滿足太陽能光伏電池組件戶外長期使用的封裝要求。目前，世界上能夠生產(chǎn)背板用含氟耐候膜的企業(yè)集中于歐美及日本。例如，美國的杜邦公司采用聚氟乙烯(PVF)作為原料，采用糊式加工并雙向拉伸的辦法來制備薄膜，在現(xiàn)有市場占據(jù)主流地位，市場占有率估計超過50 %。但PVF原料為杜邦公司獨家生產(chǎn)，而且該產(chǎn)品的弱點是糊式生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，牽涉到大量溶劑回收等問題，面臨巨大的環(huán)境壓力且產(chǎn)品售價很高。法國的Arkema公司采用聚偏氟乙烯(PVDF)作為原料，采用三層共吹膜的方法，制備PVDF薄膜。三層共吹加工PVDF工藝復(fù)雜，原料高溫下停留時間長，原料降解造成薄膜內(nèi)易產(chǎn)生大量黑斑，并且薄膜具有較大的水蒸氣透過率。也有國外企業(yè)采用擠出流涎法制備含氟耐候薄膜，例如韓國的SKC公司，但流涎法制備的薄膜縱向撕裂強度很低， 同時由于含氟材料的后收縮特性，流涎膜卷在后續(xù)的復(fù)合過程中常常存在兩端薄膜松緊不一致等問題，造成復(fù)合困難。在國內(nèi)，尚無企業(yè)能夠生產(chǎn)這種太陽能光伏電池背板用的含氟耐候膜，因此完全依賴于進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是所述的含氟耐候膜，其特征在于用于制備這種薄膜的原料及組分含量是含氟樹脂無機物填料加工助劑潤滑劑抗粘連劑
61 78. 8重量份
5 20重量份
0. 1 0. 5重量份 0. 1 0. 5重量份
5 8重量份本發(fā)明用于制作該薄膜的原料還包括0 20重量份的流動改性劑。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述含氟樹脂是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)中的任意一種或任意幾種的組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述無機物填料是二氧化鈦微粉、碳酸鈣微粉、硫化鋅微粉中的任意一種或任意幾種的組合。所述微粉的平均粒徑小于1微米。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述加工助劑是甲基丙烯酸酯(MMA)的共聚物，即MMA/丙烯酸酯共聚物，MMA/苯乙烯共聚物，或丙烯腈/苯乙烯共聚物中的任意一種或任意幾種組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述潤滑劑是脂肪醇及其二元羧酸、短鏈醇的脂肪酸酯、脂肪酰胺、脂肪酸復(fù)合酯、天然石蠟、合成石蠟、蒙旦蠟、褐煤蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯蠟中的任意一種或任意幾種組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述抗粘連劑是硅酮母粒、芥酸酰胺、油酸酰胺、N，N'-亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)中的任意一種或任意幾種組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述流動改性劑是鄰苯二甲酸酯類溶劑中的任意一種或任意幾種組合。鄰苯二甲酸酯類的潛溶劑可以是鄰苯二甲酸酯二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸酯二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸酯二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸酯二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸酯二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸酯二異辛酯(DIOP)、鄰苯二甲酸酯二異癸酯(DIDP)、鄰苯二甲酸酯二 O-甲基己酯)等。本發(fā)明中太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜的制備方法包括以下步驟(1)使用混合機將各原料組分均勻混合，得到混合料。所述原料組分為61 78.8 重量份的含氟樹脂、5 20重量份的無機物填料、5 8重量份的加工助劑、0. 1 0. 5重量份的潤滑劑和0. 1 0. 5重量份的抗粘連劑?；旌蠙C攪拌速率為400 1300rpm.(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(1)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒， 得到造粒料。所述雙螺桿機擠出機的長徑比為40 56、擠出加工溫度為190 260°C、螺桿轉(zhuǎn)速為200 400rpm.(3)接著使步驟( 所述的造粒料進(jìn)入單層吹膜機，進(jìn)行擠出吹膜。對膜泡進(jìn)行冷卻、在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度設(shè)為190 230°C、螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為20 SOrpm、吹膜機頭溫度設(shè)為195 235°C、薄膜牽引速度設(shè)為20 lOOm/min。對薄膜進(jìn)行剖分、收卷即可得到平整的含氟耐候薄膜。進(jìn)一步地，本發(fā)明中以上步驟(1)所述原料還包括0 20重量份的流動改性劑。進(jìn)一步地，吹膜時，采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對膜泡進(jìn)行冷卻。本發(fā)明中以上步驟(2)所述造粒料的熔融指數(shù)為0.5 6g/10min(23(TC，負(fù)載5kg) ο本發(fā)明中以上步驟(3)所述含氟耐候膜的吹脹比為1. 5 4. 0、薄膜厚度為15 40微米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用單層擠出吹膜法加工含氟耐候膜，工藝簡單，節(jié)能減排，投資少；并且吹膜法得到的薄膜由于受到雙向拉伸，薄膜性能在橫、縱向均衡，薄膜熱收縮率小，優(yōu)于流涎法。同時，含氟材料具有優(yōu)異的耐候性、耐紫外老外及機械性能，完全滿足太陽能組件的封裝要求。所述的原料具有良好的流動性，塑化快且均勻，可在較低溫度下加工成型，而且熔體強度高，非常適合擠出吹膜工藝，極易得到平整的、厚薄均一性好的含氟耐候膜。
具體實施例方式下面的實施實例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而本發(fā)明并非局限于以下實施例和實施方法。實施例1實施例1中，所用的含氟樹脂是聚偏氟乙烯(PVDF)，分子量為69萬；所用的無機物填料是二氧化鈦，平均粒徑為0. 2微米；所用的加工助劑是羅門哈斯公司的甲基丙烯酸酯類加工助劑Paraloid K120與Paraloid K400的組合；所用的潤滑劑是聚乙烯蠟；所用的抗粘連劑是芥酸酰胺；所用的流動改性劑是對苯二甲酸二辛酯(DOP)。實施例1的原料配方如下
PVDF
二氧化鈦微粉 Paraloid K120 Paraloid K400 聚乙烯蠟芥酸酰胺 DOP實施例1中的含氟耐候膜按照以下步驟制備(1)使用高速混合機將原料配方均勻混合，得到混合料。高速混合機攪拌速率為 400rpm.(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(1)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒， 得到造粒料。雙螺桿機擠出機的長徑比為40、擠出加工溫度為260°C、螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。 得到的造粒料的熔融指數(shù)為0. 5g/10mir^230°C，負(fù)載^g)。(3)接著使步驟(2)所述的造粒料進(jìn)入單層吹膜機，進(jìn)行擠出吹膜。吹膜時，采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對膜泡進(jìn)行冷卻、在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度設(shè)為230°C、螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為 20rpm、吹膜機頭溫度設(shè)為235°C、薄膜牽引速度設(shè)為20m/min.對薄膜進(jìn)行剖分、收卷，制備
78. 8重量份 5重量份 5重量份 1重量份 0. 1重量份 0. 1重量份 10重量份得到平整的含氟耐候薄膜。所得的薄膜厚度為40微米，薄膜吹脹比為1.5。實施例2實施例2中，所用的含氟樹脂是聚偏氟乙烯(PVDF)與偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVDF-HFP)共聚物的組合，PVDF分子量為25萬，PVDF-HFP分子量為79萬；所用的無機物填料是碳酸鈣，平均粒徑為0. 1微米；所用的加工助劑是羅門哈斯公司的甲基丙烯酸酯類加工助劑Paraloid K175與Paraloid K125的組合；所用的潤滑劑是氯化聚乙烯；所用的抗粘連劑是EBS;所用的流動改性劑是鄰苯二甲酸酯二異辛酯(DIOP)。實施例2的原料配方
如下
PVDF54. 9重量份PVDF-HFP6. 1重量份碳酸鈣微粉10重量份Paraloid K1753重量份Paraloid K1255重量份氯化聚乙烯0. 5重量份EBS0. 5重量份DIOP20重量份實施例2中的含氟耐候膜按照以下步驟制備(1)使用高速混合機將原料配方均勻混合，得到混合料。高速混合機攪拌速率為 850rpm.(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(1)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒， 得到造粒料。雙螺桿機擠出機的長徑比為56、擠出加工溫度為230°C、螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。 得到的造粒料熔融指數(shù)為3. 2g/10mir^230°C，負(fù)載^g)。(3)接著使步驟(2)所述的造粒料進(jìn)入單層吹膜機，進(jìn)行擠出吹膜。吹膜時，采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對膜泡進(jìn)行冷卻、在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度設(shè)為230°C、螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為 50rpm、吹膜機頭溫度設(shè)為235°C、薄膜牽引速度設(shè)為40m/min.對薄膜進(jìn)行剖分、收卷，制備得到平整的含氟耐候薄膜，薄膜厚度為30微米，薄膜吹脹比為2. 8。實施例3實施例3中，所用的含氟樹脂是乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)，ECTFE分子量為25萬；所用的無機物填料是二氧化鈦，平均粒徑為0. 2微米；所用的加工助劑是羅門哈斯公司的甲基丙烯酸酯類加工助劑Paraloid K400 ；所用的潤滑劑是石蠟；所用的抗粘連劑是硅酮母粒，美國陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)。實施例3的原料配方如下PVDF71. 5重量份
二氧化鈦20重量份
Paraloid K4008 重量份
石蠟0. 25重量份
硅酮母粒0. 25重量份實施例3中的含氟耐候膜按照以下步驟制備(1)使用高速混合機將原料配方均勻混合，得到混合料。高速混合機攪拌速率為 1300rpmo(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(1)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒， 得到造粒料。雙螺桿機擠出機的長徑比為40、擠出加工溫度為190°C、螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm. 得到的造粒料熔融指數(shù)為6g/10mir^230°C，負(fù)載^g)。(3)接著步驟(2)所述的造粒料進(jìn)入單層吹膜機，進(jìn)行擠出吹膜。吹膜時，采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對膜泡進(jìn)行冷卻、在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度設(shè)為190°C、螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為 SOrpm、吹膜機頭溫度設(shè)為195°C、薄膜牽引速度設(shè)為SOm/min.對薄膜進(jìn)行剖分、收卷，制備得到平整的含氟耐候薄膜，薄膜厚度為15微米，薄膜吹脹比為4. O。以上實施例得到的含氟耐候膜的性能見表-1。表-1實施例得到的含氟耐候膜的性能
權(quán)利要求
1.太陽能光伏電池背板用含氟《候膜，其特扯在ナ包括含氟樹脂、尤機物填料、加工 助劑、潤滑劑與抗粘連劑，按重量百分?jǐn)?shù)計的配比如下含氟樹脂61 78.8重量份無機物填料5 20重量份加工助劑5 8重量份潤滑劑0.1 0.5重量份抗粘連劑0.1 0.5重量份。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述含氟樹脂 是聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙 烯-六氟丙烯共聚物中的任意ー種或任意幾種的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述無機物填 料是ニ氧化鈦微粉、碳酸鈣微粉、硫化鋅微粉中的任意ー種或任意幾種的組合；所述微粉的 平均粒徑小于1微米。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述加工助劑 是甲基丙烯酸酯MMA的共聚物，即MMA/丙烯酸酯共聚物，MMA/苯乙烯共聚物，或丙烯腈/苯 乙烯共聚物中的任意ー種或任意幾種組合。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述潤滑劑是 脂肪醇及其ニ元羧酸、短鏈醇的脂肪酸酷、脂肪酰胺、脂肪酸復(fù)合酯、天然石蠟、合成石蠟、 蒙旦蠟、褐煤蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯蠟中的任意ー種或任意幾種組合。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述抗粘連劑 是硅酮母粒、芥酸酰胺、油酸酰胺、N, N'-亞乙基雙硬脂酰胺中的任意ー種或任意幾種組合。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述的原料組 分還包括0 20重量份的流動改性劑。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜，其特征在于所述的流動改 性劑是鄰苯ニ甲酸酯類溶劑中的ー種或任意幾種組合。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜的制備方法，其特征在于 步驟如下(1)使用混合機將含氟樹脂、無機物填料、加工助劑、潤滑劑與抗粘連劑原料組分均勻 混合，得到混合料；混合機攪拌速率為400 1300rpm ；(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(1)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒，得到 造粒料；雙螺桿機擠出機的長徑比為40 56、擠出加工溫度為190 260°C、螺桿轉(zhuǎn)速為 200 400rpm ；(3)接著使步驟(2)所述的造粒料進(jìn)入單層吹膜機，進(jìn)行擠出吹膜；在線進(jìn)行電暈表 面處理；擠出溫度設(shè)為190 230°C、螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為20 80rpm、吹膜機頭溫度設(shè)為195 235°C、薄膜牽引速度設(shè)為20 lOOm/min ；對薄膜進(jìn)行剖分、收卷即可得到平整的含氟耐候薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜的制備方法，其特征在于 吹膜時，采用雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對膜泡進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜及其制備方法，屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。含氟耐候膜用于太陽能光伏電池組件的封裝材料背板上，保護(hù)電池組件不受水汽的侵蝕，阻隔氧氣防止氧化。含氟耐候膜的配方包括含氟樹脂，61～78.8重量份；無機物填料，5～20重量份；加工助劑，5～8重量份；潤滑劑，0.1～0.5重量份；抗粘連劑0.1～0.5重量份；并可進(jìn)一步含有0～20重量份的流動改性劑。本發(fā)明采用擠出吹膜法制備得到太陽能光伏電池背板用含氟耐候膜。制備得到的含氟耐候膜平整，易收卷和復(fù)卷，黑點少。同時具有突出的力學(xué)性能，尤其是撕裂強度高，且縱、橫向性能均衡。薄膜在120℃下不收縮。單層薄膜的水蒸氣透過率低。
文檔編號B29B7/00GK102432963SQ20111023563
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者劉波, 田敬華, 鄭榕鳳 申請人:常州榮晟新材料科技有限公司