一种复合型太阳能电池背膜的制作方法
【专利摘要】一种复合型太阳能电池背膜，它包括耐候层、胶粘剂层、基材、胶粘剂层和粘接层，所述的胶粘剂层是由以下组分组成的组合物涂敷在基材表面经固化形成：胶粘剂100～200重量份，固化剂8～18重量份，笼型倍半硅氧烷8～35重量份，溶剂200～390重量份，所述笼型倍半硅氧烷（POSS）为含羟基的笼型硅氧烷或含异氰酸酯基的笼型硅氧烷,所述胶粘剂层的厚度是5～15μm。本发明具有较好的耐湿热性能、阻燃性能，无缩边现象，保证了太阳能电池组件的使用寿命。
【专利说明】一种复合型太阳能电池背膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源领域，特别涉及一种复合型太阳能电池背膜。
【背景技术】
[0002]作为传统电能生产方法的绿色替代方案，光伏电池组件被用来利用太阳能产生电能。光伏电池组件通常由各种半导体元件系统组装而成，因而必须加以保护以减少环境作用如湿气、氧气和紫外线的影响和破坏。光伏电池组件通常采用的是在硅片两侧层压贴附玻璃或塑料薄膜保护层的结构。太阳能电池背膜由于具有优良的强度、耐侯性、抗紫外性和阻湿性能，因而在光伏电池组件中发挥着重要的保护作用。公知的复合型太阳能电池背膜一般使用胶粘剂复合氟膜或聚烯烃膜来作为耐候层或粘接层，但是，这些公知的复合型太阳能电池背膜在长期湿热老化后由于胶粘剂的降解而造成氟膜或聚烯烃膜在基材表面出现缩边现象，并且背膜阻燃效果较差，从而影响了太阳能电池组件的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的问题是:针对现有技术存在的不足之处，提供一种复合型太阳能电池背膜，在保证耐湿热性能及各层粘接强度的同时，解决氟膜或聚烯烃膜在基材表面出现的缩边问题，同时提高其阻燃性能。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种复合型太阳能电池背膜，包括耐候层、胶粘剂层、基材、胶粘剂层和粘接层，改进后，所述胶粘剂层由以下组分组成的组合物涂敷在基材表面经固化形成:
胶粘剂100?200重量份；
固化剂8?18重量份；
笼型倍半硅氧烷(POSS ) 8?35重量份；
溶剂200?390重量份。
[0005]所述笼型倍半硅氧烷(POSS)为含羟基的笼型硅氧烷或含异氰酸酯基的笼型硅氧烷，所述胶粘剂层的厚度是5?15Mm。
[0006]上述复合型太阳能电池背膜中，所述的笼型倍半硅氧烷的量为胶粘剂重量的10% ?30%O
[0007]上述复合型太阳能电池背膜中，所述胶粘剂是聚酯型多元醇预聚体。
[0008]上述复合型太阳能电池背膜中，所述固化剂是脂肪族异氰酸酯三聚体。
[0009]上述复合型太阳能电池背膜中，所述溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮中的两种或三种溶剂的混合溶剂。
[0010]上述复合型太阳能电池背膜中，所述耐候层是ETFE膜、PVDF膜、PVF膜中的一种。
[0011]上述复合型太阳能电池背膜中，所述粘接层为是聚醋酸乙烯膜、聚乙烯醇缩丁醛膜、烯烃类聚合物膜、PVDF膜、PVF膜中的一种。
[0012]上述复合型太阳能电池背膜中，所述粘接层的厚度为5?30Mffl。[0013]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
本发明通过在胶粘剂层中加入笼型倍半硅氧烷(POSS)，POSS类型的选择、胶粘剂层厚度的控制和组分及用量之间的组合使用，在保证背膜耐湿热性能及各层粘接强度的同时，解决了背膜在长期湿热老化后由于胶粘剂的降解而出现的耐侯层和粘接层在基材表面出现的缩边现象，提高了背膜的阻燃性能，保证了太阳能电池组件的使用寿命。
【具体实施方式】
[0014]本发明提供的复合型太阳能电池背膜，包括耐候层、胶粘剂层、基材、胶粘剂层和粘接层，其中，胶粘剂层是由包含下述组分组合物涂敷在基材表面经固化形成的:胶粘剂100?200重量份；固化剂8?18重量份；笼型倍半硅氧烷(POSS) 8?35重量份；溶剂200?390重量份。
[0015]胶粘剂层的作用是使耐侯层和粘接层牢固的黏合在基材表面。通过在胶粘剂层中加入笼型倍半硅氧烷(POSS)、POSS类型的选择、胶粘剂层厚度的控制和各组分及用量之间的组合使用，第一，通过POSS的官能团与胶粘剂分子链上的官能团之间的化学反应，使POSS均匀地分散到胶粘剂分子链上，提高了胶粘剂分子链的化学稳定性，进而保证了太阳能电池背膜的耐湿热性能;第二、POSS中的硅笼能够起到结构稳定的作用，在高温下降低胶粘剂分子链的伸缩变化，提高了胶粘剂层的热稳定性，解决了背膜在长期湿热老化后由于胶粘剂的降解而出现的耐侯层和粘接层在基材表面出现的缩边现象；第三、POSS中的硅笼具有厌原子氧的能力，提高了太阳能电池背膜的阻燃性能；第四、通过对胶粘剂层厚度的控制和组分及用量的优化组合，在消除缩边现象和提高阻燃性能的同时，也保证了背膜各层之间的粘接强度满足使用要求，保证了太阳能电池组件的使用寿命。
[0016]本发明中，胶粘剂选自聚酯型多元醇预聚体，如:胶粘剂Liofol LA 2692(汉高制)、胶粘剂CA-022 (日本DIC制)、胶粘剂D-5902A (武汉戴尔惠科技有限公司)、胶粘剂LE 8692(无锡莱恩科技有限公司)、胶粘剂LE 8692 (无锡莱恩科技有限公司)等。
[0017]笼型倍半硅氧烷(POSS)为有机-无机杂化的纳米材料，带有官能团的笼型倍半硅氧烷可参与分子链上的官能团进行反应生成带有硅笼的聚合物。POSS的结构式为XR(SiC)1Jn上的官能团可以是-NH2、-0H、带双键的烯烃、环氧基等，n=6, 8，10，12时生成的具有对称结构的低聚物称为T6，T8, T10, T120根据本发明采用的胶粘剂，本发明中的笼型倍半硅氧烷(POSS)优选含羟基的笼型硅氧烷或含异氰酸酯基的笼型硅氧烷，这样通过POSS的官能团与胶粘剂分子链上的官能团之间的化学反应，使POSS均匀地分散到胶粘剂分子链上，提高了胶粘剂分子链的化学稳定性，进而保证了太阳能电池背膜的耐湿热性能；并且利用POSS中的硅笼能够起到结构稳定的作用和具有厌原子氧的能力，减缓胶粘剂分子链在使用过程中胶粘剂分子链的伸缩运动，解决了背膜在长期湿热老化后由于胶粘剂的降解而出现的耐侯层和粘接层在基材表面出现的缩边现象，同时提高背膜的阻燃性能。适合本发明的POSS可以选自如下公知物质:单轻基笼型倍半娃氧烧(sigma-aldrich公司制)、二轻基笼型倍半娃氧烧(sigma-aldrich公司制)、笼型倍半娃氧烧ALO136 (美国Hybrid公司制)、羟基笼型倍半硅氧烷齐聚体(T10为主混合物)(乐凯胶片股份公司)等。
[0018]本发明中，所用固化剂选自脂肪族异氰酸酯三聚体，如市售产品异氰酸酯LiofolLA 7395 (汉闻制)等。[0019]本发明中的溶剂选自市售产品乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮中的两种或三种溶剂组成的混合物。
[0020]本发明中，当组合为中的POSS的量为胶粘剂重量的10%?30%时，各层之间具有较好的粘接强度，胶粘剂层的耐湿热性能明显提高，长时间湿热老化后耐侯层和粘接层均未出现缩边现象。
[0021 ] 本发明的胶粘剂层，可以采用公知的涂敷方法如浸涂法、凹版涂布法、狭缝涂布法等由上述组合物涂覆在基材表面经固化而形成，它的厚度控制在5?15ΜΠ1。如果厚度大于15ΜΠ1，则涂层厚度太厚，造成了原材料的浪费；如果涂层厚度小于5Mm，则涂层太薄，容易造成单位面积上的笼形倍半硅氧烷较少，会产生缩边现象，同时太阳能背板的阻燃效果也会变差。
[0022]本发明中的基材可以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂等构成的单层或多层薄膜。从热稳定性、电绝缘性、成本等评价，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。根据太阳能电池背膜的用途不同，可选择不同厚度、不同颜色的基材。
[0023]为使背膜具有良好的耐候性能，本发明中耐候层选自公知的ETFE膜、PVDF膜、PVF
月旲等。
[0024]为使背膜能与其他组件稳定的贴合、牢固的粘接组装，背膜中设置了粘接层，它选自具有粘接作用的聚醋酸乙烯膜、聚乙烯醇缩丁醛膜、烯烃类聚合物膜、PVDF膜和PVF膜中的一种。同时，粘接层厚度控制在5?30Mm。低于5微米，长时间老化后粘接层的粘接性能不稳定；厚度高于30 μ m，增加物料的消耗，并且容易引起粘接层的缩边。
[0025]下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
[0026]实施例1
胶粘剂Liofol LA 2692 (汉高制)100份
异氰酸酯Liofol LA 7395 (汉高制)15份
二轻基笼型倍半娃氧烧(sigma-aldrich公司制)20份 甲基异丁酮95份
乙酸乙酯250份；
在装有搅拌装置的容器中加入100份Liofol LA 2692、二羟基笼型倍半硅氧烷20份、甲基丁酮95份和乙酸乙酯250份均匀搅拌30分钟，然后加入15份Liofol LA 7395搅拌20分钟后，过滤、封装。制得胶粘剂涂布液。
[0027]在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布配制好的胶粘剂涂布液，在110°C干燥2分钟，得到8 μ m的胶粘剂层复合25 μ mETFE氟膜；同样，在PET另一面涂布干厚10 μ m胶粘剂层复合15 μ m聚烯烃膜(PE)，得到复合型太阳能电池背膜，测其性倉泛。
[0028]实施例2
胶粘剂CA-022 (日本DIC制)200份；
异氰酸酯TSH900 (日本DIC公司制)15份；
单轻基笼型倍半娃氧烧(sigma-aldrich公司制) 35份；
丁酮120份； 乙酸乙酯130份；
在装有搅拌装置的容器中加入200份CA-022、单羟基笼型倍半硅氧烷35份、丁酮120份和乙酸乙酯130份均匀搅拌30分钟，然后加入15份异氰酸酯TSH900搅拌20分钟后，过滤、封装。制得胶粘剂涂布液。
[0029]在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布配制好的胶粘剂涂布液，在90°C干燥I分钟，得到5μπι的胶粘剂层复合25 μ mPVF氟膜；同样，在PET另一面涂布干厚15 μ m胶粘剂层复合25 μ mPVF氟膜，得到复合型太阳能电池背膜，测其性能。
[0030]实施例3
胶粘剂CA-017 (日本DIC制)150份；
异氰酸酯TSH116 (日本DIC公司制)10份；
笼型倍半硅氧烷AL0136 (美国Hybrid公司制)8份；
乙酸乙酯200份；
甲基异丁酮50份；
乙酸丁酯30份；
在装有搅拌装置的容器中加入150份CA-017、ALO136笼型倍半硅氧烷8份、乙酸乙酯200份、乙酸丁酯30分、甲基异丁酮50份均匀搅拌30分钟，然后加入10份异氰酸酯TSHl 16搅拌20分钟后，过滤、封装。制得胶粘剂涂布液。
[0031]在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布配制好的胶粘剂涂布液，在110°c干燥2分钟，得到15 μ m的胶粘剂层复合25 μ mPVF氟膜；同样，在PET另一面涂布干厚5 μ m胶粘层复合5 μ m聚烯烃膜(PE)，得到复合型太阳能电池背膜，测其性能。
[0032]实施例4
胶粘剂D-5902A (武汉戴尔惠科技有限公司)180份；
异氰酸酯D-5902B(武汉戴尔惠科技有限公司制)18份；
羟基笼型倍半硅氧烷齐聚体(乐凯胶片股份公司) 11份；
丙酮150份；
乙酸丁酯20份；
丁酮220份；
在装有搅拌装置的容器中加入180份胶D-5902A、羟基笼型倍半硅氧烷齐聚体11份、丙酮150份、丁酮220份和乙酸丁酯20份均匀搅拌30分钟，然后加入18份异氰酸酯D-5902B，搅拌20分钟后，过滤、封装。制得胶粘剂涂布液。
[0033]在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布配制好的胶粘剂涂布液，在110°c干燥I分钟，得到IOym的胶粘剂层复合25 μ mETFE氟膜；同样，在PET另一面涂布干厚10 μ m胶粘层复合30 μ m聚醋酸乙烯膜(EVA)，得到复合型太阳能电池背膜，测其性能。
[0034]实施例5
胶粘剂LE 8692 (无锡莱恩科技有限公司)130份；
异氰酸酯GH 8395 (无锡莱恩科技有限公司制)8份；
异氰酸酯基 POSS (52，734-3) (Hybrid Plastics 贸易公司)15 份；
丁酮170份；乙酸丁酯30份；
在装有搅拌装置的容器中加入130份LE 8692、丁酮170份和乙酸丁酯30份均匀搅拌30分钟，然后加入份异氰酸酯GH 8395、异氰酸酯基POSS (52，734-3) 15份，搅拌20分钟后，过滤、封装。制得胶粘剂涂布液。
[0035]在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布配制好的胶粘剂涂布液，在110°c干燥I分钟，得到12 μ m的胶粘剂层复合25 μ mETFE氟膜；同样，在PET另一面涂布干厚6 μ m胶粘剂层复合25 μ mPVDF膜，得到复合型太阳能电池背膜，测其性能。
[0036]对比例
在己清洁并电晕处理的基材PET膜的一面经狭缝涂布法涂布Liofol LA 2692/7395(汉高公司制)胶粘剂涂布液，在90°C干燥I分钟，得到8 μ m的胶粘剂层复合25 μ mPVDF氟膜(韩国SKC公司制);同样，在PET另一面涂布干厚15 μ m胶粘层Liofol LA 2692/7395 (汉高公司制)复合25 μ mPVF膜，得到复合型太阳能电池背膜，测其性能。
[0037]表1:性能数据表
【权利要求】
1.一种复合型太阳能电池背膜，包括耐候层、胶粘剂层、基材、胶粘剂层和粘接层，其特征在于，所述胶粘剂层由以下组分组成的组合物涂敷在基材表面经固化形成: 胶粘剂100?200重量份； 固化剂8?18重量份； 笼型倍半硅氧烷 8?35重量份； 溶剂200?390重量份； 所述笼型倍半硅氧烷为含羟基的笼型硅氧烷或含异氰酸酯基的笼型硅氧烷，所述胶粘剂层的厚度是5?15Mm。
2.根据权利要求1所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述笼型倍半硅氧烷的量为胶粘剂重量的10%?30%。
3.根据权利要求2所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述胶粘剂是聚酯型多元醇预聚体。
4.根据权利要求3所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述固化剂是脂肪族异氰酸酯三聚体。
5.根据权利要求4所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮中的两种或三种溶剂的混合溶剂。
6.根据权利要求5所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述耐候层是ETFE膜、PVDF膜、PVF膜中的一种。
7.根据权利要求6所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘接层为是聚醋酸乙烯膜、聚乙烯醇缩丁醛膜、烯烃类聚合物膜、PVDF膜、PVF膜中的一种。
8.根据权利要求7所述的复合型太阳能电池背膜，其特征在于，所述粘接层的厚度为5?30Wn.
【文档编号】C09J11/06GK104009106SQ201410230434
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】张学建, 柳青, 张伊玮, 胡亚召 申请人:乐凯胶片股份有限公司