一种太阳能电池背板及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102610679 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 0 6 7 9 A *CN102610679A* (21)申请号 201210077522.2 (22)申请日 2012.03.21 H01L 31/048(2006.01) B32B 27/08(2006.01) B32B 7/12(2006.01) (71)申请人宁波长阳科技有限公司 地址 315031 浙江省宁波市江北区竺巷东路 中城绿地（1）（4） (72)发明人不公告发明人 (74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理 有限公司 11274 代理人申健 (54) 发

2、明名称 一种太阳能电池背板及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其 涉及一种太阳能电池背板及其制备方法，为了进 一步提高太阳能电池背板的耐候性并延长它的使 用年限，本发明提供一种太阳能电池背板及其制 备方法。本发明提供的太阳能电池背板包括耐候 层和结构增强层，所述耐候层的材料为聚醚酰亚 胺；所述结构增强层两侧均设置有耐候层。该太 阳能电池背板结构简单、材料易得、性能优异，制 备方法工艺简单，易于操作。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1

3、 页 1/1页 2 1.一种太阳能电池背板，其特征在于，所述太阳能电池背板包括耐候层和结构增强层， 所述耐候层的材料为聚醚酰亚胺；所述结构增强层两侧均设置有耐候层。 2.一种如权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述聚醚酰亚胺重均分子 量为25000-28000，特性粘度为0.58-0.68dl/g，密度为1.28-1.42g/cm 3 。 3.一种如权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述结构增强层的上、下表 面涂布有粘结层，所述耐候层通过粘结层和所述结构增强层复合在一起。 4.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述聚醚酰亚胺包括均苯 型聚醚酰亚胺、联苯型聚醚

4、酰亚胺或其组合。 5.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层为单向拉伸聚 醚酰亚胺薄膜。 6.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述结构增强层为聚酯。 7.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层的厚度为25-50 微米；所述结构增强层的厚度为150-250微米；所述粘结层的厚度为5-30微米。 8.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层的厚度为25-30 微米；所述结构增强层的厚度为150-200微米；所述粘结层的厚度为5-20微米。 9.一种如权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层的厚度为35-

5、50 微米；所述结构增强层的厚度为200-250微米；所述粘结层的厚度为5-30微米。 10.一种如权利要求1-9之一所述的太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，所述制 备方法包括如下步骤： (1)在双向拉伸机上制取双向拉伸聚酯薄膜； (2)步骤(1)所得双向拉伸聚酯薄膜收卷后放到涂布线上进行离线涂布，将粘结剂涂 布到聚酯薄膜的上、下表面之后，对粘结剂进行热固化处理； (3)将聚醚酰亚胺薄膜与步骤(2)所得产物复合，聚醚酰亚胺薄膜通过粘结剂与聚酯 薄膜复合到一起，形成太阳能电池背板。 权 利 要 求 书CN 102610679 A 1/7页 3 一种太阳能电池背板及其制备方法 技术领域 000

6、1 本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池背板及其制备方 法。 背景技术 0002 太阳能作为一种绿色环保、取之不尽的能源，无疑是取代传统火力发电的最佳选 择。由于太阳能电池需长期暴露在室外使用，所以光伏组件中的电池片必须要加以保护，来 防止大气中水汽、氧气、紫外线等环境因素的影响和侵蚀。太阳能背板是整个太阳能电池的 配件之一，主要起力学支撑和保护电池片免受环境因素渗透的作用，因此如何提高背板的 耐候性一直以来都是该行业的研究重点。 0003 现有技术中的太阳能电池背板主要包括以下几种： 0004 1.通过PET聚酯薄膜和上下两层耐候层，复合形成三明治结构，来提高整个背板 耐

7、候性和阻隔性。其代表是欧洲的Isovolta公司的TPT背板，其中T是杜邦公司研发生产 的Tedlar薄膜，该太阳能电池背板是由Tedlar薄膜作为耐候层，包覆中间一层PET聚酯薄 膜复合而成。 0005 2.由于氟材料的价格较为昂贵，所以为节省成本，美国Madico公司研制开发出了 的TPE太阳能背板。其结构和TPT基本一样，也是三明治结构，不同的是，采用乙烯-醋酸 乙烯共聚物(EVA)代替TPT中的内层耐候氟材料层。 0006 3.和TPT类似的还有KPK太阳能背板。该背板也是采用三明治结构，通过3层复合 来提高背板性能。其中K是法国阿科玛公司研发生产的Kynar膜，即聚偏氟二乙烯(PVD

8、F) 膜，中间包覆的也是PET聚酯薄膜。 0007 从以上3种背板中可以看出，无论背板的结构如何改变，其结构增强层用的都是 PET聚酯。在性能上，PET聚酯的拉伸强度可达到152MPa，弯曲模量在10343MPa左右，而且 PET还是中等阻隔性高分子材料，可见PET突出的力学稳定性和良好的阻隔性，是太阳能背 板能够长期在户外使用的有力保障。即便如此，用PET做结构增强层的背板的使用年限理 论上为25年，而在PCT老化实验中发现，实际上很难达到这个使用年限。所以寻找一种耐 候性更强的背板基膜是很有必要的。 0008 聚醚酰亚胺(PEI)是一种综合性能非常优秀的工程塑料，在力学性能上，室温时 PE

9、I薄膜的拉伸强度可达到200MPa以上，即便在100的情况下拉伸强度也可以稳定在 100MP上下。在热学性能上，PEI的热学性能极其稳定，其耐高温可达到400，耐低温可达 到-269。在绝缘方面，PEI是目前世界上绝缘性最好的高分子材料之一，其电气强度可 以达到130MV/m。最重要的是在耐候性方面，耐候性是PEI的优势性能，尤其是在抗水解方 面，PEI在沸水中浸泡10000小时后，其拉伸强度仍可保持在85以上，在132下，蒸汽热 压循环2000次后，其拉伸强度保持在100。另外，在抗辐射方面，聚醚酰亚胺具有很好的 抗紫外线、Y射线性能，在400兆拉德的钴射线辐射下加工，其拉伸强度保持在94。

10、由此 可见，PEI的力学性能、热学性能、电气绝缘性能，和耐候性能都较好，适合做太阳能电池背 说 明 书CN 102610679 A 2/7页 4 板的耐候层。 发明内容 0009 为了进一步提高太阳能电池背板(又称太阳能背板)的耐候性并延长它的使用年 限，本发明提供一种太阳能电池背板及其制备方法。该太阳能背板的结构简单、材料易得、 性能优异，制备方法工艺简单，易于操作。 0010 为了达到上述目的，本发明提供下述技术方案： 0011 本发明提供一种太阳能电池背板，它的特点是，所述太阳能电池背板包括耐候层 和结构增强层，所述耐候层的材料为聚醚酰亚胺(PEI)；所述结构增强层两侧均设置有耐 候层。

11、 0012 进一步的，所述聚醚酰亚胺的重均分子量为25000-28000，特性粘度为 0.58-0.68dl/g，密度为1.28-1.42g/cm 3 。 0013 进一步的，所述聚醚酰亚胺的玻璃化温度为205-235，熔点为305-335。 0014 进一步的，所述结构增强层的上、下表面涂布有粘结层，所述耐候层通过粘结层和 所述结构增强层复合在一起。 0015 进一步的，所述聚醚酰亚胺包括均苯型聚醚酰亚胺、联苯型聚醚酰亚胺或其组合。 0016 进一步的，所述耐候层为单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜。其重均分子量为28000，特性 粘度为0.58dl/g，密度为1.28-1.42g/cm 3 ，玻璃化温

12、度为205-220，熔点为315-335。 0017 进一步的，所述结构增强层为聚酯，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。更优选 的，所述结构增强层为双向拉伸聚酯薄膜，所用PET切片的相对分子量为16000-18000，密 度为1.38-1.40g/cm 3 ，特性粘度为0.52-0.65dl/g，玻璃化温度为80-84。 0018 进一步的，所述粘结层材料包括瞬干粘结剂、厌氧粘结剂、压敏粘结剂、热熔粘结 剂、热固性树脂粘结剂、乳液与乳胶型粘结剂和耐高温粘结剂中的一种或至少两种的组合。 所述粘结层材料优选聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯或环氧树脂中的一种或其中至少 两种的组合，其热固化温度固

13、定在125-133。 0019 进一步的，所述耐候层的厚度为25-50微米；所述结构增强层的厚度为150-250微 米；所述粘结层的厚度为5-30微米。 0020 进一步的，所述耐候层的厚度为25-30微米；所述结构增强层的厚度为150-200微 米；所述粘结层的厚度为5-20微米。 0021 进一步的，所述耐候层的厚度为35-50微米；所述结构增强层的厚度为200-250微 米；所述粘结层的厚度为5-30微米。 0022 本发明还提供一种太阳能电池背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤： 0023 (1)在双向拉伸机上制取双向拉伸聚酯薄膜； 0024 (2)步骤(1)所得双向拉伸聚酯薄膜收

14、卷后放到涂布线上进行离线涂布，将粘结 剂涂布到聚酯薄膜的上、下表面之后，对粘结剂进行热固化处理，使粘结剂的交联度达到 40-60； 0025 (3)将聚醚酰亚胺薄膜与步骤(2)所得产物复合，聚醚酰亚胺薄膜通过粘结剂与 聚酯薄膜复合到一起，形成太阳能电池背板。 0026 上述双向拉伸聚酯薄膜为结构增强层，上述粘结剂形成粘结层，上述聚醚酰亚胺 说 明 书CN 102610679 A 3/7页 5 薄膜为耐候层。 0027 与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池背板的耐候层材料为PEI，不含氟材 料。所以本发明提供的太阳能电池背板的成本较低，更有助于环保；其力学性能、粘结强度 也比传统的背板更好，背

15、板结构更加稳定，对整个太阳能电池片的支撑保护作用更加的突 出；在耐候性上，本发明提供的太阳能电池背板也明显优于现有的背板，尤其是耐湿热老化 性，因而其使用寿命也比现有背板更长。同时，本发明提供的太阳能电池背板的制备方法工 艺简单，易于操作。 附图说明 0028 图1为本发明提供的太阳能电池背板的剖面示意图； 0029 图2为本发明提供的太阳能电池背板的剖面示意图。 0030 其中，1为耐候层，2为结构增强层，3为粘结层。 具体实施方式 0031 如图1所示，本发明提供的太阳能电池背板，包括耐候层1和结构增强层2；所述 结构增强层2两侧均设置有耐候层1。 0032 如图2所示，本发明提供的太阳能

16、电池背板，包括耐候层1和结构增强层2；所述 结构增强层2两侧均设置有耐候层1，所述结构增强层2的上、下表面涂布有粘结层3，所述 耐候层1通过粘结层3和所述结构增强层2复合在一起。 0033 本发明所用的材料和设备均为现有材料和设备，例如： 0034 均苯型聚醚酰亚胺切片，商品牌号为Kapton，采购自美国杜邦公司； 0035 联苯型聚醚酰亚胺切片，商品牌号为Upilex，采购自日本宇部兴产公司； 0036 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为膜级有光切片，商品牌号为FG600，采购自中国仪 征化纤有限公司。 0037 本发明提供的太阳能电池背板的制备方法包括如下步骤： 0038 (1)采用挤出流延

17、法，在双向拉伸机上制取双向拉伸聚酯薄膜，挤出机各段温度 分别为180、220、275、275、275、280，冷鼓转速控制在30r/min，冷鼓温度为 60，温差范围是1；纵向拉伸温度控制在90-120之间，拉伸比控制在3.8-4.0，横向 拉伸温度为120-140，拉伸比控制在3.8-4.0，温度误差范围为0.5。 0039 (2)步骤(1)所得双向拉伸聚酯薄膜收卷后放到涂布线上进行离线涂布，将粘结 剂涂布到聚酯薄膜的上、下表面之后，在125-135的条件下热固化30min-40min，热固化 之后，粘结剂的交联度达到40-60。 0040 (3)将聚醚酰亚胺薄膜与步骤(2)所得产物复合，聚

18、醚酰亚胺薄膜通过粘结剂与 聚酯薄膜复合到一起，形成太阳能电池背板。 0041 上述步骤(3)中所述的聚醚酰亚胺薄膜可以是市场上购买的产品，也可以通过现 有技术由聚醚酰亚胺切片制备而成。 0042 本发明提供的太阳能电池背板采用下述方法进行测试： 0043 拉伸强度和断裂伸长率：采用ASTMD-882标准，测试设备为济南兰光机电技术有 限公司生产的XLW薄膜拉力机。 说 明 书CN 102610679 A 4/7页 6 0044 耐湿热老化性：在85，85环境相对温湿度条件下，测试设备采用上海申贤恒 温设备有限公司生产的HS4010恒定湿热试验箱。 0045 热收缩率：采用ASTMD-1204标

19、准，在150下，放置30min，测试设备为Binder FED 鼓风烘箱。误差精度为0.5。 0046 剥离强度：采用ASTMD-1876标准，所用仪器为苏州高品检测仪器有限公司生产的 GP-6017剥离力测试仪。剥离强度越高，层与层之间的粘结力越强。 0047 水蒸气透过率：采用ASTMF-1249标准。测试设备采购自承德精密试验机有限公 司。 0048 下述实施例1-4中，耐候层为单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜，结构增强层为PET薄膜， 粘结层材料为聚醋酸乙烯酯。 0049 实施例1： 0050 按上述方法制备太阳能背板，其中耐候层的厚度为25m，结构增强层的厚度为 150m，粘结层的厚度为5m，

20、所得背板的相关性能见表1。 0051 实施例2： 0052 按上述方法制备太阳能背板，其中耐候层的厚度为30m，结构增强层的厚度为 200m，粘结层的厚度为10m，所得背板的相关性能见表1。 0053 实施例3： 0054 按上述方法制备太阳能背板，其中耐候层的厚度为30m，结构增强层的厚度为 250m，粘结层的厚度为15m，所得背板的相关性能见表1。 0055 实施例4： 0056 按上述方法制备太阳能背板，其中耐候层的厚度为30m，结构增强层的厚度为 250m，粘结层的厚度为20m，所得背板的相关性能见表1。 0057 对照组的太阳能电池背板为苏州昌昊光电科技有限公司生产的赛伍KPK，和平

21、湖 市华源光伏材料有限公司生产的HY-FTF BBF。 0058 表1实施例1-4制备的太阳能电池背板的性能测试数据和对照组太阳能电池背板 的性能测试数据 0059 说 明 书CN 102610679 A 5/7页 7 0060 下述实施例5-10中，结构增强层为PET薄膜。 0061 实施例5： 0062 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为聚醋酸乙烯酯，将粘结剂涂布到聚酯 薄膜表面之后，在125-130的条件下热固化30min-40min；所述耐候层为单向拉伸聚醚酰 亚胺薄膜，所述聚醚酰亚胺薄膜的材料包括均苯型聚醚酰亚胺和联苯型聚醚酰亚胺(均苯 型聚醚酰亚胺和联苯型聚醚酰亚胺的重量比为1

22、1)； 0063 其中耐候层的厚度为50m，结构增强层的厚度为250m，粘结层的厚度为 30m，所得背板的相关性能见表2。 0064 实施例6： 0065 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为聚丙烯酸酯和环氧树脂的混合物(聚 丙烯酸酯和环氧树脂的重量比为11)，将粘结剂涂布到聚酯薄膜表面之后，在130-135 的条件下热固化30min-40min；所述耐候层为单向拉伸均苯型聚醚酰亚胺薄膜； 0066 其中耐候层的厚度为25m，结构增强层的厚度为200m，粘结层的厚度为 20m，所得背板的相关性能见表2。 0067 实施例7： 0068 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为环氧树脂，将粘结剂

23、涂布到聚酯薄膜 表面之后，在130的条件下热固化30min；所述耐候层为单向拉伸联苯型聚醚酰亚胺薄 说 明 书CN 102610679 A 6/7页 8 膜； 0069 其中耐候层的厚度为35m，结构增强层的厚度为250m，粘结层的厚度为 30m，所得背板的相关性能见表2。 0070 实施例8： 0071 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为聚氨酯，将粘结剂涂布到聚酯薄膜表 面之后，在133的条件下热固化30min；所述耐候层为单向拉伸联苯型聚醚酰亚胺薄膜； 0072 其中耐候层的厚度为50m，结构增强层的厚度为230m，粘结层的厚度为5m， 所得背板的相关性能见表2。 0073 实施例9：

24、 0074 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为环氧树脂，将粘结剂涂布到聚酯薄膜 表面之后，在125的恒温条件下热固化40min；所述耐候层为单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜， 所述聚醚酰亚胺薄膜的材料包括均苯型聚醚酰亚胺和联苯型聚醚酰亚胺(均苯型聚醚酰 亚胺和联苯型聚醚酰亚胺的重量比为11)； 0075 其中耐候层的厚度为40m，结构增强层的厚度为180m，粘结层的厚度为 15m，所得背板的相关性能见表2。 0076 实施例10： 0077 按上述方法制备太阳能背板，所述粘结剂为聚丙烯酸酯，将粘结剂涂布到聚酯薄 膜表面之后，在130的恒温条件下热固化35min；所述耐候层为单向拉伸均苯型聚醚酰亚 胺

25、薄膜； 0078 其中耐候层的厚度为40m，结构增强层的厚度为210m，粘结层的厚度为 25m，所得背板的相关性能见表2。 0079 表2实施例5-10制备的太阳能电池背板的性能测试数据 0080 说 明 书CN 102610679 A 7/7页 9 0081 通过表1和表2中的数据可以得出，本发明提供的太阳能电池背板力学性能和热 学性能良好，耐候性和粘结强度也较好。 0082 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是 根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。 说 明 书CN 102610679 A 1/1页 10 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102610679 A 10