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1、(10)申请公布号 CN 102969383 A (43)申请公布日 2013.03.13 CN 102969383 A *CN102969383A* (21)申请号 201210521038.4 (22)申请日 2012.12.07 H01L 31/048(2006.01) B32B 27/18(2006.01) (71)申请人 李民 地址 201203 上海市浦东新区龙东大道 3000 号张江高科技开发区集电港 1 号 楼 A 区 909B 座 (72)发明人 李民 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 王洁 郑暄 (54) 发明名称 三层结构的太阳能电池背板。
2、 (57) 摘要 本发明涉及一种三层结构的太阳能电池背 板， 包括内层、 外侧耐候层和处于外侧耐候层与内 层之间的粘接层。所述内层为聚乙烯和氢化苯乙 烯 - 丁二烯共聚物的塑料合金层。所述外侧耐候 层为氟塑料合金的薄膜， 是单层薄膜或是多层共 挤薄膜。 所述粘接层为聚氨酯、 丙烯酸或环氧树脂 的粘结剂层或者是含极性基团的乙烯类树脂层， 通过粘结层将内外层粘结。 本发明的结构简单， 材 料成本低和生产成本都很低， 既提高了太阳能电 池背板的可靠性， 又降低了生产成本， 对太阳能行 业有非常重要的意义。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和。
3、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 5 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 包括内层、 外侧耐候层和处于外侧耐 候层与内层之间的粘接层。 2. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述内层为聚乙 烯和氢化苯乙烯 - 丁二烯共聚物的塑料合金层。 3. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述外侧耐候层 为氟塑料合金的塑料薄膜， 其本身可以是单层， 也可以是多层共挤薄膜。 4. 根据权利要求 3 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述的氟塑料合。
4、 金指以氟塑料和其它塑料、 无机物或添加剂的混合物。 5. 根据权利要求 3 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述的多层共挤 薄膜是指多层中至少一层是氟塑料合金。 6. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述粘结层指聚 氨酯、 丙烯酸、 环氧树脂类粘结剂层或极性乙烯类树脂层。 7. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 内外层通过粘结 层粘结。 8. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述外层厚度为 7 150m。 9. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 。
5、所述粘接层厚度 为 1 30m。 10. 根据权利要求 1 所述的三层结构的太阳能电池背板， 其特征在于， 所述内层厚度为 100 1000m。 权 利 要 求 书 CN 102969383 A 2 1/5 页 3 三层结构的太阳能电池背板 技术领域 0001 本发明涉及太阳能电池技术领域， 特别涉及太阳能电池背板技术领域， 具体是指 一种三层结构的太阳能电池背板。 背景技术 0002 如今， 太阳能电池已经被大量的使用， 而太阳能电池的背板是其最重要的封装材 料之一。太阳能电池的可靠性在很大程度上依赖于背板的可靠性。 0003 目前商品化的太阳能电池的背板大部分使用氟塑料作为最外侧耐候层， 。
6、聚对苯 二甲酸乙二醇酯 (PET) 作为中间的结构增强层， 聚乙烯 (PE) 或乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚 物 (EVA) 作为与 EVA 胶膜贴合的内层。在外侧耐候层与中间层、 中间层与内层之间还需 要用胶粘剂粘接。此类结构为五层结构， 如美国 Madico 公司申请的背板 ( 见专利申请 WO2004/091901A2)。应用此结构所带来的主要问题有 ：（1） PET 易水解， 长期使用时有老化 粉碎的危险。PET 双向拉伸薄膜的生产设备非常昂贵， 导致该类 PET 的价格较贵， 提高了整 个背板的生产成本。 （2） 粘结剂价格贵， 背板对抗老化性能的要求很高， 所以必须使用非常 好的粘结剂。
7、， 常见的复合型背板需要两层粘结剂， 其成本是背板成本无法降低的原因之一。 （3） 生产复合型背板的复合工序会产生较高的废品率。 常用的背板需要复合两次， 由此带来 的是低的成品率。 0004 如上述， 在现有的背板中均使用 PET 作为结构增强层， 在其两侧粘贴或涂敷氟塑 料、 聚烯烃。PET 通常采用双向拉伸的 BOPET。但 PET 作为聚酯材料非常容易水解。市场上 有所谓的抗水解 PET， 其通过添加碱性的抗水解剂中和水解产生的酸而减慢 PET 的水解速 度。但其本身是消耗型的材料， 无法真正做到抗水解， 只能在一定程度上减缓 PET 的水解。 0005 聚乙烯 （PE） 是最为常用的。
8、聚烯烃材料， 也是目前全球生产量最大的塑料， 大量于 食品包装、 医药包装、 农膜、 电缆外护套、 文具五金配件等。其价格低、 供应商多， 如中石化、 美国陶氏化学、 韩国湖石化学等。在太阳能行业， 其被用于作为背板中靠近 EVA 胶膜 （乙稀 醋酸乙烯共聚物） 的一层， 通常选用低密度聚乙烯 （LDPE） 。原因是其链段与 EVA 中的 E（乙 烯） 相同， 而且熔融范围低， 在 90-120 摄氏度之间， 在高达 150 度左右的太阳能组件加工过 程中因加热熔融而与熔融温度更低的 EVA（60-80 摄氏度） 完全相融合。但由于其熔融温度 低， 在加工过程中基本熔化而无法单独作为背板的结构。
9、增强层。而其它一些高熔点的烯烃 材料如高密度聚乙烯 （HDPE） 、 聚丙烯 （PP） 完全无法与 EVA 熔融粘结， 而且熔融温度范围与 太阳能组件的加工温度都非常接近。而其它的烯烃材料如 POE、 EVA 熔融温度比 LDPE 还要 低。在聚烯烃中， 没有熔融温度超过太阳能组件加工温度 20 摄氏度以上的材料。聚烯烃材 料本身的耐水解性优于 PET， 所以有些专利采用聚烯烃材料替代 PET 做太阳能背板的结构 增强层， 但聚烯烃本身的熔融温度范围并不合适。而 PET 的熔融温超过 180 摄氏度， 是聚烯 烃材料完全无法替代的。如果不改变现有的太阳能组件加工条件， 采用全部是烯烃材料的 背。
10、板是无法使用的。 0006 氢化苯乙烯 - 丁二烯树脂 （SEBS） 本质上是一种特殊的橡胶， 其是苯乙烯 - 丁二 说 明 书 CN 102969383 A 3 2/5 页 4 烯 - 苯乙烯结构的聚合物， 可以是嵌段聚合物也可以是无规聚合物。其生产制成通过使用 氢将苯乙烯 - 丁二烯橡胶中的丁二烯双键饱和而成的一种特殊的塑料弹性体。其特点是同 时具备了橡胶和塑料的特点， 有非常高的弹性、 韧性和耐候性， 但又可以通过塑料加工的方 法加工。其单独存在时， 不同于聚烯烃塑料的颗粒外形， 而是以蓬松的棉絮状存在。同时 SEBS的熔融温度范围高， 超过170-180摄氏度， 个别级别甚至超过200。
11、摄氏度。 而聚烯烃弹 性体 POE， 即乙烯和辛烯或乙烯和丁烯的共聚物， 有较高的弹性却没有韧性， 而且熔融温度 非常低， 通常在 50-70 摄氏度之间。另外由于 SEBS 中的苯环结构， 其可以和其它含苯环结 构的塑料相容， 比如聚苯乙烯、 聚苯醚等。 含苯环结构的塑料通常熔融温度较烯烃类的塑料 高很多。 SEBS作为一种较为特殊的材料， 供应商少， 全球主要供应商为美国科腾和台湾台橡 公司。 0007 目前对太阳能光伏组件的成本压力非常大， 在不改变现有的加工条件下希望其能 既成本低又耐老化性能好。因此， 迫切需要寻找抗水解性能优于 PET、 同时成本更低的代替 品。 发明内容 0008。
12、 本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点， 提供完全不同于常规五层背板的 一种三层结构的太阳能光伏组件背板。 该背板只有三层结构， 与普通的背板相比减少两层， 结构简单。 其内层是特别设计的以聚乙烯 （PE） 和氢化苯乙烯-丁二烯聚合物 （SEBS） 为主要 成分的塑料合金层。即本发明用 PE 和 SEBS 为主要成分的塑料合金替代了常用复合型背板 中的 PET 层和另一层为粘结 EVA 胶膜而复合在 PET 上的塑料层， 该层通常使用低 VA 含量的 EVA或LDPE。 PE是以碳碳链为主链的饱和树脂， 不容易水解， 绝缘性好， 熔融温度范围较低， 与 EVA 可以熔融粘结。SEBS 有非。
13、常好的韧性和耐候性， 其熔融温度范围比太阳能组件的加 工温度高很多， 而且与 PE 有良好的相容性。由于 SEBS 的加入， 使体系的熔融温度范围移向 更高的温度， 可以在太阳能组件的加工过程 （150 摄氏度左右、 20 分钟左右） 中保持不熔化。 同时按需要， 还可以加入熔点更高的材料以进一步提高整体的熔点， 比如聚苯乙烯 （PS） 、 聚 苯醚 （PPO） 、 聚苯乙烯 - 丙烯氰 （SAN） 等。本发明不仅避免了背板中 PET 容易水解的缺陷， 而且可以直接和封装电池片的 EVA 胶膜热熔粘结， 节省了常规的背板中 PET 需要再复合一 层塑料薄膜。同时本发明也不同于有些背板使用全部聚。
14、烯烃材料混合， 而是采用了高熔点 的 SEBS， 从而提高了体系的熔融温度范围。其最外侧耐候层为氟塑料薄膜， 可以是单层， 也 可以是多层共挤的氟塑料薄膜。可以看到本发明既降低了材料本身的成本， 也因减少了一 次复合工艺而节省了生产成本、 提高了成品率， 更重要的是本发明保证了在加工过程中体 系本身不熔化变形。本发明对降低太阳能光伏组件的成本有非常重要的意义。 0009 为了实现上述目的， 本发明的三层结构的太阳能电池背板， 其特点是， 包括内层、 外侧耐候层和处于外侧耐候层与内层之间的粘接层。 0010 所述内层为聚乙烯与氢化苯乙烯 - 丁二烯共聚物的塑料合金层。 0011 较佳的， 聚乙烯。
15、与氢化苯乙烯-丁二烯共聚物的合金是指聚乙烯、 氢化苯乙烯-丁 二烯和以下至少一种材料的混合物， 包括其它塑料、 无机物填料和添加剂。 0012 所述聚乙烯 （PE） 是指高密度聚乙烯 （HDPE） 、 低密度聚乙烯 （LDPE） 、 茂金属催化聚 乙烯、 线性低密度聚乙烯 （LLDPE） 等以乙烯为主要链段的高分子聚合物。 说 明 书 CN 102969383 A 4 3/5 页 5 0013 所述氢化苯乙烯 - 丁二烯 （SEBS） 是指使用氢饱和丁二烯中的双键而形成的苯乙 烯和丁烯的嵌段共聚物或无规共聚物。 0014 所述其它塑料指可以与 PE 或 SEBS 相容的塑料， 包括但不仅仅限于。
16、可以和 PE 相容 的烯烃弹性体 （POE） 、 乙烯或丙烯和 - 烯烃共聚物、 乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物 （EVA） 、 聚丙 烯 （PP） 、 三元乙丙胶 （EPDM） 等以及可以和 SEBS 相容的聚苯乙烯 （PS） 、 聚苯醚 （PPO） 、 聚苯 乙烯 - 丙烯氰共聚物 （SAN） 等。 0015 所述无机物指可用于塑料的无机填料， 包括但不限于碳酸盐 （碳酸钙、 方解石等） 、 硫酸盐 （硫酸钡等） 、 氧化物 （二氧化硅、 二氧化钛、 氧化钙等） 、 硅酸盐 （云母、 蒙脱土、 滑石粉 等） 、 硫化物 （硫化锌） 、 氢氧化物 （氢氧化镁、 氢氧化铝等） 、 炭黑等。 001。
17、6 所述添加剂助剂包括但不限于抗紫外剂、 抗老化剂、 抗水解剂、 阻燃剂、 润滑剂、 偶 联剂、 成膜剂、 消光剂、 荧光增白剂。 0017 较佳的， 在所述 PE 和 SEBS 塑料合金中， 所述两者的重量之和占整个塑料合金的 30% 至 95%。 0018 较佳地， 所述内层厚度为 100 1000m。 0019 所述外侧耐候层是氟塑料合金薄膜， 其可以是单层的， 也可以是多层共挤的塑料 薄膜。 0020 较佳的， 所述氟塑料合金为聚偏氟乙烯 （PVDF） 塑料合金， 其主要成分是均聚或共 聚的聚偏氟乙烯塑料。 0021 较佳的， 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。
18、指完 全是偏氟乙烯单体的聚合物， 共聚聚偏氟乙烯指聚合物中除偏氟乙烯单体， 共聚的单体可 以包括但不限于氟乙烯、 三氟氯乙烯、 四氟乙烯、 六氟丙烯。 0022 较佳的， 聚偏氟乙烯塑料在聚偏氟乙烯塑料合金中的比例为 30-99%。 0023 所述聚偏氟乙烯塑料合金是指以聚偏氟乙烯塑料为主要成分， 与以下至少一种物 质的混合物， 包括但不仅仅包括其它塑料、 无机填料或添加剂。 0024 较佳的， 其它塑料指丙烯酸树脂为主要成分的塑料， 如甲基丙烯酸甲酯、 聚丙烯酸 丁酯、 丙烯酸酯弹性体 （ACR） 、 甲基丙烯酸甲酯 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物 （MBS） 等。 0025 较佳的， 无机填。
19、料指可以作为塑料填料或颜料的无机物， 如钛白粉、 硫化锌、 锌钡 白、 硫酸钡等。 0026 较佳的， 添加剂指塑料稳定剂、 加工抗氧剂、 颜料分散剂等。 0027 所述氟塑料合金薄膜是指通过同一个 T 形模具挤出或环形模具吹出的薄膜， 可以 是单层或是两层以上的共挤薄膜。 0028 较佳的， 多层共挤薄膜中至少一层是以氟塑料合金为主要成分的共挤薄膜。 0029 所述氟塑料合金薄膜可以是透明、 白色、 黑色或者其它颜色， 甚至是两侧不同颜色 的薄膜。 0030 较佳的， 所述外侧耐候层厚度为 7 150m。 0031 所述粘接层为聚氨酯、 丙烯酸、 环氧树脂类粘结剂层或极性乙烯类树脂层。 00。
20、32 所述聚氨酯、 聚丙烯酸树脂、 环氧树脂类粘结剂层为用于干式复合的使用溶剂稀 释的粘结剂， 粘结剂可以是单组分也可以是交联型的双组分。比如 Bostik 公司的双组分胶 Herberts-EPS988 和 Hardener KS06， 东洋油墨公司的 Lis07350 和 CR001 等。 说 明 书 CN 102969383 A 5 4/5 页 6 0033 所述极性乙烯类树脂是带有极性基团的乙烯类树脂， 在室温下以塑料粒子的形态 存在， 常用于共挤和挤出流延涂布等。如酸酐改性的乙烯 - 醋酸乙烯共聚物、 酸酐改性的线 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、。
21、 以及乙烯同丙烯酸 或其酯类共聚物、 乙烯同醋酸乙烯酯共聚物、 乙烯同顺丁二烯或顺丁二烯酐的共聚物、 丙烯 酸离子聚合物、 环氧树脂或硅烷改性的聚烯烃、 丙烯酸缩水甘油脂改性的聚烯烃等。 比如杜 邦公司的 Nucrel 系列的 EMA 树脂和阿克玛公司 Lotader 系列粘结树脂。 0034 较佳地， 所述粘接层厚度为 1 30m。 0035 本发明的有益效果在于 ： 0036 1、 本发明除氟塑料合金薄膜以外只有一层含 PE、 SEBS 的塑料合金和两者间的粘 结剂， 没有常用背板中最容易水解的 PET 层， 耐水解老化能力更优异。 0037 2、 使用氟塑料合金薄膜作为耐候层， 能充分利。
22、用氟塑料的优异耐候性， 保证背板 的长期抗老化性能。 0038 3、 本发明只有一层粘结层， 与常规的背板相比较， 只需要一次复合， 既节省了粘结 剂的用量也降低了生产工序， 提高了成品率， 极大地降低了生产成本。 0039 通过以上的办法， 本发明的背板同时具备了耐水解性能优异、 制造成本低和背板 本身的可加工性， 对太阳能光伏组件的制备具有非常重要的意义。 附图说明 0040 图 1 是本发明的一具体实施例的结构示意图。 0041 图 2 是本发明的另一具体实施例的结构示意图。 0042 图 3 是本发明的又一具体实施例的结构示意图。 具体实施方式 0043 为了能够更清楚地理解本发明的技。
23、术内容， 特举以下实施例详细说明。其中相同 的部件采用相同的附图标记。 0044 请参见图 1 图 3 所示， 本发明的三层结构的太阳能电池背板 1 包括外侧耐候层 2、 粘结层 3 和内层 4， 所述外侧耐候层 2 通过所述粘接层 3 粘接所述内层 4。 0045 所述外侧耐候层 2 是氟塑料合金的薄膜， 可以是单层或是多层共挤得薄膜。氟塑 料薄膜的厚度为 7 150m。 0046 所述粘结层 3 为聚氨酯、 丙烯酸、 环氧树脂类粘结剂层或极性乙烯类树脂层。粘接 层 3 的厚度范围为 1 30m。 0047 所述内层 4 为聚乙烯和氢化苯乙烯 - 丁二烯共聚物的塑料合金层。该塑料合金层 为聚。
24、乙烯、 氢化苯乙烯 - 丁二烯共聚物和以下至少一种包括材料的混合物， 包括其它塑料、 无机填料和添加剂。聚乙烯塑料和氢化苯乙烯 - 丁二烯共聚物的总含量在合金层中的重量 百分比为 30% 至 95%。内层 4 的厚度范围为 100 1000m。 0048 实施例 1 0049 如图 1， 太阳能电池背板 （标识 1）中， 耐候层为单层的 PVDF 薄膜 （标识 2） ， 厚度 7m。其中 PVDF 含量为 65%， TiO2含量为 8%， PMMA 含量为 25%， 其余为各种助剂。粘结层为 聚氨酯双组分胶 （标识 3） ， Bostik 公司的 Herberts-EPS988 和 Harde。
25、ner KS06， 厚度 1m。 说 明 书 CN 102969383 A 6 5/5 页 7 0050 内层为白色含钛白粉的 PE、 SEBS 层 （标识 4） ， 厚度 1000m。其中滑石粉含量为 3， 钛白粉含量为 5， 其余为 40% 的 HDPE、 40%SEBS 和 12% 的 PPO 树脂。 0051 实施例 2 0052 如图 2， 太阳能电池背板 （标识 5） 中， 耐候层为三层共挤的 PVDF/ 丙烯酸酯树脂合 金 /PVDF（标识 6） ， 厚度 150m。其中靠外的两层是 PVDF 和 PMMA 的混合物， PVDF 含量为 75%， PMMA 为 19.5， 5% 。
26、的钛白粉， 0.5% 的各种助剂。两层 PVDF 间的丙烯酸酯树脂合金层 为 PMMA、 PVDF、 钛白粉和增塑剂的混合物， 其中 PMMA 含量为 30%、 PVDF 含量为 50%、 钛白粉含 量为 15%、 5% 的增塑剂 DINCH 以及少量加工助剂、 抗紫外剂、 荧光增白剂。 0053 粘结层为 EMA 和少量抗老化剂 （标识 7） ， 厚度为 30m。 0054 内层为 HDPE、 SEBS、 蒙脱土、 PP、 钛白粉和各种助剂的混合物 （标识 8） 。其中蒙脱 土含量为 30%、 钛白粉含量为 10%、 PE 含量为 30%， SEBS 为 15%,PP 含量 13%， 助剂含。
27、量为 2%。 厚度为 100m。 0055 实施例 3 0056 如图 3， 太阳能电池背板 （标识 9） 中， 耐候层为 PVDF/ 丙烯酸酯树脂， 厚度 30m。 PVDF 层为 PVDF 和 PMMA 的混合物 （标识 10） ， 其中 PVDF85%、 PMMA8%、 钛白粉 5% 和消光剂 2%， 以及少量加工助剂。丙烯酸酯树脂层中的 PMMA 含量为 60%、 聚丙烯酸丁酯 20%、 PVDF 含量 10% 以及 10% 的钛白粉、 少量加工助剂、 耐紫外剂、 抗氧剂、 阻燃剂和荧光增白剂 （标识 11） 。 0057 粘结层为 Bostik 公司的 Herberts-EPS988。
28、 和 Hardener KS06（标识 12） ， 厚度 10m。 0058 内层为 LDPE、 SEBS、 PS、 云母粉、 钛白粉和各种助剂的混合物 （标识 13） 。其中云母 粉含量为 20%、 钛白粉含量为 10， PE 含量为 50%， SEBS 含量 15， PS 含量为 4， 助剂含 量 1%。厚度为 300m。 0059 综上， 本发明提供了一种三层结构的太阳能光伏电池背板， 不但降低了原料成本， 也降低了生产成本。通过一方面使用含 PE 和 SEBS 的塑料合金层代替常用的 PET 层， 其有 较高的熔融温度范围， 抗水解性能非常优异， 又一方面节省了结构增强层与 PE 层或 EVA 层 复合的工序， 因减少加工工序而降低了生产成本提高了成品率， 对太阳能光伏组件的制备 具有非常重要的意义。 0060 在此说明书中， 本发明已参照其特定的实施例作了描述。 但是， 很显然仍可以作出 各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此， 说明书和附图应被认为是说明性的 而非限制性的。 说 明 书 CN 102969383 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102969383 A 8 。