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1、(10)申请公布号 CN 102922843 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102922843 A *CN102922843A* (21)申请号 201210485351.7 (22)申请日 2012.11.26 B32B 27/08(2006.01) H01L 31/048(2006.01) B32B 37/16(2006.01) (71)申请人 山东东岳高分子材料有限公司 地址 256401 山东省淄博市桓台县唐山镇 (72)发明人 王婧 蔡胜梅 宗少杰 王玉同 张恒 (74)专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 代理人 王绪银 (54) 发明名称。
2、 一种高粘结强度的太阳能电池背板膜及其制 备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种太阳能电池背板膜及其制备 方法。太阳能电池背板膜是在聚酯基层两侧通过 涂布胶黏剂粘结层与耐候层复合 ； 所述耐候层是 通过将氟塑料与聚合物填料、 无机填料、 功能助剂 混合后挤出造粒， 再通过流延或吹膜的方式制得 的含氟薄膜 ； 所述氟塑料为乙烯 - 三氟氯乙烯共 聚物或聚偏氟乙烯， 占耐候层质量的 50-80wt% ； 所述聚合物填料为聚丙烯酸酯聚合物， 占耐候层 质量的 10-30wt% ； 所述无机填料为含钛、 铝、 锡、 硅元素的氧化物， 占耐候层质量的 10-20wt% ； 所 述的功能助剂占耐候层质量的。
3、 0-2wt%。本发明 的太阳能电池背板膜 , 耐候层与封装材料之间有 良好的黏附性 , 且该背板膜结构紧密 , 生产工序 少 , 成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 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 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 太阳能电池背板膜， 包括耐候层和聚酯基层， 聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘结层 与耐候层复合 ; 其特征在于所述耐候层为含氟材料层， 是通过将氟塑料与聚合物填料、 无 机填料、 功能助剂混合后挤出造粒， 再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜 ； 其中， 。
4、所述 氟塑料为乙烯 - 三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯， 占耐候层质量的 50-80wt% ； 所述聚合 物填料为聚丙烯酸酯聚合物， 占耐候层质量的 10-30wt% ； 所述无机填料为含钛、 铝、 锡、 硅 元素的氧化物纳米级粒子， 占耐候层质量的 10-20wt% ； 所述的功能助剂占耐候层质量的 0-2wt%。 2. 如权利要求 1 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述的聚合物填料聚丙烯酸酯 聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯。 3. 如权利要求 1 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述的聚酯基层为聚对苯二甲 酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯， 厚度为 50-250m。 4. 如权利要求 1。
5、 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述的含氟材料层厚度为 5-30m。 5. 如权利要求 1 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述胶黏剂为环氧胶、 丙烯酸 胶或聚氨酯胶， 胶黏剂粘结层厚度为 2-25m。 6. 如权利要求 1 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述无机填料为纳米级的二氧 化钛、 二氧化硅或三氧化二铝。 7. 如权利要求 1 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述的功能助剂包括抗氧剂、 抗老化剂、 光稳定剂、 光吸收剂、 偶联剂之一或组合。 8. 如权利要求 7 所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于所述的功能助剂具体选自如 下 ： 抗氧剂 1010、 抗氧剂 107。
6、6 或抗氧剂 BHT ； 光稳定剂 770 或光稳定剂 622LD ； 光吸收剂 UV-P 或光吸收剂 UV-O ； 硅烷偶联剂 KH570 或硅烷偶联剂 KH560。 9. 如权利要求 1 7 任一项所述的太阳能电池背板膜， 其特征在于， 所述含氟材料层 中， 所述氟塑料为聚偏氟乙烯， 占耐候层质量的 60-70wt% ； 所述聚合物填料为聚甲基丙烯 酸甲酯， 占耐候层质量的 20-30wt% ； 所述无机填料为 TiO2， 占耐候层质量的 15-20wt% ； 所述 的功能助剂占耐候层质量的 0.5-2wt% ； 各组分的质量百分比之和为 100%。 10. 权利要求 1 9 任一项所述的。
7、所述的太阳能电池背板膜的制备方法， 步骤如下 ： （1） 将耐候层各组分按比例混合后， 通过双螺杆挤出机进行挤出造粒， 通过造粒使各组 分均匀的混合到一起。将混合好的物料进行流延挤出或吹膜， 制成耐候层薄膜 ； （2） 通过涂胶机将胶黏剂均匀涂覆在聚酯基层薄膜两侧， 然后将步骤 （1） 制备的耐候层 薄膜粘附在基层薄膜两侧， 压延凝胶后， 得到依次为耐候层、 胶黏剂粘结层、 聚酯基层、 胶黏 剂粘结层、 耐候层复合结构的背板膜产品。 权 利 要 求 书 CN 102922843 A 2 1/4 页 3 一种高粘结强度的太阳能电池背板膜及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及太阳能电池背板技。
8、术领域， 特别涉及一种太阳能电池背板膜及其制备 方法。 技术背景 0002 太阳能电池背板位于太阳能电池板的背面， 对电池片起保护和支撑作用， 需具有 可靠的绝缘性、 阻水性、 耐老化性能。 由于背板在光伏组件中起着决定太阳能电池使用寿命 的重要作用， 近年来随着光伏行业的兴起， 背板行业也成为人们关注的热点。 太阳能光伏电 池背板目前比较常用的结构有 TPT 结构和 TPE 结构， 其中 T 指杜邦公司的 Tedlar 薄膜， 成 分为聚氟乙烯 （PVF） 薄膜、 P 指聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET） 薄膜， E 指乙烯 - 醋酸乙烯树 脂 （EVA） 薄膜， 三层薄膜间用合适的粘结剂粘结。
9、。TPT 结构指 PVF 薄膜 /PET 薄膜 /PVF 薄 膜结构， TPE 结构指 PVF 薄膜 /PET 薄膜 /EVA 薄膜结构。但是， PVF 加工存在困难且工艺麻 烦， 有方案提出用其它氟塑料聚偏氟乙烯 （PVDF） 、 乙烯 - 三氟氯乙烯共聚物 （ECTFE） 、 四氟 乙烯 - 六氟丙烯 - 偏氟乙烯 （THV） 来代替 PVF 薄膜。 0003 氟塑料具有很好的耐候性， 能够提高背板的整体性能， 但存在表面能低， 表面憎 水， 粘结剂在氟塑料表面不容易展开， 也不容易和其它的塑料粘合的问题， 因此氟塑料难以 直接使用。 目前改进的方案有两个 ： 一是将含氟薄膜层进行表面改性。
10、， 二是采用含氟塑料溶 液涂覆等方法以提高含氟塑料层的表面能， 进而提高粘附性的报道。如专利 CN101582459A （CN200910053911.X） 提供的一种以改性聚偏氟乙烯合金层为耐候保护层的太阳能电池背 板， 包括依次粘接的第一耐候层、 第一粘接层、 结构增强层、 第二粘接层和第二耐候层， 第一 耐候层和第二耐候层均为聚偏氟乙烯与无机材料的共混塑料合金层， 结构增强层是聚对苯 二甲酸乙二醇酯层， 第一粘接层和第二粘接层是聚氨酯胶层、 聚丙烯酸酯胶层或环氧胶层。 专利 CN101177514A（CN200710185202.8） 提供一种太阳能电池背板， 该背板包括基材和含 氟聚合。
11、物层， 含氟聚合物层包括含氟树脂、 改性树脂、 聚合物填料、 无机填料和溶剂。 该发明 是将含氟塑料与聚合物填料、 无机填料等在溶剂中进行混合， 制备含氟塑料溶液， 然后涂覆 到基材表面以制备复合膜， 但该方法存在溶剂残留及溶剂污染等问题， 并且对涂覆技术要 求极高。因此， 需要改善含氟塑料耐候层的表面黏附性以解决氟塑料作为耐候层在使用过 程中易脱落而影响电池使用寿命的问题。 发明内容 0004 针对现有技术的不足 , 本发明提供一种高粘结强度的太阳能电池背板膜及其制 备方法。 0005 本发明的技术方案如下 ： 0006 太阳能电池背板膜， 包括耐候层和聚酯基层， 聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂。
12、粘结 层与耐候层复合 ; 所述耐候层为含氟材料层， 是通过将氟塑料与聚合物填料、 无机填料、 功 能助剂混合后挤出造粒， 再通过流延或吹膜的方式制得的含氟薄膜 ； 其中， 所述氟塑料为乙 说 明 书 CN 102922843 A 3 2/4 页 4 烯 - 三氟氯乙烯共聚物 （ECTFE） 或聚偏氟乙烯 （PVDF） ， 占耐候层质量的 50-80wt% ； 所述聚 合物填料为聚丙烯酸酯聚合物， 占耐候层质量的 10-30wt% ； 所述无机填料为含钛、 铝、 锡、 硅元素的氧化物， 占耐候层质量的 10-20wt% ； 所述的功能助剂占耐候层质量的 0-2wt%。 0007 所述的功能助剂包。
13、括抗氧剂、 抗老化剂、 光稳定剂、 光吸收剂、 偶联剂之一或组合， 其中抗氧剂、 光稳定剂、 光吸收剂、 偶联剂均按本领域常规选择。 抗氧剂选自受阻酚类、 光稳 定剂选自受阻胺类、 光吸收剂选自苯酮类或苯并三唑类、 偶联剂选自硅烷类偶联剂。 所述的 功能助剂的进一步优选如下 ： 抗氧剂1010、 抗氧剂1076或抗氧剂BHT ； 光稳定剂770或光稳 定剂 622LD ； 光吸收剂 UV-P 或光吸收剂 UV-O ； 硅烷偶联剂 KH570、 硅烷偶联剂 KH560 或硅烷 偶联剂 KH550。 0008 所述的聚合物填料聚丙烯酸酯聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） 、 聚丙烯酸羟 乙酯。
14、、 聚丙烯酸乙酯、 聚丙烯酸丁酯， 特别优选聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） 。 0009 根据本发明优选的， 所述无机填料为纳米级的二氧化钛、 二氧化硅或三氧化二铝。 0010 所述的聚酯基层为聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET） 或聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 等具有良好机械性能的聚合物或其共混物， 厚度为 50-250m。 0011 所述的含氟材料层厚度为 5-30m ； 含氟材料层是将氟塑料与聚合物填料、 无机 填料、 功能助剂的共混塑料层。 0012 所述胶黏剂为环氧胶、 丙烯酸胶或聚氨酯胶中的一种， 胶黏剂粘结层厚度为 2-25m。 0013 根据本发明进一步优选的， 所述含氟材料层。
15、中， 所述氟塑料为聚偏氟乙烯 （PVDF） ， 占耐候层质量的 60-70wt% ； 所述聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） ， 占耐候层质量的 20-30wt% ； 所述无机填料为 TiO2， 占耐候层质量的 15-20wt% ； 所述的功能助剂占耐候层质 量的 0.5-2wt%。各组分的质量百分比之和为 100%。 0014 本发明所述的太阳能电池背板膜的制备方法， 步骤如下 ： 0015 （1） 将耐候层各组分按比例混合后， 通过双螺杆挤出机进行挤出造粒， 通过造粒使 各组分均匀的混合到一起。将混合好的物料进行流延挤出或吹膜， 制成耐候层薄膜 ； 0016 （2） 通过涂胶机将胶。
16、黏剂均匀涂覆在聚酯基层薄膜两侧， 然后将步骤 （1） 制备的耐 候层薄膜粘附在基层薄膜两侧， 压延凝胶后， 得到依次为耐候层、 胶黏剂粘结层、 聚酯基层、 胶黏剂粘结层、 耐候层复合结构的背板膜产品。 0017 本发明提供的是以含氟材料为耐候层的太阳能电池背板膜， 所述含氟材料耐候层 是氟塑料与丙烯酸聚合物、 无机填料、 功能助剂的共混层， 通过挤出流延或吹膜的方式制的 得到含氟材料薄膜， 用胶黏剂与聚酯基层薄膜粘结而制成太阳能电池背板膜。含氟薄膜耐 候层与封装材料乙烯 - 醋酸乙烯树脂 （EVA） 薄膜的粘结强度明显高于单纯的氟塑料薄膜与 EVA 薄膜的粘结强度， 且成本大大的降低。此背板膜。
17、结构简单， 材料易得， 且性能优良， 符合 对背板的要求， 对太阳能电池行业有非常重要的意义。 0018 本发明制备的太阳能电池背板膜， 耐候层与封装材料之间有良好的黏附性， 有效 解决了含氟塑料层作为太阳能电池背板膜耐候层黏附性差， 易剥离的问题， 同时该背板膜 复合层数少， 结构紧密， 且生产工序少， 成本低。 附图说明 说 明 书 CN 102922843 A 4 3/4 页 5 0019 图 1 是本发明太阳能电池背板膜的结构示意图。 具体实施方式 0020 下面通过具体实例对本发明作进一步说明， 但本专利保护内容不仅限于此。实施 例中的百分比均为质量百分比。实施例中使用的原料均为市购。
18、产品。实施例中使用的抗 氧剂、 光稳定剂、 光吸收剂 （南京华立明科工贸有限公司有售） ； 硅烷偶联剂 KH570、 KH560、 KH550 （济南铭扬化工有限公司有售） 。聚偏氟乙烯 （山东华夏神舟新材料有限公司售） 、 聚甲 基丙烯酸甲酯 （黄江安胜橡塑贸易有限公司有售） 。 0021 实施例1:太阳能电池背板膜的结构如图1所示， 聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘 结层与耐候层复合 ; 由上往下依次为耐候层 1、 粘结层 2、 聚酯基层 3、 粘结层 2、 耐候层 1。 0022 耐候层 1 为含氟塑料聚偏氟乙烯 （PVDF） 78% 与聚合物填料 10%、 无机填料 10%、 功 能助剂2。
19、%的混合物， 厚度为25m。 其中聚合物填料是聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） ， 无机填料 为纳米级 TiO2粉， 功能助剂为抗氧剂 1010 0.5%、 光稳定剂 770 0.5%、 光吸收剂 UV-P0.5%、 硅烷偶联剂 KH560 0.5%。粘结层 2 为聚氨酯胶层， 厚度为 25m。聚酯层 3 为聚对苯二甲 酸乙二醇酯层， 厚度为 250m。 0023 制备步骤如下 ： 0024 （1） 耐候层薄膜的制备方法 ： 将耐候层各组分按上述比例混合后， 通过双螺杆挤出 机进行挤出造粒， 通过造粒使各组分均匀的混合到一起。 将混合好的物料进行流延挤出， 制 成厚度 25m 的耐候层薄膜。 0。
20、025 （2） 背板膜的制备 ： 通过涂胶机将胶黏剂聚氨酯胶均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二 醇酯 （PET） 薄膜两侧面为粘结层 2， 然后将耐候层 1 薄膜粘附在 PET 薄膜层两侧的粘结层 上。 0026 实施例 2-5 ： 背板膜的结构和制备方法如实施例 1 所述， 所不同的是 ： 耐候层中聚 偏氟乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、 TiO2 的质量比例不同。 0027 实施例 6 ： 结构和制备方法如实施例 1 所述， 所不同的是 ： 耐候层中的含氟塑料为 乙烯 - 三氟氯乙烯共聚物 53%， 聚合物填料 PMMA10%， 无机填料 TiO210%。 0028 对比例 ： 结构和制备方法如实施例 。
21、1 所述， 所不同的是 ： 耐候层使用纯的 PVDF 层， 不含聚合物填料、 无机填料和功能助剂。 0029 以上实施例 1-6 与对比例的产品， 采用 GB-T2791-1995 方法进行检测其含氟塑料 层与 EVA 层粘结强度， 结果列于表 1。 0030 表 1、 产品粘结强度 0031 说 明 书 CN 102922843 A 5 4/4 页 6 0032 0033 对比可知， 通过对耐候层改性， 大大提高了含氟塑料耐候层的表面黏附性， 有效解 决了含氟背板膜使用过程中由于耐候层与 EVA 层黏附性差导致的易脱落从而影响太阳能 电池使用寿命的问题。 0034 实施例7 ： 太阳能电池背。
22、板膜的结构如图1所示。 聚酯基层两侧通过涂布胶黏剂粘 结层与耐候层复合 ; 由上往下依次为耐候层 1、 粘结层 2、 聚酯基层 3、 粘结层 2、 耐候层 1。 0035 耐候层 1 为含氟塑料聚偏氟乙烯 64% 与聚合物填料 20%、 无机填料 15%、 功能助剂 1%的混合物， 厚度为20m。 聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯， 无机填料为SiO2， 功能助剂为 抗氧剂 1076 0.3%、 光稳定剂 770 0.2%、 光吸收剂 UV-O 0.2% 和硅烷偶联剂 KH5500.3%。粘 结层 2 为环氧胶层， 厚度为 20m。聚酯基层 3 为聚对苯二甲酸丁二醇酯， 厚度为 200m。 003。
23、6 制备步骤如实施例 1。 0037 实施例 8 ： 太阳能电池背板膜的结构如图 1 所示。 0038 耐候层 1 为含氟塑料乙烯 - 三氟氯乙烯共聚物 （ECTFE） 54.4% 与聚合物填料 25%、 无机填料 20%、 功能助剂 0.6% 的混合物。聚合物填料为聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） ， 无机填 料为 Al2O3粉， 功能助剂 ： 抗氧剂 BHT 0.2%， 光稳定剂 622LD 0.1%， 光吸收剂 UV-90.1%， 硅烷 偶联剂 KH5700.2%， 厚度为 10m。粘结层 2 为丙烯酸胶层， 厚度为 15m。聚酯层 3 为聚对 苯二甲酸丁二醇酯， 厚度为 100m。制备步。
24、骤如实施例 1。 0039 以上实施例 7-8 的产品， 采用 GB-T2791-1995 方法进行检测， 检测其耐候层 （含氟 塑料层） 与 EVA 层粘结强度， 结果列于表 2。 0040 表 2、 产品粘结强度 0041 0042 实施例 9 ： 如实施例 1 所述， 所不同的是 ： 0043 耐候层为含氟塑料聚偏氟乙烯 （PVDF） 65% 与聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA） 20%、 无 机填料 TiO215% 的混合物， 厚度为 15m。聚酯层 3 为聚对苯二甲酸乙二醇酯层， 厚度为 150m。所得产品耐候层与 EVA 层粘结强度 50N/cm。 说 明 书 CN 102922843 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102922843 A 7 。