减少粘接层的四层结构太阳能电池背板.pdf

本发明涉及一种减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，包括自上而下的耐候层、第一粘接层、结构增强层和粘接反射层，耐候层通过第一粘接层粘接结构增强层，结构增强层贴合粘接反射层，较佳地，结构增强层是聚酯层，粘接反射层是聚烯烃层，聚酯层的厚度是40～400μm，聚烯烃层的厚度是4～400μm，耐候层为氟材料层，厚度为4～40μm，第一粘接层为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层中的一种，厚度为1μm～30μm，本发明的太阳能电池背板只有四层结构，与常用的五层结构相比，少了聚酯层和聚烯烃层之间的粘接层，大大节约了成本，也使太阳能电池背板的结构更紧密，更耐用，性能符合对背板的要求，对太阳能行业有非常重要的意义。

1.  一种减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，包括自上而下的耐候层、第一粘接层、结构增强层和粘接反射层，所述耐候层通过所述第一粘接层粘接所述结构增强层，所述结构增强层贴合所述粘接反射层。

2.  根据权利要求1所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述结构增强层是聚酯层，所述粘接反射层是聚烯烃层。

3.  根据权利要求2所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述聚酯层是聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯层或聚萘二甲酸乙二醇酯层。

4.  根据权利要求2所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述聚酯层的厚度是40～400μm。

5.  根据权利要求2所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述聚烯烃层是含乙烯链段的树脂的共混塑料合金层。

6.  根据权利要求6所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述聚烯烃层是聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯树脂、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯树脂和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂中的一种或几种为主要材料和无机白色颜料、抗紫外线稳定剂及抗热氧老化稳定剂形成的共混塑料合金层，其中所述主要材料至少占所述共混塑料合金层重量的60％。

7.  根据权利要求7所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述无机白色颜料是钛白粉或硫酸钡。

8.  根据权利要求7所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述无机白色颜料占所述共混塑料合金层重量的3％～10％。

9.  根据权利要求2所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述聚烯烃层的厚度是4～400μm。

10.  根据权利要求1所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候层为氟材料层，所述氟材料层中的氟材料的成分主要是氟塑料，所述氟材料是纯的氟塑料、几种氟塑料的混合物、氟塑料和增塑剂的混合物、氟塑料和无机材料或氟塑料和增塑剂和无机材料的混合物。

11.  根据权利要求11所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述氟材料选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯三氟氯乙烯共聚物、乙烯四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯、氟乙烯(四氟乙烯或三氟氯乙烯)和乙烯基醚共聚物、聚全氟乙丙烯或四氟乙烯和全氟正丙基乙烯基醚共聚物中的一种或几种。

12.  根据权利要求11所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述氟塑料占所述氟材料总重量的60％以上。

13.  根据权利要求11所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述无机材料选自结构式为AxBy的无机物中的一种或几种，其中A是硅、镁、钛、锌、铝、钼或钡，B是氧、硫或硫酸根，x和y分别选自1、2或3。

14.  根据权利要求11所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述增塑剂为聚甲基丙烯酸甲酯。

15.  根据权利要求11所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述氟材料层的厚度为4～40μm。

16.  根据权利要求1所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述第一粘接层为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层中的一种。

17.  根据权利要求1所述的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特征在于，所述第一粘接层的厚度为1μm～30μm。

减少粘接层的四层结构太阳能电池背板
技术领域
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，具体是指一种减少粘接层的四层结构太阳能电池背板。
背景技术
由于太阳能电池的大量使用，各个国家、公司对太阳能电池的背板提出了许多的结构并相应的申请了许多的专利。目前比较常用的结构为TPT结构，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分为聚氟乙烯(PVF)，P指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，因此TPT指PVF/PET/PVF结构，三层薄膜间用合适的粘接剂粘接。TPT结构的背板的典型生产商为欧洲的Isovolta公司。PVF薄膜的主要作用是耐候，全世界只有美国杜邦公司生产，价格高，供应垄断。为节省成本，朝向太阳能电池片的PVF层可以由耐候性差一些的塑料薄膜替代。因此原因，美国的Madico公司发明了TPE结构的背板(见专利申请WO2004/091901A2)。其中E指乙烯-醋酸乙烯树脂，简称EVA。TPE背板的结构是PVF/PET/EVA。3M公司生产的背板也是类似的结构，使用THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯)薄膜为耐候层，结构为THV/PET/EVA，也申请了专利(见专利申请US2006/0280922A1)。3M的专利试图覆盖除PVF以外所有的氟塑料和所有的聚烯烃。聚烯烃的定义覆盖了所有碳-碳结构的塑料，品种非常多，各个塑料性能相差很大。氟塑料表面能低，除PVF和THV是相对而言最容易粘接的种类外，其它的氟塑料非常难以粘接。所以仅按其申请专利的表述无法实现除THV/PET/EVA以外的结构。另外一些美国公司正尝试采用ECTFE(乙烯三氟氯乙烯共聚物)、ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)作为背板材料，但还没有商品化的产品。
上述各种背板的三明治结构实际为五层结构，所述各功能层之间都要使用一层粘接剂粘合。粘接剂可以使用聚氨酯、丙烯酸或环氧类的粘接剂，也有公司使用含氟的粘接剂。由于粘接剂要能经受1000到3000小时的高温高湿老化实验，所以对粘接剂的要求非常高，由此也使粘接剂非常昂贵。同时涂覆粘接剂需要使用涂布工艺，工序复杂，容易导致产品报废。
有报导为节省成本或替代PVF薄膜，国内有公司用以氟塑料为主要成分的氟碳涂料涂布到PET表面，再挥发掉涂料中含有的溶剂而形成氟塑料层。河北乐凯公司申请了该方法的专利，专利号200810079311。用这种办法可以避免使用氟塑料层和聚酯层间的粘接剂。但由于氟碳涂料需要多次涂布以避免针孔，由此带来了几次涂布的氟塑料各层间的层间附着力不够。另外产品很难避免涂层的针孔问题。以上两点使该类背板到目前为止质量较低，无法成为市场主流。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，该太阳能电池背板只有四层结构，与常用的五层结构相比，少了聚酯层和聚烯烃层之间的粘接层，大大节约了成本，也使太阳能电池背板的结构更紧密，更耐用，性能符合对背板的要求，对太阳能行业有非常重要的意义。
为了实现上述目的，本发明的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板，其特点是，包括自上而下的耐候层、第一粘接层、结构增强层和粘接反射层，所述耐候层通过所述第一粘接层粘接所述结构增强层，所述结构增强层直接贴合所述粘接反射层。
较佳地，所述结构增强层是聚酯层，所述粘接反射层是聚烯烃合金层。
更佳地，所述聚酯层是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)层或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)层。薄膜可以是双向拉伸薄膜层、单向拉伸薄膜或不拉伸。由于聚酯的分子结构中均含有碳碳(-C-C)结构，与聚烯烃的碳碳结构有一定的相似性，所以在合适的条件下两者能贴合在一起。但由于聚酯是半结晶塑料，表面难以粘接，所以在正常情况下聚烯烃难以和其贴合在一起。聚酯表面需要进行电晕(Corona)、等离子(Plasma)、火焰(Flame)或底涂(Primer)等工艺处理以增加表面能。可以只采用一种工艺处理，也可先后采用几种工艺处理以增加其表面能。聚烯烃合金层和聚酯层之间没有粘接剂层。当聚酯表面有合适的表面能后，熔融的聚烯烃合金被直接挤出流延到聚酯表面而和其成为紧密相连的一体结构。
更佳地，所述聚酯层的厚度是40～400μm。
更佳地，所述聚烯烃合金层是是含乙烯(-CH2-CH2-)链段的树脂的共混塑料合金层。
更进一步地，所述聚烯烃合金层是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯(EBA、EMA)树脂和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(EMH)树脂中的一种或几种为主要材料和无机白色颜料、抗紫外线稳定剂、及抗热氧老化稳定剂形成的共混塑料合金层，其中所述主要材料至少占所述共混塑料合金层重量的60％。
尤其更佳地，所述无机白色颜料是钛白粉(TiO₂)或硫酸钡(BaSO₄)。
尤其更佳地，所述无机白色颜料占所述共混塑料合金层重量的3％～10％。
更佳地，所述聚烯烃合金层的厚度是4～400μm。
较佳地，所述耐候层为氟材料层。氟材料主要成分是氟塑料，可以是纯的氟塑料、几种氟塑料的混合物、氟塑料和增塑剂的混合物、氟塑料和无机材料的混合物或氟塑料和增塑剂和无机材料的混合物。
更佳地，所述氟塑料选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯(THV)、氟乙烯(四氟乙烯或三氟氯乙烯)和乙烯基醚共聚物(FEVE)、聚全氟乙丙烯(FEP)或四氟乙烯和全氟正丙基乙烯基醚共聚物(PFA)的一种或几种。
更佳地，所述氟材料中氟塑料的含量大于60％。
更佳地，所述无机材料选自结构式为AxBy的无机物中的一种或几种，其中A是硅(Si)、镁(Mg)、钛(Ti)、锌(Zn)、铝(Al)、钼(Mo)或钡(Ba)，B是氧(O)、硫(S)或硫酸根(SO₄)，x和y分别选自1、2或3。显然，其中Ax、By正负电荷匹配。
更佳地，所述增塑剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
更佳地，所述氟材料层的厚度为4～40μm。
上述的氟材料层是氟材料通过流延机或吹膜机制成合适厚度的薄膜。薄膜表面需要进行处理，可以是电晕、等离子处理或火焰处理。
较佳地，所述第一粘接层为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层中的一种。更佳地，为双组份的聚氨酯胶。
较佳地，所述第一粘接层的厚度为1μm～30μm。更佳地，厚度为5μm～25μm。
本发明的有益效果在于：本发明的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板只有四层结构，与常用的五层结构相比，少了聚酯层和聚烯烃层之间的粘接层，由于粘接层要求耐1000到3000小时的老化，因而价格昂贵，减少粘接层，可以节约成本，也使太阳能电池背板的结构更紧密，更耐用。
附图说明
图1是本发明的一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参见图1所示，本发明的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板包括自上而下的耐候层1、第一粘接层2、结构增强层3和粘接反射层4，所述耐候层1通过所述第一粘接层2粘接所述结构增强层3，所述结构增强层3贴合所述粘接反射层4。
较佳地，所述结构增强层3是聚酯层，所述粘接反射层4是聚烯烃合金层。
更佳地，所述聚酯层是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)层、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)层或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)层。薄膜可以是双向拉伸薄膜层、单向拉伸薄膜或不拉伸。厚度是40～400μm。可以加入无机白色颜料，也可不加入。在本发明的具体实施例1中，所述的聚酯层为双向拉伸的PET薄膜，厚度为250μm。PET薄膜两侧均使用电晕处理，电晕处理后的表面能达到42达因。
更佳地，所述聚烯烃层是含乙烯(-CH2-CH2-)链段的树脂的共混塑料合金层，可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)和乙烯-丙共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯(EBA、EMA)树脂和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(EMH)树脂中的一种或几种为主要材料和无机白色颜料、抗紫外线稳定剂、及抗热氧老化稳定剂形成的共混塑料合金层，厚度是4～400μm，其中所述主要材料至少占所述共混塑料合金层重量的60％。无机白色颜料是钛白粉(TiO₂)或硫酸钡(BaSO₄)，占所述共混塑料合金层重量的3％～10％。在本发明的具体实施例2中所述的聚烯烃层的主要成分为PP、EVA，比例为50∶10。另含氢化丁苯胶(SEBS)34％，含有无机颜料钛白粉(TiO₂)3％，以及其它抗老化添加剂3％。厚度为400μm。
较佳地，所述耐候层为氟材料层，厚度为4～40μm。所述氟材料层可以是纯的氟塑料、几种氟塑料的混合物、氟塑料和增塑剂的混合物、氟塑料和无机材料的混合物或氟塑料和增塑剂和无机材料的混合物。所述氟材料可以选自聚氟乙烯聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯(THV)、氟乙烯和乙烯基醚共聚物(FEVE)、聚全氟乙丙烯(FEP)或四氟乙烯和全氟正丙基乙烯基醚共聚物(PFA)中的一种或几种。更佳地，氟塑料在该层中的含量超过60％。所述增塑剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。所述无机材料选自结构式为AxBy的无机物中的一种或几种，其中A是硅(Si)、镁(Mg)、钛(Ti)、锌(Zn)、铝(Al)、钼(Mo)或钡(Ba)，B是氧(O)、硫(S)或硫酸根(SO₄)，x和y分别选自1、2或3。显然，其中Ax、By正负电荷匹配。在本发明的具体实施例2中，所述氟材料层为聚偏氟乙烯(PVDF)，含量60％。增塑剂使用聚甲基丙烯酸甲酯，含量为30％。其它成分是钛白粉(TiO₂)8％和抗老化剂2％。厚度4μm。
较佳地，所述第一粘接层为聚氨酯胶层、丙烯酸酯胶层或环氧胶层中的一种。厚度为1μm～30μm。更佳地，厚度为5μm～25μm。在本发明的具体实施例3中，所述第一粘接层为聚氨酯双组分胶，厚度为10μm。
在上述的本发明的3个具体实施例中，各层的实际厚度和各层的成分如下表所示：

上述具体实施例中，聚烯烃合金层和聚酯层之间的实测粘接强度大于材料本身的破坏强度，并在85％湿度和85℃条件下老化1000小时后，未发现有开裂现象，所以氟材料合金层与聚酯层粘接良好，聚烯烃层和聚酯层两层间的贴合效果十分良好。
本发明将聚烯烃合金层直接与聚酯层贴合，减少了一层粘接剂，从而大大节省了成本，同时由于聚酯层和聚烯烃层直接贴合使背板结构更紧密，耐候性也有所提高。
综上，本发明的减少粘接层的四层结构太阳能电池背板与常用的五层结构相比，少了聚酯层和聚烯烃层之间的粘接层，大大节约了成本，也使太阳能电池背板的结构更紧密，更耐用，性能符合对背板的要求，对太阳能行业有非常重要的意义。
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。