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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201210587890.1 (22)申请日 2012.12.31 (73)专利权人 中原工学院 地址 451191 河南省郑州市新郑双湖经济 开发区淮河路1号 (72)发明人 张迎晨吴红艳 (74)专利代理机构 郑州中原专利事务所有限公 司 41109 代理人 张绍琳孙诗雨 (51)Int.Cl. C08L 33/16(2006.01) C08L 51/08(2006.01) C08K 3/08(2006.01) B29C 47/92(2006.01) H01L 31/048(20。
2、14.01) (56)对比文件 CN 102746754 A,2012.10.24, CN 102054878 A,2011.05.11, CN 101290950 A,2008.10.22, KR 20110010386 A,2011.02.01, JP S61251176 A,1986.11.08, 钱金明等.含氟单体对环氧丙烯酸酯树脂性 能的影响. 化工学报 .2009,第60卷(第5期), 董鹏程等.环氧树脂改性含氟丙烯酸酯/有 机蒙脱土复合乳液的研究. 胶体与聚合物 .2011,第29卷(第2期), 徐小龙等.甲基丙烯酸六氟丁酯接枝环氧粉 末涂料研究. 涂料工业 .2010,第40卷。
3、(第4期), 审查员 李玲娟 (54)发明名称 柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂 基膜及其制备方法 (57)摘要 一种柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧 树脂基膜及其制备方法， 包括下述重量份的如下 组分： 氟改性环氧树脂100； 纳米铝粉0.0001- 0.1。 利用螺杆式共混、 挤出设备将氟改性环氧树 脂； 纳米铝粉等共混， 幷挤出经过滤导入流延模 头， 经冷却、 牵伸、 卷取等工序得到太阳能电池用 氟改性环氧树脂基膜。 本发明所制作出来的产 品， 附于薄膜太阳能电池受光表面或做太阳能电 池的上封装膜， 直接提高柔性或薄膜太阳能电池 的发电效率。 权利要求书1页 说明书4页 CN 103。
4、897316 B 2016.08.17 CN 103897316 B 1.一种柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂膜， 其特征在于： 包括下述重量份的 如下组分： 氟改性环氧树脂100； 纳米铝粉0.0001-0.1； 所述的氟改性环氧树脂指带有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯、 含纳米蒙脱土的带 有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯、 含纳米粉体的甲基丙烯酸六氟丁酯环氧树脂、 双酚 A环氧-甲基丙烯酸六氟丁酯树脂中的一种或几种的混合。 2.权利要求1所述的柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂膜的制备方法， 其特征 在于： 包括如下步骤： （1） 将配方量的氟改性环氧树脂； 纳米铝粉用搅拌器在-10。
5、40温度环境下搅拌共混 均匀； （2） 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温度控制在20-290， 挤出物经 过滤、 计量挤出、 流延、 冷却、 牵伸、 牵引、 卷取工序， 得到柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环 氧树脂膜。 权利要求书 1/1 页 2 CN 103897316 B 2 柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基膜及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基膜及其制备方法， 通 过使用该膜封装在柔性或薄膜太阳能电池入光面的表面， 直接提高柔性或薄膜太阳能电池 的效率。 背景技术 0002 由于氟原子的特殊性质， 含氟聚合物形成F原子。
6、在外围包裹C-C主链的螺旋体结 构， C-F键非常稳定， 键能为485kJ/mol， 氟原子在碳骨架外层的排列十分紧密， 可以对主 链以及内部分子形成屏蔽保护。 保护C-C主链不受恶劣环境条件破坏， 并保持高度的稳定 性。 有机氟聚合物材料分子侧基或侧链上含有空间位阻较小而亲电能力较强的氟原子， 使 其表面自由能很低， 表现出优异的防水防油、 耐沾污性能。 因此氟碳涂料具有一些其他涂料 难以比拟的独特性能， 例如： 极好的耐候性、 优良的耐化学腐蚀性、 低磨擦性、 憎水性、 憎油 性、 不燃性等， 使得其在许多应用领域中得到应用， 愈来愈受到涂料界人士的关注。 0003 环氧树脂具有优异的附着。
7、性、 热稳定性、 耐化学品性、 绝缘性及机械强度等， 被广 泛用于涂料、 粘合剂及复合材料等领域。 环氧树脂本身难溶于水， 也不易在水中分散， 要制 备水性环氧乳液目前主要有3种方法： 机械法、 相反转法 （固化剂乳化法） 和化学改性 法 其中化学改性法相对于前两种方法具有诸多优点： 不需要外加乳化剂、 耐水耐溶剂性 能高、 乳液粒径小 （纳米级） 、 储存稳定性好、 固化程度高、 涂膜致密均匀。 近年来， 利用丙 烯酸类单体来接枝改性环氧树脂， 不消耗环氧基与羟基， 得到的乳液粒径小， 乳液的稳定性 好， 既具有环氧树脂的高模量、 高强度、 耐化学品和优良防腐性， 又具有丙烯酸树脂光泽、 丰。
8、 满度、 耐候性好等特点。 水性环氧树脂具有优良的附着力、 高模量、 高强度、 耐化学品性和防 腐性等优点， 利用环氧树脂对含氟丙烯酸酯乳液进行共混改性， 能够提高涂料的耐水、 耐溶 剂、 附着力和力学性能， 同时在不影响使用要求的条件下大幅度降低涂料成本。 王艺峰等通 过物理共混法制备了环氧树脂改性丙烯酸酯共聚物复合乳液， 秦总根等将含氟乳液与环氧 乳液进行共混， 发现成膜时树脂会产生自分层， 这样得到的涂膜具有优异的表面性能和良 好的附着性能。（1.王月欣、 王晶珂、 张倩、 翟赫、 王芳， 带有环氧基团含氟共聚物对环氧涂料 的改性，高分子材料科学与工程 2012年03期。 2.徐小龙、 。
9、李保松、 乌学东， 甲基丙烯酸六 氟丁酯接枝环氧粉末涂料研究，涂料工业 ， 2010年第4期56-59页） 0004 在太阳能的有效利用项目当中： 光电利用是近些年来发展最快， 最具活力的研究 领域。 一般太阳能电池的制作主要是以半导体材料为基础， 利用光电材料吸收光能后发生 光电转换反应发电。 根据所用材料的不同， 太阳能电池可分为： 1、 硅太阳能电池； 2、 以无机 盐如砷化镓III-V化合物、 硫化镉、 铜铟硒等多元化合物为材料的太阳能电池； 3、 以功能高 分子材料制备的太阳能电池； 4、 纳米晶太阳能电池等。 0005 现有技术工作效率最高的是以III-V族半导体无机材料为原材料的。
10、产品。 例如: 砷化镓/锗单一接面型的量子井陷晶结构， 其光电转换效率可达18%； 而多重接面量子井 陷晶结构之太阳电池， 例如:磷化铟镓/砷化镓/锗， 其光电转换效率可高达30%。 目前应 说明书 1/4 页 3 CN 103897316 B 3 用最广， 以硅为主： 包括非晶硅， 光电转换效率约9%； 多晶硅， 光电转换效率约14%； 单晶 硅， 光电转换效率约17%。 虽然在价格上， VI族元素Si要比III-V族半导体GaAs便宜， 但其制 造的价格， 与高分子有机太阳能电池相比， 还是昂贵许多； 而在应用上， 质轻又无破裂之虞 的全塑化有机太阳能电池可经由印刷的加工实现， 除价格降低。
11、外， 更适合可携式电子产品 的需求， 且在室内或阴天均能正常使用 （这是硅质太阳能电池所无法达到的） ， 使得它的实 用性及市场应用广度更加提升。 0006 太阳能电池是一项关键技术， 会推进更清洁的能源生产。 但是太阳能电池的成本 问题， 降低了太阳能技术的经济竞争力。 为克服这个问题， 薄膜太阳能电池是目前广泛应用 的技术， 可以大量减少昂贵半导体材料的使用量， 但薄膜太阳能电池的光吸收量较低， 性能 比不上传统的太阳能电池。 0007 薄膜太阳能模块是由玻璃基板、 金属层、 透明导电层、 电器功能盒、 胶合材料、 半导 体层等所构成的。 有机-无机复合太阳能电池是基于有机共轭高分子-无机。
12、纳米晶复合材料 体系的太阳能电池， 因同时具有机高分子材料成膜性好， 能级结构及带隙易于调节， 可以通 过湿法制备低成本、 大面积、 柔性太阳能电池器件以及无机纳米晶材料高稳定性， 高迁移 率， 可构筑有序纳米结构等优点， 而成为近年来太阳能电池领域的研究热点。 金属纳米粒子 可以引导光更好地进入太阳能电池， 防止光逃逸。 在传统的 “厚膜” 太阳能电池中， 纳米粒子 没有什么效果， 因为所有的光线吸收都是通过这种膜， 这就依赖它的厚度。 然而， 对于薄膜 而言， 纳米粒子就可以发挥很大作用。 它们的散射增加了光停留在薄膜中的时间， 使总体吸 收的光达到一种水平， 可以媲美传统的太阳能电池。 。
13、0008 铝与银纳米粒子在可见部分的频谱中， 可以很好地聚焦光线进入太阳能电池。 但 是光学共振也会导致纳米粒子吸收光， 这就意味着太阳能电池的效率会较低。 银纳米粒子 共振正好处在太阳能电池关键吸收光谱部分， 所以光的吸收是相当可观的。 铝纳米粒子共 振超出了太阳能电池关键光谱部分。 对能量的损耗较小， 此外， 铝粒子很容易钝化， 虽然会 改变形状和大小， 钝化后纳米粒子属性变化很小。 纳米粒子有凹凸不平的表面， 散射光线会 更多地进入广谱波长范围。 这会带来更大的吸收， 从而提高电池的整体效率。 发明内容 0009 本发明的目的是提供一种柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基膜及其制 备方。
14、法， 通过使用该膜封装在柔性或薄膜太阳能电池入光面的表面， 直接提高柔性或薄膜 太阳能电池的效率。 并具经封装的柔性或薄膜太阳能电池具有自清洁的作用。 0010 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案如下： 0011 本发明的柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂膜， 包括下述重量份的如下组 分： 氟改性环氧树脂100； 纳米铝粉0.0001-0.1。 0012 所述的氟改性环氧树脂指带有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯、 含纳米蒙脱土 的带有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯、 含纳米粉体的甲基丙烯酸六氟丁酯环氧树脂、 双酚A环氧-甲基丙烯酸六氟丁酯树脂、 双酚A环氧-丙烯酸全氟烷基乙酯树脂中的一种。
15、 或几种的混合。 0013 本发明的柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基膜， 包括如下步骤： 0014 （1） 将配方量的氟改性环氧树； 纳米铝粉用搅拌器在-1040温度环境下搅拌共 说明书 2/4 页 4 CN 103897316 B 4 混均匀； 0015 （2） 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温度控制在20-290， 挤出 物经过滤、 计量挤出、 流延、 冷却、 牵伸、 牵引、 卷取工序， 得到柔性或薄膜太阳能电池用氟改 性环氧树脂基膜。 0016 本发明提供了一种纳米铝粉改性氟改性环氧树脂基膜， 该膜既可以使用于薄膜太 阳能电池的背光板处， 也可以使用于薄膜太阳能电池。
16、的入光膜表面， 同时也可以使用于薄 膜太阳能电池的中间层， 提高太阳能电池的光吸收效率。 提高太阳能电池的发电效率。 0017 纳米金属铝粒子很容易钝化， 虽然会改变形状和大小， 钝化后纳米粒子属性变化 很小。 纳米粒子有凹凸不平的表面， 散射光线会更多地进入广谱波长范围。 这会带来更大的 吸收， 从而提高电池的整体效率。 金属铝纳米粒子的散射增加了光停留在薄膜中的时间， 使 总体吸收的光达到一种水平， 可以媲美传统的太阳能电池。 经使用本发明薄膜处理的薄膜 太阳能电池比未经本薄膜处理的薄膜太阳能电池性能提高3-15%。 薄膜太阳能电池使用该 薄膜后， 金属铝纳米粒子可以引导光较好地进入太阳能。
17、电池， 防止光逃逸。 解决传统的 “厚 膜” 太阳能电池中， 纳米粒子没有什么效果而所有的光线吸收必需依赖厚度解决的问题。 具体实施方式 0018 实施例1 0019 将带有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯100kg； 纳米铝粉0.02kg用搅拌器在 10温度环境下搅拌共混均匀； 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温度控 制在25， 挤出物经100目过滤器过滤、 进出计量泵压力差1MPa计量挤出、 流延出100UM厚的 流延膜、 10度空气冷却、 3倍牵伸率牵伸、 牵引、 卷取等工序， 得到一种柔性或薄膜太阳能电 池用氟改性环氧树脂基膜。 经使用本薄膜的薄膜太阳能电池比未使用的薄膜太。
18、阳能电池性 能提高15.2%。 0020 实施例2 0021 将含纳米蒙脱土的带有环氧基团的聚丙烯酸全氟烷基乙酯100kg； 纳米铝粉0.05 kg用搅拌器在-10温度环境下搅拌共混均匀； 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共 混挤出， 温度控制在290， 挤出物经100目过滤器过滤、 进出计量泵压力差1MPa计量挤出、 流延出100UM厚的流延膜、 10度空气冷却、 3倍牵伸率牵伸、 牵引、 卷取等工序， 得到一种柔性 或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基膜。 经使用本薄膜的薄膜太阳能电池比未使用的薄 膜太阳能电池性能提高3.6%。 0022 实施例3 0023 将含纳米粉体的甲基丙烯酸六氟丁。
19、酯环氧树脂100kg； 纳米铝粉0.0001kg用搅 拌器在0温度环境下搅拌共混均匀； 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温 度控制在60， 挤出物经100目过滤器过滤、 进出计量泵压力差1MPa计量挤出、 流延出100UM 厚的流延膜、 10度空气冷却、 3倍牵伸率牵伸、 牵引、 卷取等工序， 得到一种柔性或薄膜太阳 能电池用氟改性环氧树脂基膜。 经使用本薄膜的薄膜太阳能电池比未使用的薄膜太阳能电 池性能提高8.8%。 0024 实施例4 0025 将双酚A环氧-甲基丙烯酸六氟丁酯树脂100kg； 纳米铝粉0.1kg用搅拌器在40 说明书 3/4 页 5 CN 103897316。
20、 B 5 温度环境下搅拌共混均匀； 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温度控制 在20， 挤出物经100目过滤器过滤、 进出计量泵压力差1MPa计量挤出、 流延出100UM厚的流 延膜、 10度空气冷却、 3倍牵伸率牵伸、 牵引、 卷取等工序， 得到一种柔性或薄膜太阳能电池 用氟改性环氧树脂基膜。 经使用本薄膜的薄膜太阳能电池比未使用的薄膜太阳能电池性能 提高7.9%。 0026 实施例5 0027 将双酚A环氧-丙烯酸全氟烷基乙酯树脂100kg； 纳米铝粉0.008kg用搅拌器在 10温度环境下搅拌共混均匀； 将以上共混物导入螺杆混合挤出机进行共混挤出， 温度控 制在25， 挤出物经100目过滤器过滤、 进出计量泵压力差1MPa计量挤出、 流延出100UM厚的 流延膜、 10度空气冷却、 3倍牵伸率牵伸、 牵引、 卷取等工序， 得到一种柔性或薄膜太阳能电 池用氟改性环氧树脂基膜。 经使用本薄膜的薄膜太阳能电池比未使用的薄膜太阳能电池性 能提高9.2%。 0028 本发明实施例中所用到的氟改性环氧树脂均购于永州立大树脂原料有限公司。 说明书 4/4 页 6 CN 103897316 B 6 。