一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法，背板膜是由内表层、芯层和外表层通过粘合剂粘接而成的，所述内表层和外表层均为改性二氧化硅纳米涂层，芯层为非氟聚合物膜，所述非氟聚合物膜是由4,4'‑二羟基二苯甲酮与4‑(3,4‑二氯苯氧基)哌啶经缩聚反应制得，所述粘结剂是由硅烷改性环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚、二丙烯三胺和二氧化硅粉制备而成的。本发明专利技术具有制备工艺简单，成本低廉，所制备的背板膜防紫外老化性能优异等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法
本专利技术属于太阳能光伏产业的太阳能电池制造
，涉及一种背板膜及其制备方法，特别是涉及一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法。
技术介绍
随着煤、石油、天然气等不可再生资源供应的日趋紧张和人类对环境污染、能源危机等问题认识上的不断深入，人们越来越关注以太阳能为代表的可再生清洁能源的发展。现有城市路灯照明设施、初具规模的太阳能光伏板发电群，甚至是安装在家庭屋顶上的光伏板，均为减轻现有生产生活对煤电行业的依赖作出了突出贡献。太阳能发电组件主要由前板、封装材料、晶硅电池片、背板组成。太阳能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，因此必须具有可靠的电气绝缘性、良好的力学性能、水气阻隔性能以及耐候性能。其中耐候性中的抗紫外老化性对太阳能电池背板来说是至关重要的，因为背板在太阳光下老化后会导致其力学性能、水气阻隔等性能出现明显减低，并且会出现膜层间分离，空气和水汽等可能会通过膜层间间隙进入电池组件内部，一旦进入电池组件内部，电池内部组件会很快腐蚀，造成光电转化效率下降。目前，现有太阳能电池中主要使用的背板膜均为多层复合结构，都是以聚酯膜(BOPET)为基材膜，覆合含氟材料如聚氟乙烯膜(PVF)、聚偏二氟乙烯膜(PVDF)或者涂布氟碳树脂(FEVE)等制造而成的，氟材料价格较贵、生产工艺复杂、与芯层材料的层间剥离强度差、容易脱落，制备的背板粘接性差、电绝缘性低、容易脆化、撕裂。新型非氟材料太阳能电池背板由于其价格低廉引起了研究者们越来越广泛的关注，但以PET和PET/聚烯烃结构为代表的非氟材料背板抗紫外老化性能较差，无法满足高端产品要求。为了提高非氟材料抗紫外老化性能，已经公开的现有技术中采用加入受阻胺、苯并三唑和二苯甲酮等抗紫外老化剂和紫外吸收剂二氧化硅来增强材料的抗紫外老化性能。但一方面，这些小分子助剂都只能吸收自己特定波长范围的紫外光，抗紫外老化能力有限；另一方面，小分子抗紫外老化剂在膜中具有一定的溶解度，容易发生渗透现象，紫外吸收剂二氧化硅与聚合物膜之间粘结性能不好，易发生相分离。因此，有必要寻求更加有效的方法，制备成本低廉、防紫外老化性能优异的非氟材料太阳能电池背板膜。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法，旨在提供一种制备工艺简单，成本低廉，防紫外老化性能优异的电池背板膜。本专利技术是通过如下技术实现的：一种防紫外老化太阳能电池背板膜，是由内表层、芯层和外表层通过粘合剂粘接而成的，所述内表层和外表层均为改性二氧化硅纳米涂层，芯层为非氟聚合物膜，所述非氟聚合物膜是由4,4'-二羟基二苯甲酮与4-(3,4-二氯苯氧基)哌啶经缩聚反应制得，所述粘结剂是由硅烷改性环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚、二丙烯三胺和二氧化硅粉制备而成的。作为一种优选实施方式，所述粘结剂是由如下重量份的原料充分混合后制备而成的：硅烷改性环氧树脂60-70份、双酚A二缩水甘油醚20-25份、二丙烯三胺10-15份、二氧化硅粉2-4份，所述二氧化硅粉的粒径为5-55nm。较佳地，所述硅烷改性环氧树脂的制备方法为：在带有冷凝管、滴液漏斗、温控装置和机械搅拌器的四口烧瓶中，将环氧树脂溶于混合溶剂中，回流升温至100-130℃，15-20min后加入乙烯基三乙氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈，保温反应4-5h后，再分三次每隔30-40min加入一次偶氮二异丁腈，后继续保温2-3h，停止反应，得到硅烷改性环氧树脂。优选地，所述混合溶剂由乙醇与乙二醇醚按(3-4):1的重量比混合而成的，环氧树脂、混合溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷和引发剂偶氮二异丁腈的质量比为60:(300-420):10:(0.5-1)，所述引发剂偶氮二异丁腈每次加入的量相等。作为一种优选实施方式，所述改性二氧化硅纳米涂层材料的制备方法为：将1-(甲氧基甲基)-1H-苯并三唑加入到悬浮有二氧化硅纳米粒子的氯仿中，在惰性气氛下，在80-90℃下回流搅拌20-30h，将所得物质离心分离，将分离得到的固体用氯仿洗净后，在60-80℃下干燥15-26h得到改性二氧化硅涂层材料。其中，所述1-(甲氧基甲基)-1H-苯并三唑、二氧化硅纳米粒子、氯仿的质量比为1:(8-12):(40-60)。作为一种优选实施方式，制备所述非氟聚合物膜所用的非氟聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在惰性气体保护氛围下，将4,4'-二羟基二苯甲酮、4-(3,4-二氯苯氧基)哌啶、甲苯、碱溶于溶剂，滴加到接有分水器的三口瓶中于110-130℃下回流反应4-8h，以甲苯为共沸剂将反应体系中的水通过分水器进行部分除去后，冷却至室温,在反应体系中加入分子筛4A型除去反应体系中剩余的水；(2)在无水条件下，提高反应温度至180-200℃，回流反应24-36h，后将反应体系冷却至室温，将反应后的溶液滴加到去离子水中，聚合物从去离子水中沉淀析出，将析出的聚合物用水和乙醇分别洗3-5遍，置于80-90℃下的真空干燥箱中干燥24h，得到芯层非氟聚合物膜材料；其中，所述碱为碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯中的一种；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种；所述4,4'-二羟基二苯甲酮、4-(3,4-二氯苯氧基)哌啶、甲苯、碱和溶剂的质量比为1:(0.9-1.3):(7-13):(0.8-1.2):(16-25)。本专利技术还公开了上述防紫外老化太阳能电池背板膜的制备方法，包括如下步骤：1)芯层非氟聚合物膜的制备：将上述制备得到的非氟聚合物溶于N-甲基吡咯烷酮中，配成浓度为2-5wt％的溶液，再将其浇注在聚四氟乙烯板上，在60-80℃下的干燥箱中干燥10-15h，制备得到厚度为35-50μm的非氟聚合物膜；2)基膜处理：将步骤1)中制备得到的非氟聚合物膜放入等离子体腔内，在功率为100-200W下电晕处理12-30min；3)膜上下两表面涂覆胶黏剂：将步骤2)经电晕处理的非氟聚合物膜上下两表面涂布胶黏剂，涂布厚度10-20μm，涂布速率为6mm/s；将涂布后的非氟聚合物膜在室温下干燥10min，再在100℃下干燥40min；最后在130℃下干燥5min；4)膜表面处理：将步骤3)中处理得到的非氟聚合物膜放入等离子体腔内，在功率为100-200W下电晕处理12-30min后，再在100-110℃下加热2-3h，最后在室温下静置30h；5)膜上下两表面涂覆纳米二氧化硅涂层：将改性二氧化硅涂层蒸镀于步骤4)所述经表面处理后的涂覆有胶黏剂的非氟聚合物膜上下表面；6)膜叠层：在100-110℃下通过层压机将上述背板复合层进行层压(往复操作3-5次)后，在100-110℃下硬化所述膜16-25min，然后再在室温下硬化2-3天即可。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术设计的太阳能电池背板膜，制备原料易得，不含有价格昂贵的含氟聚合物、容易操作、对设备的要求不高，成本低廉；(2)本专利技术设计的太阳能电池背板膜，蒸镀于表面的二氧化硅用1-(甲氧基甲基)-1H-苯并三唑通过化学键链接改性，一方面可以提高无机涂层与底膜的粘结性，一方面，又同时具有苯并三唑类抗紫外老化剂和紫外吸收剂二氧化硅的特点，使得背板膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防紫外老化太阳能电池背板膜，是由内表层、芯层和外表层通过粘合剂粘接而成的，其特征在于：所述内表层和外表层均为改性二氧化硅纳米涂层，芯层为非氟聚合物膜，所述非氟聚合物膜是由4,4'‑二羟基二苯甲酮与4‑(3,4‑二氯苯氧基)哌啶经缩聚反应制得，所述粘结剂是由硅烷改性环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚、二丙烯三胺和二氧化硅粉制备而成的。

【技术特征摘要】
1.一种防紫外老化太阳能电池背板膜，是由内表层、芯层和外表层通过粘合剂粘接而成的，其特征在于：所述内表层和外表层均为改性二氧化硅纳米涂层，芯层为非氟聚合物膜，所述非氟聚合物膜是由4,4'-二羟基二苯甲酮与4-(3,4-二氯苯氧基)哌啶经缩聚反应制得，所述粘结剂是由硅烷改性环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚、二丙烯三胺和二氧化硅粉制备而成的。2.如权利要求1所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于，所述粘结剂是由如下重量份的原料充分混合后制备而成的：硅烷改性环氧树脂60-70份、双酚A二缩水甘油醚20-25份、二丙烯三胺10-15份、二氧化硅粉2-4份，所述二氧化硅粉的粒径为5-55nm。3.如权利要求1所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于，所述硅烷改性环氧树脂的制备方法为：在带有冷凝管、滴液漏斗、温控装置和机械搅拌器的四口烧瓶中，将环氧树脂溶于混合溶剂中，回流升温至100-130℃，15-20min后加入乙烯基三乙氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈，保温反应4-5h后，再分三次每隔30-40min加入一次偶氮二异丁腈，后继续保温2-3h，停止反应，得到硅烷改性环氧树脂。4.如权利要求3所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于：所述混合溶剂由乙醇与乙二醇醚按(3-4):1的重量比混合而成的，环氧树脂、混合溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷和引发剂偶氮二异丁腈的质量比为60:(300-420):10:(0.5-1)，所述引发剂偶氮二异丁腈每次加入的量相等。5.如权利要求1所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于，所述改性二氧化硅纳米涂层材料的制备方法为：将1-(甲氧基甲基)-1H-苯并三唑加入到悬浮有二氧化硅纳米粒子的氯仿中，在惰性气氛下，在80-90℃下回流搅拌20-30h，将所得物质离心分离，将分离得到的固体用氯仿洗净后，在60-80℃下干燥15-26h得到改性二氧化硅涂层材料。6.如权利要求5所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于：所述1-(甲氧基甲基)-1H-苯并三唑、二氧化硅纳米粒子、氯仿的质量比为1:(8-12):(40-60)。7.如权利要求1所述防紫外老化太阳能电池背板膜，其特征在于，制备所述非氟聚合物膜所用的非氟聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在惰性气体保护氛围下，将4,4'...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏亮，
申请(专利权)人：浙江帝恒实业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33