太阳能电池用背板膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池用背板膜及其制备方法,该太阳能电池用背板膜包括A层、B层和C层复合膜；A层复合膜由PVDF粉体83～89份、改性纳米银3～6份、PVDC粉体4～10份、抗菌剂2～5份、抗氧剂0.1～0.3份、光稳定剂0.03～0.1份和分散剂1～2份的重量组分组成；B层复合膜由PVDF粉体87～95份、遮光剂1～5份，介电改性剂1～3份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份的重量组分组成；C层复合膜由PVDF粉体85～92份、PVDF生物碱接枝物5～10份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份的重量组分组成。本发明专利技术背板膜具有粘结性能好、强度高、稳定性强和优异光阻隔性能等优点。

Backplane film for solar cells and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池用背板膜及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池背板膜,特别是涉及由合成树脂组成的层状产品而形成的太阳能电池背板膜,尤其涉及一种改性聚偏二氟乙烯与聚酯制成的复合薄膜的太阳能背板膜。
技术介绍
随着石油、天然气和煤炭等传统能源的日益面临枯竭，石油化工能源在带给我们文明进步的同时，在其使用过程中产生的大量废水、废气和废渣，已经严重影响了人类赖以生存的自然环境。而太阳能凭借其自动化程度高、维护简单、无污染等独特优势，成为最重要的可持续发展的环保能源，在未来发展空间十分广阔。虽然受到欧洲补贴下降的不良影响，但在产业链各技术环节的不断更新换代、材料、加工成本不断下降和核电危机的推进下,全球太阳能产业依然保持着高速发展的态势。商用太阳能电池要求使用寿命至少为25年，而太阳能电池背板膜作为直接与外部环境大面积接触的光伏封装材料，必须具备卓越的耐候性（耐低温、耐湿热、耐干热和耐紫外照射等）、保证太阳能电池不受到水汽侵蚀、阻隔氧气防止氧化、良好的电气绝缘性、尺寸稳定性和耐腐蚀性能。如果太阳能电池背板膜不能满足复杂多变的恶劣环境考验，则会出现龟裂、起泡或分层、黄变等外观异常,以及电池模块脱落、电池片移位、电池有效输出功率降低等不良状况，会严重影响到太阳能电池的安全性、稳定性和/或耐久性，甚至引发重大事故。现有技术太阳能电池背板膜包括TPT（Tedlar/PET/Tedlar）光伏背板膜，该TPT光伏背板膜是在PET基膜的两面复合Tedlar氟膜（聚氟乙烯PVF）；TPT光伏背板膜中的聚氟乙烯PVF膜赋予背板膜耐热氧老化、耐紫外线等性能，且对太阳光有反射作用，可提高光伏组件的使用寿命；目前国际上大多数的背板膜均使用杜邦公司的Tedlar氟膜进行复合，但由于初期杜邦公司在PVF膜上的技术垄断，对于不断增长的光伏市场，Tedlar氟膜的产能显得不足，使得越来越多的厂商采用其它技术路线生产背板膜；TPT光伏背板膜具有透气性低、强度好、耐候性佳、使用寿命长、层压温度下不起任何变化等特点，极其适合封装太阳能光伏组件，但缺点是被美国杜邦、日报旭硝子和韩国SFC等几家公司技术垄断，TPT光伏背板膜成本太高；近年来，商品化的TPT光伏背板膜被投诉出现了剥离现象，主要原因是TPT光伏背板膜表面的粘结性能差。PET是英文Polyethyleneterephthalate的缩写,，中文意思是聚对苯二甲酸乙二醇酯。现有技术太阳能电池背板膜还包括一种FPF（FFC/PET/FFC）光伏背板膜，该FPF光伏背板膜是在PET两面复合FFC氟膜（聚偏二氟乙烯PVDF），假如将FFC换成其它氟膜，则还可以衍生出更多型号的光伏背板膜；为了打破杜邦公司对氟膜市场的技术垄断，其它公司（阿科玛、苏威、3M等）纷纷推出了PVF膜的替代品，目前市场普遍应用PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜；FPF光伏背板膜的结构与TPT光伏背板膜的结构类似，具有良好的电气性能，其成本较TPT光伏背板膜有所降低，但是FPF光伏背板膜的综合性能要差于TPT光伏背板膜；此外，市场上还有ECTFE（三氟氯乙烯-乙烯共聚物）和THV（四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物）等PVF替代品。PVDF是一种半结晶型聚合物，作为与PVF结构相接近的树脂产品，其含氟量为59％，远大于PVF的41％，应用于背板有着更好的特性要求。基于PVDF树脂所特有的分子构型，具有较好的机械强度与坚韧度、高耐磨性、防霉菌性、优异的耐化学腐蚀性、抗紫外和γ射线、抵御日光降解、耐高低温性、很好的耐沾污性、对大多数气体和液体的低渗透，高介电强度和体积电阻，很好的热稳定性等特性。PVDF的熔点和分解温度相差较大，因此可以使用热塑性塑料加工方法来加工，但是由于PVDF为非极性，PVDF膜表面表现为疏水性，膜表面与水无氢键作用，故有极强疏水性，难以与其它极性基材粘结，大大限制了其应用范围。目前，熔融挤出吹膜时，纯PVDF的黏度和熔体弹性无法达到平衡，一般采用相容性较好的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为增塑剂以提高在熔融状态下的成膜性，同时提高PVDF膜的表面自由能，增加其与其它基材（比如EVA膜）的粘结强度。但PVDF中加入PMMA后会影响薄膜的抗老化性能，比如湿热老化后薄膜破损严重；其次膜表面显现出PMMA富集现象；虽然PVDF本身表现出很好的耐候性能，但PVDF膜的透明性较好，但对于要求使用25年的太阳能电池来说，透明性较好的PVDF膜需要进一步做遮光改性处理，来满足在恶劣环境下对电池的长久稳定保护。《太阳能电池背膜的制备》中提到将二氧化钛表面进行硅烷处理，与PVDF及PMMA进行共混改性提高PVDF的亲水性和遮光性，但制备得到的二氧化钛在基材中出现部分团聚的现象，同时PVDF基材的机械性能下降。公开号为CN1667038A的中国专利技术专利申请将PVDF、MMA和紫外光吸收剂进行共混改性，制备得到了太阳能电池背膜，提高了太阳能电池背膜的亲水性能，但是制备得到的太阳能电池背膜与背板基材之间的粘接性能还是比较差，经热老化测试后，会出现剥离的现象。目前市场主流的太阳能电池背板产品在生产过程中，还需要在PVDF膜与背板基材之间涂覆一层溶剂型胶黏剂，固化后实现与背板基材之间的粘接，例如授权公告号为CN201387887Y和CN201387885Y的中国技术专利，但有机溶剂对环境有一定的污染，同时增加了人工成本，生产工艺比较繁琐。现有技术中对PVDF改性较为单一，而为使PVDF背板膜具有更多的功能，常常需要加入多种助剂进行共混改性，这样会造成助剂在PVDF膜中的分散性和相容性较差，且助剂之间可能相互发生反应，造成PVDF不易挤出、成膜困难和力学性能较差等。现有技术对无机粉体改性，如硅烷偶联剂、钛酸酯对纳米二氧化钛、二氧化硅改性时，虽然在一定程度上可以改善这些无机粉体的团聚现象，但在和有机材料熔融挤出时还是会出现团聚和/或分散不均匀的现象，不仅外观显示杂质较多，且长久使用过程中会慢慢出现裂纹，影响使用寿命。因此开发一种粘结性能好、强度高、稳定性强和具有优异光阻隔性能的太阳能电池背板材料，具有深远的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种太阳能电池用背板膜及其制备方法,采用该制备方法制造的太阳能电池用背板膜具有粘结性能好、强度高、稳定性强和优异光阻隔性能等优点，在室外能安全使用25年以上。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种太阳能电池用背板膜的制备方法，包括以下步骤：步骤A，先采用一步法合成改性纳米银，该改性纳米银又称为二氧化钛包覆纳米银,所述一步法包括：步骤A１，取50～100毫克的纳米银分散于含十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中；步骤A２，再调节步骤A１的混合溶液呈碱性；步骤A３，之后在步骤A２中再加入钛源形成混合反应体系并进行反应，就能获得二氧化钛包覆纳米银，即改性纳米银；步骤B,再分别制备出三层复合膜，即制备出A层复合膜、B层复合膜和C层复合膜，具体实施方法为：A层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体83～89份、改性纳米银3～6份、PVDC粉体4～10份、抗菌剂2～5份、抗氧剂0.1～0.3份、光稳定剂0.03～0.1份和分散剂1～2份，总量是100份；将上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池用背板膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤：步骤A，先采用一步法合成改性纳米银，该改性纳米银又称为二氧化钛包覆纳米银, 所述一步法包括：步骤A1，取50～100毫克的纳米银分散于含十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中；步骤A２，再调节步骤A1的混合溶液呈碱性；步骤A３，之后在步骤A２中再加入钛源形成混合反应体系并进行反应，就能获得二氧化钛包覆纳米银，即改性纳米银；步骤B,再分别制备出三层复合膜，即制备出A层复合膜、B层复合膜和C层复合膜，具体实施方法为：A层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体83～89份、改性纳米银3～6份、PVDC粉体4～10份、抗菌剂2～5份、抗氧剂0.1～0.3份、光稳定剂0.03～0.1份和分散剂1～2份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒,制备出A层复合膜的原料；B层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体87～95份、遮光剂1～5份，介电改性剂1～3份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒，制备出B层复合膜的原料；C层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体85～92份、PVDF生物碱接枝物5～10份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒，制备出C层复合膜的原料；步骤C, 最后采用三层共挤吹塑或三层共挤流延法制备出背板膜，将步骤B中的A层复合膜、B层复合膜和C层复合膜通过三层共挤吹塑或三层共挤流延法制备出背板膜，其中B层复合膜作为芯层在中间, A层复合膜作为表层在B层复合膜的上面，C层复合膜作为底层在B层复合膜的下面。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池用背板膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤：步骤A，先采用一步法合成改性纳米银，该改性纳米银又称为二氧化钛包覆纳米银,所述一步法包括：步骤A1，取50～100毫克的纳米银分散于含十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中；步骤A２，再调节步骤A1的混合溶液呈碱性；步骤A３，之后在步骤A２中再加入钛源形成混合反应体系并进行反应，就能获得二氧化钛包覆纳米银，即改性纳米银；步骤B,再分别制备出三层复合膜，即制备出A层复合膜、B层复合膜和C层复合膜，具体实施方法为：A层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体83～89份、改性纳米银3～6份、PVDC粉体4～10份、抗菌剂2～5份、抗氧剂0.1～0.3份、光稳定剂0.03～0.1份和分散剂1～2份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒,制备出A层复合膜的原料；B层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体87～95份、遮光剂1～5份，介电改性剂1～3份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒，制备出B层复合膜的原料；C层复合膜由下述重量组分组成：PVDF粉体85～92份、PVDF生物碱接枝物5～10份、分散剂2～5份和抗氧剂0.1～0.3份，总量是100份；将上述重量组分按一定的转速搅拌混合，然后挤出造粒，制备出C层复合膜的原料；步骤C,最后采用三层共挤吹塑或三层共挤流延法制备出背板膜，将步骤B中的A层复合膜、B层复合膜和C层复合膜通过三层共挤吹塑或三层共挤流延法制备出背板膜，其中B层复合膜作为芯层在中间,A层复合膜作为表层在B层复合膜的上面，C层复合膜作为底层在B层复合膜的下面。2.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板膜的制备方法，其特征在于：在操作步骤B中制备C层复合膜的原料时,对C层复合膜的原料采用电晕处理，以增加其表面张力和提高其粘结性能。3.根据权利要求1所述的太阳能电池用背板膜的制备方法，其特征在于：所述纳米银包括纳米银棒或纳米银球形颗粒；其中纳米银棒的长度为30～500nm，直径为10～200nm；纳米银球形颗粒的直径为20～500nm的；优选纳米银棒，该纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓明，杨天智，林志耿，李武，
申请(专利权)人：深圳市一心电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44