一种太阳能电池背板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池背板及其制备方法，产品包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；耐候层为聚合物膜I，聚合物膜I包含PEI、抗氧剂、PET、紫外线吸收剂和光稳定剂；基础层为聚合物膜II，聚合物膜II包含PET；底涂层由涂布液涂布后干燥形成，涂布液包含水、树脂和固化剂，其中，树脂为聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物；制备方法：先采用多层共挤技术制备双层复合片材，双层复合片材上层的材质同聚合物膜II，双层复合片材下层的材质同聚合物膜I，再对双层复合片材依次进行纵向拉伸、涂布涂布液、预热、横向拉伸和烘干，即得产品；涂布液涂布在双层复合片材的上表面；本发明专利技术的方法工艺简单，产品耐候性好。产品耐候性好。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池背板及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池背板
，涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着能源危机的加剧，以及在全球实施碳中和的背景下，清洁绿色能源的需求与日俱增。太阳能光伏电池作为一种清洁、可持续的新能源技术，正在成为越来越多的国家的替代能源方案。太阳能光伏组件主要由玻璃盖板、封装材料、晶硅片、背板组成。太阳能电池背板是太阳能电池组件中重要的组成部分，对电池片起到绝缘保护的作用。因此太阳能电池背板的耐候性会直接影响电池组件的寿命。
[0003]传统太阳能电池背板通常采用三层结构，以聚酯薄膜PET为中间层，通过离线加工在PET两侧表面涂布一层粘结剂，再贴合氟膜（PVF、PVDF），以满足太阳能电池的防护要求，其加工工艺繁琐，且离线涂布容易产生凹坑、气泡等质量缺陷。氟膜具有优异的耐候性，但由于氟材料表面能很低，难以附着，通常会添加一定量的EVA胶（乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物）用以提升与电池组件中的EVA胶膜的粘接力，EVA胶添加量通常较低，难以保证其分布均匀，导致太阳能电池背板与EVA胶膜的粘结性能较差。另外因为氟材料自身成膜性差，以市场主流的法国阿科玛的PVDF膜为例，会添加大量的聚甲基丙烯酸甲酯作为塑化剂，用以提高其成膜性，这样不仅大大降低了其耐候性，而且导致氟材料机械性能较差，面临着巨大的开裂风险。
[0004]为解决传统太阳能电池背板存在的问题，现有技术开展了一系列研究，然而都无法采用简单的加工工艺制得耐候性优良、机械性能优良、与EVA胶膜的粘结性能的太阳能电池背板。专利CN201610898190.2公开了一种太阳能电池背板及电池组件的制备方法，其中背板材料由中间层、第一氟膜层、第二氟膜层以及氟涂层组成，中间层为PET膜，耐候层由第一和第二氟膜层组成，另一侧设置有氟涂层，其成本较高且加工工艺复杂；由于该专利技术耐候层由两层氟膜组成，耐侯性能优异；氟涂层与EVA贴合后，附着力满足要求，但氟涂层易产生针孔等漏涂缺陷，存在局部附着不良的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种太阳能电池背板及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：一种太阳能电池背板，包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；耐候层为聚合物膜I，按重量百分数计，聚合物膜I包含10%~30% PEI（聚醚酰亚胺）、0.5%~2%抗氧剂、60%~85% PET、1%~2%紫外线吸收剂和0.8%~1.6%光稳定剂；本专利技术在耐候层中添加PEI，PEI能够同时发挥以下作用：（1）PEI分子结构中的酰亚胺键具有良好的耐高温性能和抗紫外性能，可提升耐候层的耐候性；
（2）PEI可以实现与PET的完全互溶，二者在共混过程中会形成分子包覆，阻断PET的晶核扩散，提升产品的机械性能，具体体现在PCT 96h断裂伸长率保持率较高，如果未添加PEI，在PCT测试过程中，PET会进一步结晶，导致产品的断裂伸长率保持率较低，而添加PEI，则有效避免了在PCT测试过程中产品的断裂伸长率保持率下降，使得产品的断裂伸长率保持率较高；（3）PEI可赋予耐候层优良的阻燃性能；本专利技术的耐候层中抗氧剂的加入可以阻断氧化反应过程中的自由基反应，从而达到抗氧老化的效果；紫外线吸收剂与光稳定剂的加入具有协同作用，不仅可以吸收紫外线，还可以捕捉消耗因紫外照射产生的氧自由基，使薄膜具有优异的抗紫外性能；基础层为聚合物膜II，按重量百分数计，聚合物膜II包含70%以上PET；PET本身就具有优异的机械性能，本专利技术通过设置了耐候层，使得在经过光伏背板的耐候测试后，其可以保持良好的断裂伸长率，因此，本专利技术的太阳能电池背板具有优异的机械性能；底涂层由涂布液涂布后干燥形成，按重量百分数计，涂布液包含83.5%~90.8%去离子水、5%~15%树脂和0.5%~1.5%固化剂，其中，树脂为质量比1~10:1的聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物；本专利技术底涂层采用聚氨酯和水性聚酯共混的配方，在提升PET与EVA胶膜的粘结力的同时，还可同时增进了底涂层与PET基材之间的附着力，解决了通常PET无法与EVA胶膜粘结的问题，其中水性聚酯成分可以提升底涂层与PET表面的附着力，而聚氨酯树脂由于分子结构中含有大量的极性基团
‑
NHCOO
‑
（氨基甲酸酯）和
‑
NHCO
‑
NH
‑
（聚脲），表面能高，在EVA胶膜热层压过程中与其产生交联结合。
[0007]作为优选的技术方案：如上所述的一种太阳能电池背板，聚合物膜I中，抗氧剂为质量比2~5:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g，特性粘度在这个范围内，避免了特性粘度过大导致挤出加工不利的问题，也避免了特性粘度小于这个范围，导致低分子量PET过多，不利于长期耐候的问题，紫外线吸收剂为苯并三氮唑、三嗪、二苯甲酮和草酸苯胺中的一种以上，光稳定剂为受阻胺光稳定剂。
[0008]如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，聚合物膜I还包含1%~5%纳米无机填料；纳米无机填料为质量比2.5~10:1的纳米二氧化硅和纳米氧化锌的混合物。
[0009]如上所述的一种太阳能电池背板，聚合物膜II中，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g。
[0010]如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，聚合物膜II还包含5%~20%功能填料和1%~3%抗水解剂；功能填料为二氧化钛、氧化锌、滑石粉、硫酸钡和二氧化硅中的一种以上，抗水解剂为碳化二亚胺。
[0011]如上所述的一种太阳能电池背板，涂布液中，固化剂为三聚氰胺、异氰酸酯和环氧树脂中的一种以上。
[0012]如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，涂布液还包含0.3%~2%纳米级开口剂（起到防止薄膜表面粘连的作用）和0.05%~0.3%润湿剂；纳米级开口剂为纳米二氧化硅和/或纳米三氧化二铝，平均粒径为50~200nm，润湿剂为有机硅类、氟类和炔二醇中的一种以上。
[0013]如上所述的一种太阳能电池背板，涂布液中，纳米级开口剂为纳米三氧化二铝；本
专利技术利用纳米三氧化二铝作为底涂层用的开口剂，除了具有良好的抗粘连效果（即开口剂以颗粒的形式分散于涂层表面，防止PET薄膜生产过程中出现表面与辊之间产生划伤，另一方面防止薄膜收卷后层间底涂过度接触，产生粘合的现象），还意外地可以提升薄膜表面的反射率。
[0014]如上所述的一种太阳能电池背板，耐候层、基础层和底涂层的厚度分别对应为25~50μm、220~280μm和0.1~1μm。
[0015]如上所述的一种太阳能电池背板，太阳能电池背板的反射率为82.7~94%，PCT 96h断裂伸长率保持率为83~92%，底涂层与EVA胶膜的粘结力≥40N/cm，水汽透过率≤2.5g/m2·
day，UL
‑
94阻燃等级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池背板，其特征在于，包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；耐候层为聚合物膜I，按重量百分数计，聚合物膜I包含10%~30% PEI、0.5%~2%抗氧剂、60%~85% PET、1%~2%紫外线吸收剂和0.8%~1.6%光稳定剂；基础层为聚合物膜II，按重量百分数计，聚合物膜II包含70%以上PET；底涂层由涂布液涂布后干燥形成，按重量百分数计，涂布液包含83.5%~90.8%水、5%~15%树脂和0.5%~1.5%固化剂，其中，树脂为质量比1~10:1的聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，聚合物膜I中，抗氧剂为质量比2~5:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g，紫外线吸收剂为苯并三氮唑、三嗪、二苯甲酮和草酸苯胺中的一种以上，光稳定剂为受阻胺光稳定剂。3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，聚合物膜I还包含1%~5%纳米无机填料；纳米无机填料为质量比2.5~10:1的纳米二氧化硅和纳米氧化锌的混合物。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，聚合物膜II中，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g。5.根据权利要求1或4所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，聚合物膜II还包含5%~20%功能填料和1%~3%抗水解剂；功能填料为二氧化钛、氧化锌、滑石粉、硫酸钡和二氧化硅中的一种以上，抗水解剂为碳化二亚胺。6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，涂布液还包含0.3%~2%纳米级开口剂和0.05%~0.3%润湿剂；纳米级开口剂为纳米二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：左黎明，刘建，鞠金虎，接道良，
申请(专利权)人：江苏康辉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：