CN104393082B - 一种绝缘型太阳能电池板背膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种绝缘型太阳能电池板背膜及其制备方法，涉及太阳能电池板背膜技术领域，背膜为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，厚度为20‑40μm，由以下质量份数的各个组分构成：有机氟树脂40‑55份、二苯醚树脂15‑25份、纳米陶瓷颗粒3‑8份、硅烷偶联剂3‑8份、玻璃纤维2‑5份、芳纶纤维2‑5份、固化剂5‑10份和溶剂15‑25份。本发明提供的绝缘型太阳能电池板背膜，是以有机氟树脂为主体材料，加入增强纤维，不仅改善了背膜的强度，也提高了背膜的耐候性能和电绝缘性能，使得背膜的耐候性和电绝缘性能处于优良水平。

Description

一种绝缘型太阳能电池板背膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能背膜技术领域，特别涉及一种绝缘型太阳能电池板背膜及其制备方法。

背景技术

太阳能电池板背膜，是太阳能电池组件封装材料之一，其主要性能是封装晶体硅，因此其需达到良好的空气隔绝性能、防氧化和抗潮湿性能，同时必须具有良好的电绝缘性能、能长期防止粘合物的水解性能等，以长期保护晶体硅免受外界的侵蚀和保证晶体硅光电转化效率。

太阳能电池封装所用的背封膜，一般有三层结构或五层结果，自上而下，包括耐候层、PET层或中间层和粘接层，五层结构即是在耐候层和中间层及中间层和粘接层中间还设有胶粘层。

太阳能电池是利用晶体硅的光电效应，利用光能转换为电能，然后将电能存储起来，因此，电池组件的封装材料都必须具有极佳的绝缘性能，不能能够保证光电效率，也能够避免“漏电”导致的危害。

申请号为201210274471.2的专利文献“一种氟材料型太阳能电池背膜”，公开了一种太阳能电池板背膜，这种氟材料型太阳能电池背膜包括PVDF薄膜层、胶粘剂层一、PET层、胶粘剂层二和易粘结膜，所述背膜由上至下一次包括PVDF薄膜层、胶粘剂层一、PET层、胶粘剂层二和易粘结膜。这种氟材料型太阳能电池背膜的结构可见光反射率90％以上，具有良好的整体物理性能和水、氧阻隔性，具有极佳介电、阻隔、耐候以及耐老化性。

由此可知，该技术方案是利用PVDF薄膜的性能，使得背膜具有良好的耐候性和耐老化性能，利用PET层的优良反光性能，使得光反射率达到90%以上。但是，这种氟材料是较为常见的背膜材料，其耐候性和绝缘性能和PVDF相关，并没有得到较好的提升，因此，其上升空间依然很大，通过改变利用方式，或许可以更好的提升其性能，而不是停留在原地。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种绝缘型太阳能电池板背膜及其制备方法。

本发明的技术方案：一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，厚度为20-40μm，由以下质量份数的各个组分构成：有机氟树脂40-55份、二苯醚树脂15-25份、纳米陶瓷颗粒3-8份、硅烷偶联剂3-8份、玻璃纤维2-5份、芳纶纤维2-5份、固化剂5-10份和溶剂15-25份。

作为优选，有机氟树脂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

作为优选，所述纳米陶瓷颗粒为氮化硅纳米陶瓷颗粒。

作为优选，所述固化剂为聚酰胺固化剂。

作为优选，所述溶剂为丙酮和DMAC，两种的质量之比为0.5-1:1。

更优地，丙酮和DMAC的质量之比为2:3。

作为优选，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：有机氟树脂45-50份、二苯醚树脂18-22份、纳米陶瓷颗粒4-7份、硅烷偶联剂4-6份、玻璃纤维3-5份、芳纶纤维3-4份、固化剂6-9份和溶剂18-24份。

一种绝缘型太阳能电池板背膜的制备方法，制备步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

有益效果：本发明提供的绝缘型太阳能电池板背膜，是一种复合膜结构，在背膜外侧为耐候绝缘层，以有机氟树脂为主体树脂，利用有机氟树脂良好的稳定性和耐蚀性能提升背膜的耐候性，同时，添加玻璃纤维和芳纶纤维两种增强纤维，可以增强膜表面的强度，降低收缩率，且玻璃纤维和芳纶纤维本身具有极好的稳定性和电绝缘性能，更加提升了外侧耐候绝缘膜的耐候和绝缘性能。

因此，本发明提供的绝缘型太阳能电池板背膜，是以有机氟树脂为主体材料，加入增强纤维，不仅改善了背膜的强度，也提高了背膜的耐候性能和电绝缘性能，使得背膜的耐候性和电绝缘性能处于优良水平。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：聚四氟乙烯40份、二苯醚树脂15份、氮化硅纳米陶瓷颗粒3份、硅烷偶联剂3份、玻璃纤维2份、芳纶纤维2份、聚酰胺固化剂5份、丙酮5份和DMAC10份。

根据本发明提供的制备方法制备绝缘型太阳能电池板背膜，步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层，绝缘层厚度为20μm；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

实施例 2：

一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：聚四氟乙烯55份、二苯醚树脂25份、氮化硅纳米陶瓷颗粒8份、硅烷偶联剂8份、玻璃纤维5份、芳纶纤维5份、聚酰胺固化剂10份、丙酮10份和DMAC 15份。

根据本发明提供的制备方法制备绝缘型太阳能电池板背膜，步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层，绝缘层厚度为40μm；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

实施例 3：

一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：聚偏氟乙烯45份、二苯醚树脂18份、氮化硅纳米陶瓷颗粒4份、硅烷偶联剂4份、玻璃纤维3份、芳纶纤维3份、聚酰胺固化剂6份、丙酮6份和DMAC 12份。

根据本发明提供的制备方法制备绝缘型太阳能电池板背膜，步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层，绝缘层厚度为25μm；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

实施例4：

一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：聚偏氟乙烯50份、二苯醚树脂22份、氮化硅纳米陶瓷颗粒7份、硅烷偶联剂6份、玻璃纤维5份、芳纶纤维4份、聚酰胺固化剂9份、丙酮8份和DMAC 16份。

根据本发明提供的制备方法制备绝缘型太阳能电池板背膜，步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层，绝缘层厚度为35μm；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

实施例5：

一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯48份、二苯醚树脂20份、氮化硅纳米陶瓷颗粒6份、硅烷偶联剂5份、玻璃纤维4份、芳纶纤维3份、聚酰胺固化剂8份、丙酮8份和DMAC 12份。

根据本发明提供的制备方法制备绝缘型太阳能电池板背膜，步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层，绝缘层厚度为30μm；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。

申请号为201210274471.2的专利文献“一种氟材料型太阳能电池背膜”公开的技术方案制备太阳能电池背膜，为对照组；测定上述具体实施方式和对照组背膜的性能。

（1）双八五老化试验

对实施例1-5和对照组进行双八五老化试验，结果如表1所示：

表1太阳能电池板背膜的耐候性测试

项目

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

对照组

双八五老化/h

≥2200

≥2200

≥2200

≥2200

≥2200

≥2000

由上表可知，实施例1-5双八五老化实验都超过2200h，对照组超过2000h，实施例1-5高于对照组，因此，实施例1-5的耐候性优于对照组。

（2）电绝缘性能

测定实施例1-5和对照组的电绝缘性能，结果如表2所示：

表2太阳能电池板背膜的电绝缘性能测试

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对照组
							击穿电压强度/KV	26	32	28	28	31	18
局部放电电压/VDC	1238	1356	1317	1301	1342	1020

由上表可知，实施例1-5的击穿电压均高于对照组，处于优秀水平，其中实施例2和实施例5的击穿电压强度较高；局部放电电压是外加电场使绝缘部分区域发生放电的现象，可以看出，实施例1-5具有较高的局部放电电压，结合击穿电压强度可知，实施例1-5的绝缘性能显著优于对照组。

综上所述，本发明提供的绝缘型太阳能电池板背膜具有优良的耐候性能和电绝缘性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种绝缘型太阳能电池板背膜，为内外两层和中间层三层复合膜结构，中间层为PET层，内层为耐候粘接层，外层与中间层及中间层与内层之间通过胶粘相连，其特征在于，外层为绝缘耐候层，厚度为20-40μm，由以下质量份数的各个组分构成：有机氟树脂40-55份、二苯醚树脂15-25份、纳米陶瓷颗粒3-8份、硅烷偶联剂3-8份、玻璃纤维2-5份、芳纶纤维2-5份、固化剂5-10份和溶剂15-25份。

2.根据权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：有机氟树脂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

3.根据权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：所述纳米陶瓷颗粒为氮化硅纳米陶瓷颗粒。

4.根据权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：所述固化剂为聚酰胺固化剂。

5.根据权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：所述溶剂为丙酮和DMAC，两种的质量之比为0.5-1:1。

6.根据权利要求5所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：丙酮和DMAC的质量之比为2:3。

7.根据权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜，其特征在于：外层为绝缘耐候层，由以下质量份数的各个组分构成：有机氟树脂45-50份、二苯醚树脂18-22份、纳米陶瓷颗粒4-7份、硅烷偶联剂4-6份、玻璃纤维3-5份、芳纶纤维3-4份、固化剂6-9份和溶剂18-24份。

8.一种制造权利要求1所述的绝缘型太阳能电池板背膜的方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）将有机氟树脂和二苯醚树脂加入到溶剂中，混合均匀后，依次加入玻璃纤维、芳纶纤维和纳米陶瓷颗粒，超声搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂和固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为耐候绝缘层；

（2）将耐候绝缘层、中间PET层和内侧耐候粘接层通过粘胶交合层压，得到层状膜结构材料；

（3）将上述层状膜结构材料进行真空冷压，制备得到绝缘型太阳能电池板背膜。