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CN104512081A - 一种二层结构pet薄膜及由其组成的太阳能电池背板 - Google Patents

一种二层结构pet薄膜及由其组成的太阳能电池背板 Download PDF

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CN104512081A
CN104512081A CN201410697488.8A CN201410697488A CN104512081A CN 104512081 A CN104512081 A CN 104512081A CN 201410697488 A CN201410697488 A CN 201410697488A CN 104512081 A CN104512081 A CN 104512081A
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CN
China
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pet film
resin
layer
layer structure
weather
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Application number
CN201410697488.8A
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陈洪野
夏修旸
吴小平
宇野敬一
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Cybrid Technologies Inc
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Abstract

本发明公开了一种二层结构PET薄膜以及由其组成的太阳能电池背板，二层结构的PET薄膜由外层和内层两层PET膜双向拉伸共挤形成。所述二层结构的PET薄膜具有散热率高、反光率高，阻水率高，长期耐老化性能好等优良性能。以所述二层结构的PET薄膜为基层，在其一侧涂覆一层耐候涂覆层即组成太阳能电池背板，基于二层结构的PET薄膜的良好性能，该背板与现有技术相比具有更好的耐热性和耐候性，且结构简单，返修容易。

Description

一种二层结构PET薄膜及由其组成的太阳能电池背板
技术领域
本发明涉及一种二层结构PET聚酯薄膜以及由其组成的高耐热性和耐候性太阳能电池背板，具体的说涉及一种由该二层结构的PET薄膜为基层，一侧涂覆耐候涂覆层形成的高耐候性和与EVA封装膜高粘结可靠性的太阳能电池背板。
背景技术
阳能电池组件通常是一个叠层结构，主要包括依次设置的玻璃层、EVA封装层、硅电池片、EVA封装层和太阳能电池组件背板，其中硅电池片被两层EVA胶膜密封包裹。太阳能电池组件背板主要作用是电气绝缘，提高太阳能电池组件的机械强度，防止水汽渗透到密封层中，影响电池片的寿命及发电效率。由于太阳能电池组件背板在太阳能电池组件的最外面，要求背板具有良好的抗环境侵蚀性能，因而制造的太阳能电池组件背板必须具有良好的耐湿热老化性，耐高温，耐水解，耐腐蚀性能，以及抵御紫外光照射能力。
现有技术中，太阳能电池背板主要由0.010-0.040mm厚的含氟薄膜，0.100-0.320mm厚的聚酯(PET)薄膜基层以及0.0200-0.180mm厚的EVA或聚烯烃薄膜或聚酰胺(PA)，或改性聚丙烯构成的绝缘膜共三层膜材料通过胶粘剂复合而成。该背板具有以下缺点：背板较厚散热效率差、耐热性较差，反光率低影响电池发电效率，耐UV性能低已引起电池片面的这层材质过早粉化，黄变开裂老化失效，组件返修困难，价格昂贵。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种散热率高、反光率高，长期耐老化性能好的二层结构PET共挤薄膜，和由该PET薄膜3为基层，在其一侧涂覆耐候涂覆层4组成的太阳能电池背板9。该背板9具有散热率高、反光率高，阻水率高(水汽透过率低)，组件返修容易、长期耐老化性能好的特点。
本发明的技术方案是：
一种二层结构PET薄膜，所述PET薄膜3由外层1和内层2两层PET膜共挤形成；所述PET薄膜3的厚度为0.050mm～1.000mm，其中外层1厚度为0.010mm～0.120mm，内层2厚度为0.010mm～0.880mm；所述外层1表面光泽度为0～100，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层2表面光泽度为1～99，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层2表面反射率为30～99％，其中测量反射率的光线波长范围在400～1100nm。
进一步，优选的，所述PET薄膜3的厚度为0.250mm-0.320mm，其中外层1厚度为0.020mm-0.060mm，内层2厚度为0.030mm-0.300mm；所述外层1表面光泽为10～60，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层2表面光泽度为10～60，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层2表面反射率为60～99％，其中测量反射率的光线波长范围在400～1100nm。
本发明还提供了一种上述二层结构的PET薄膜组成的太阳能电池背板，所述背板9以所述二层结构的PET薄膜3为基层，在所述基层中内层2一侧涂覆一层耐候涂覆层4组成。
进一步的，所述耐候涂覆层4包括有机树脂、固化剂和无机填料。
进一步，优选的，所述耐候涂覆层4中有机树脂选自聚四氟乙烯氟碳树脂，聚二氟乙烯氟碳树脂，全氟树脂，含氟丙烯酸树脂，氟硅树脂、含羟基丙烯酸树脂，碳酸酯多元醇树脂，己内酰胺多元醇树脂，二聚酸多元醇树脂，端羟基聚丁二烯树脂，氢化双酚A环氧树脂，端羟基聚丁二烯环氧树脂，酯环族环氧树脂，二聚酸改性环氧树脂和脂肪族环氧树脂中的一种；
进一步，优选的，所述耐候涂覆层4中固化剂选自异氰酸酯系固化剂，咪唑固化剂，酰肼固化剂，胺基树脂固化剂，胺类固化剂和二聚氰胺系固化剂中的一种；
进一步，优选的，所述耐候涂覆层4中无机填料选自钛白粉、二氧化二铝、氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅、碳酸钙、炭黑、云母粉、硫酸钡、硅藻土、浮石粉、金刚石粉中一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述耐候涂覆层4中无机填料所占质量比为X，其中0＜X≤90％。
更进一步，优选的，所述耐候涂覆层4中无机填料所占质量比为X，其中
10％≤X≤70％。
进一步，优选的，所述耐候绝缘层4的厚度为0.001mm～0.030mm。
更进一步，优选的，所述耐候绝缘层4厚度为0.001mm-0.007mm。
本发明的优点是：本发明二层结构PET聚酯薄膜厚度薄，具有散热率高，反光率高，阻水率高，长期耐老化性能好等优良性能；由其与耐候涂覆层4组成的太阳能电池背板降低背板的厚度，有效提高了背板的耐热性和耐候性优良，且结构简单，容易返修。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明二层结构PET薄膜的结构示意图；
图2为本发明的太阳能电池背板结构示意图；
图3为本发明的太阳能电池背板构成的太阳能电池组件结构示意图；
其中1-外层，2-内层，3-PET薄膜，4-耐候涂覆层，5、7-EVA封装层，6-电池片，8-玻璃层，9-背板。
具体实施方式
实施例1：
本发明提供了一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板。
如图1所示为二层结构的PET薄膜结构示意图，所述PET薄膜3包括外层1和内层2两层PET膜双向拉伸共挤形成；PET薄膜3的厚度为0.320mm，其中外层1厚度为0.020mm，内层2厚度为0.300mm。外层1的表面光泽度为99，所述内层2表面光泽度为99，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为99％，其中测量反射率的光线波长范围在400～1100nm；
上述二层结构的PET薄膜3，外层1可以遮挡220-400nm紫外线99％以上，在220～400nm紫外线90KWh/m2照射后，黄变指数▽b<3；耐水解，PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，剩余断裂伸长率在10％以上，
内层2不遮挡紫外线，耐水解，PCT实验121℃，100％湿度，36小时后，内、外层单独薄膜剩余断裂伸长率均在10％以上；所述的二层结构的PET薄膜3经过PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，外观无异常，无气泡，开裂，变色，黄变指数▽b<3。
由上述两层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其结构如图2所示，二层结构的PET薄膜3作为基层，在所述基层中内层2一侧涂覆一层耐候涂覆层4即组成背板9。
上述耐候涂覆层4包括有机树脂、固化剂和无机填料。本例中，有机树脂为含羟基氟树脂中的聚四氟乙烯氟碳树脂(本例中聚四氟乙烯氟碳树脂还可以换成其他类型的含氟树脂如聚二氟乙烯氟碳树脂，全氟树脂，含氟丙烯酸树脂，氟硅树脂)，固化剂为异氰酸酯系固化剂，无机填料为钛白粉(TiO2)和硫酸钡(BaSO4)的混合物，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为70％。耐候涂覆层4的厚度为0.007mm。
上述太阳能电池背板9组装后的结构示意图如图3所示。背板9中耐候涂覆层4一侧与EVA封装层5粘结，电池片6安装在两EVA封装层5和7之间，封装层7与最外层的玻璃层8粘结完成整个太阳能电池组件的安装。
本实施例中太阳能电池背板9具有高达93％的反光率，热阻6.9m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.52)，高的耐热性能：RTI＝122℃，返修性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
实施例2：
一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板。
所述PET薄膜3包括外层1和内层2两层PET膜双向拉伸共挤形成，为进一步提高内外层遮挡子紫外线性能，外层1和内层2添加了高折射率无机填料TiO2，PET薄膜3厚度为0.260mm，外层1的厚度为0.060mm，内层2的厚度为0.200mm。外层1的表面光泽度为60，内层2的表面光泽度为60，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为90％，其中测量反射率的光线波长范围400～1100nm。
本例中二层结构PET薄膜3，其中单独的内外层均可遮挡220-400nm紫外线99％以上，在220～400nm紫外线90KWh/m2照射后，黄变指数▽b<3；耐水解，PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，剩余断裂伸长率在10％以上；所述的二层结构的PET薄膜3经过PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，外观无异常，无气泡，开裂，变色，黄变指数▽b<3。
本例中二层结构PET薄膜3组成的太阳电池背板9和背板9组装后的结构同实施例1，二层结构的PET薄膜3作为基层，在所述基层中内层2一侧涂覆一层耐候涂覆层4即组成背板9。其中本例中耐候涂覆层4中有机树脂为含羟基丙烯酸树脂，固化剂为咪唑固化剂，无机填料为二氧化硅、硅藻土以及二氧化二铝混合物，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为50％，耐候涂覆层4的厚度为0.015mm。
本实施例中太阳能电池背板9具有高达90％的反光率，热阻7.1m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.50)，高的耐热性能：RTI＝120℃，返修性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
实施例3：
一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板。
本例中二层结构PET薄膜3制备方法和结构，以及由该薄膜组成的太阳能电池背板9，背板9组装后的结构同上述实施例1。
其中为提高外层1遮挡紫外线性能，外层1添加高折射率无机填料TiO2。PET薄膜3厚度为0.050mm，外层1的厚度为0.040mm，内层2的厚度为0.010mm。外层1的表面光泽度为10，内层2的表面光泽度为90，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为90％，其中测量反射率的光线波长范围400～1100nm。
上述二层结构PET薄膜3，外层1可以遮挡220-400nm紫外线99％以上，在220～400nm紫外线90KWh/m2照射后，黄变指数▽b<3；耐水解，PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，剩余断裂伸长率在10％以上，内层2不遮挡紫外线，耐水解，PCT实验121℃，100％湿度，36小时后，内、外 层单独薄膜剩余断裂伸长率均在10％以上；所述的二层结构的PET薄膜3经过PCT实验121℃，100％湿度，60小时后，外观无异常，无气泡，开裂，变色，黄变指数▽b<3。
由其组成的太阳能电池背板9，其中耐候涂覆层中耐候涂覆层4中有机树脂为碳酸酯多元醇树脂(本例中碳酸酯多元醇树脂也可换成其他类多元醇树脂如己内酰胺多元醇树脂，二聚酸多元醇树脂)，固化剂为酰肼固化剂，无机填料为氢氧化铝、云母粉以及少量金刚石粉混合物，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为90％。耐候涂覆层4的厚度为0.03mm。
本例中上述背板9组装后，具有高达90％的反光率，热阻7.3m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.55)，高的耐热性能：RTI＝110℃，返修性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
实施例4：
一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板，本例中二层结构的PET薄膜3制备方法和结构，以及由该薄膜组成的太阳能电池背板9，背板9组装后的结构同上述实施例1。
其中，PET薄膜3厚度为1.000mm，外层1的厚度为0.120mm，内层2的厚度为0.880mm。外层1的表面光泽度为60，内层2的表面光泽度为10，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为30％，其中测量反射率的光线波长范围400～1100nm。
上述二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板9，其耐候涂覆层4中有机树脂为氢化双酚A环氧树脂(本例中氢化双酚A环氧树脂也可换成其他类环氧树脂如端羟基聚丁二烯环氧树脂，酯环族环氧树脂，二聚酸改性环氧树脂或脂肪族环氧树脂)，固化剂为胺基树脂固化剂，无机填料为滑石粉和炭黑混合物，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为10％。耐候涂覆层4的厚度为0.001mm。
本例中上述背板9组装后，具有高达88％的反光率，热阻8.0m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.50)，高的耐热性能：RTI＝110℃，返修 性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
实施例5
一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板，本例中二层结构的PET薄膜3制备方法和结构，以及由该薄膜组成的太阳能电池背板9，背板9组装后的结构同上述实施例1。
其中，PET薄膜3厚度为0.500mm，外层1的厚度为0.100mm，内层2的厚度为0.400mm。外层1的表面光泽度为5，内层2的表面光泽度为90，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为88％，其中测量反射率的光线波长范围400～1100nm。
上述二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板9，其耐候涂覆层4中有机树脂为端羟基聚丁二烯树脂，固化剂为胺类固化剂，无机填料为碳酸钙和浮石粉混合物，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为1％。耐候涂覆层4的厚度为0.001mm。
本例中上述背板9组装后，具有高达89％的反光率，热阻7.5m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.50)，高的耐热性能：RTI＝115℃，返修性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
实施例6
一种二层结构PET薄膜和由该PET薄膜组成的太阳能电池背板，本例中二层结构的PET薄膜3制备方法和结构，以及由该薄膜组成的太阳能电池背板9，背板9组装后的结构同上述实施例1或2。
其中，PET薄膜3厚度为0.500mm，外层1的厚度为0.100mm，内层2的厚度为0.400mm。外层1的表面光泽度为5，内层2的表面光泽度为90，其中测量光泽度光线投射角为60°，符合国家标准GB/T9754-2007和国际标准ISO2813：1994；内层2积分球法得出表面反射率为88％，其中测量反射率的光线波长范围400～1100nm。
上述二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板9，其耐候涂覆层4中有机树脂为二聚酸改性环氧树脂，固化剂为二聚氰胺系固化剂，无机填料为金刚石粉，其中所述耐候涂覆层中无机填料所占质量比为1％。耐候涂覆层4的厚度为0.001mm。
本例中上述背板9组装后，具有高达89％的反光率，热阻7.5m2K/W，优异的耐侯性(UV-90kwh，▽b＝0.50)，高的耐热性能：RTI＝115℃，返修性能好，无残留；相比之下，传统的太阳能电池背板的反光率仅能达到80％，热阻较高13K/m2K/W，耐候性较差(UV-90kwh，▽b＝4.9)，耐热较低，RTI＝70℃，返修难，有残留，聚烯烃薄膜层有残留在封装EVA上。
通过上述实施例可以看出，本发明中的二层结构的PET薄膜具有散热率高、反光率高，阻水率高，长期耐老化性能好等优良性能。以其为基层组成的太阳能电池背板，与现有技术相比具有更好的耐热性和耐候性，且结构简单，返修容易。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种二层结构PET薄膜，其特征在于，所述PET薄膜(3)由外层(1)和内层(2)两层PET膜共挤形成；所述PET薄膜(3)的厚度为0.050mm～1.000mm，其中外层(1)厚度为0.010mm～0.120mm，内层(2)厚度为0.010mm～0.880mm；所述外层(1)表面光泽度为0～100，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层(2)表面光泽度为1～99，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层(2)表面反射率为30～99％，其中测量反射率的光线波长范围在400～1100nm。
2.根据权利要求1所述的一种二层结构PET薄膜，其特征在于，所述PET薄膜(3)的厚度为0.050mm-0.320mm，厚度为0.020mm-0.060mm，内层(2)厚度为0.030mm-0.300mm；所述外层(1)表面光泽为10～60，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层(2)表面光泽度为10～60，其中测量光泽度光线投射角为60°；所述内层(2)表面反射率为60～99％，其中测量反射率的光线波长范围在400～1100nm。
3.如权利要求1所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，所述背板(9)以所述二层结构的PET薄膜(3)为基层，在所述基层中内层(2)一侧涂覆一层耐候涂覆层(4)组成。
4.根据权利要求3所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候涂覆层(4)包括有机树脂、固化剂和无机填料。
5.根据权利要求4所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，
所述耐候涂覆层(4)中有机树脂选自聚四氟乙烯氟碳树脂，聚二氟乙烯氟碳树脂，全氟树脂，含氟丙烯酸树脂，氟硅树脂、含羟基丙烯酸树脂，碳酸酯多元醇树脂，己内酰胺多元醇树脂，二聚酸多元醇树脂，端羟基聚丁二烯树脂，氢化双酚A环氧树脂，端羟基聚丁二烯环氧树脂，酯环族环氧树脂，二聚酸改性环氧树脂和脂肪族环氧树脂中的一种；
所述耐候涂覆层(4)中固化剂选自异氰酸酯系固化剂，咪唑固化剂，酰肼固化剂，胺基树脂固化剂，胺类固化剂和二聚氰胺系固化剂中的一种；
所述耐候涂覆层(4)中无机填料选自钛白粉、二氧化二铝、氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅、碳酸钙、炭黑、云母粉、硫酸钡、硅藻土、浮石粉、金刚石粉中一种或两种及以上的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候涂覆层(4)中无机填料所占质量比为X，其中0＜X≤90％。
7.根据权利要求4或5所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候涂覆层(4)中无机填料所占质量比为X,其中10％≤X≤70％。
8.根据权利要求3、4或5任意一项所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候涂覆层(4)的厚度为0.001mm～0.030mm。
9.根据权利要求3、4或5任意一项所述的一种二层结构PET薄膜组成的太阳能电池背板，其特征在于，优选的，所述耐候涂覆层(4)厚度为0.001mm-0.007mm。
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