太陽能電池背板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽能電池背板，特別涉及一種耐候性好、與EVA封裝膠膜粘結(jié) 性、阻燃性優(yōu)異的太陽能電池背板。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，作為綠色能源的代表，太陽能發(fā)電越來越受到人們的矚目。目前，太陽能 的應(yīng)用主要是利用太陽發(fā)電組件將太陽能轉(zhuǎn)換成電能加以利用，太陽能發(fā)電組件主要由前 板、封裝材料、晶硅電池片、背板組成。太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對(duì)電池片起保 護(hù)和支撐作用，因此必須具有可靠的電氣絕緣性、良好的力學(xué)性能、水氣阻隔性能以及耐候 性能。
[0003] 太陽能電池背板主要由三層結(jié)構(gòu)組成，由外到內(nèi)依次為耐候?qū)?，絕緣層，粘結(jié) 層。由于組件廠商對(duì)電池組件的使用壽命要求越來越高，具有高耐候性的雙面含氟背 板成了順應(yīng)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。雙面復(fù)合氟膜（TPT、KPK)背板制造成本高，而且氟膜作為粘 結(jié)層，其與EVA封裝膠膜的粘結(jié)性能差，因此涂布型的含氟粘結(jié)層成為背板廠家關(guān)注的焦 點(diǎn)。但是，涂布型的含氟粘結(jié)層中由于含有氟碳樹脂而與EVA封裝膠膜的粘結(jié)強(qiáng)度不夠，不 能滿足太陽能電池背板的要求。解決這一問題的技術(shù)手段主要有兩種，其一，氟碳樹脂與丙 烯酸類樹脂或改性聚酯類樹脂混合使用，這種措施使太陽能電池背板的阻燃性能降低；其 二，對(duì)粘結(jié)層進(jìn)行電暈處理，使粘結(jié)層表面的極性官能團(tuán)增加，從而增大與EVA封裝膠膜的 粘結(jié)力。所述技術(shù)存在時(shí)效性差，工藝繁瑣等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種與絕緣層附著性優(yōu)良、與EVA封裝膠 膜粘接性能良好，阻燃性及耐侯性優(yōu)良的太陽能電池背板。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種太陽能電池背板，包括耐候?qū)?、絕緣層和粘結(jié)層，所述粘接層是由氟碳樹脂與異氰 酸酯加熱固化而成的高耐候、高阻燃涂層，其包括：氟碳樹脂、異氰酸酯和功能型偶聯(lián)劑，所 述粘結(jié)層中氟碳樹脂中羥基和異氰酸酯中的異氰酸基團(tuán)的摩爾比為〇. 6~1. 5,優(yōu)選0. 8~ 1. 1，功能型偶聯(lián)劑占氟碳樹脂重量份的〇. 1%~10%，優(yōu)選〇. 3%~5%， 上述太陽能電池背板，所述功能型偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，鋯酸酯偶聯(lián) 劑，鋁-鋯酸酯偶聯(lián)劑及鋁-鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
[0006] 上述太陽能電池背板，所述功能型偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑，其通式為下述通式（1) 或通式（2)所示結(jié)構(gòu)中的一種或幾種。
[0007] 式中：m=l~3，n=4_m ; R1=-Me, -Et，-/Pr，_/?Bu，-iBu ; X=酰基，磷酸基，磺酸基，焦磷酸基； R2=碳原子數(shù)大于8的長鏈烴基。
[0008] 上述太陽能電池背板，所述氟碳樹脂選自含羥基或氨基改性的四氟乙烯-乙烯基 醚共聚物、四氟乙烯-乙烯基酯共聚物、三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物、三氟氯乙烯-乙 烯基酯共聚物、聚氟乙烯（PVF)、聚偏氟乙烯（PVDF)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物 (PFA)中的一種或兩種以上混合物。
[0009] 上述太陽能電池背板，所述異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異 氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯三聚體、二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體、甲苯二異氰酸 酯二聚體、異佛爾酮二異氰酸酯二聚體、六亞甲基二異氰酸酯二聚體或二苯基甲烷二異氰 酸酯二聚體的一種或兩種以上的混合物。
[0010] 上述太陽能電池背板，所述氟碳樹脂粘結(jié)層厚度為3 μπι~20 μπι。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1. 本發(fā)明中太陽能電池背板的粘結(jié)層的樹脂為氟碳樹脂，不含有其他樹脂，因而具有 高耐候性，高阻燃性； 2. 本發(fā)明中太陽能電池背板的粘結(jié)層中使用的功能型偶聯(lián)劑能顯著提高氟碳樹脂與 EVA封裝膠膜之間的剝離力，無需對(duì)固化好的粘結(jié)涂層做后續(xù)處理，在保證了高粘結(jié)性能的 前提下，簡(jiǎn)化了制備工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 通常，太陽能電池背板的粘結(jié)層，在保證與EVA封裝膠膜具有優(yōu)良的粘結(jié)性的同 時(shí)，還需兼顧優(yōu)異的耐候性和阻燃性，因而粘結(jié)層的樹脂選用了氟碳樹脂，然而氟碳樹脂中 C-F的鍵能大，太陽能電池背板粘結(jié)層與EVA封裝膠膜在層壓過程中，高溫會(huì)引發(fā)EVA封裝 膠膜中過氧化物裂解產(chǎn)生自由基，所述自由基很難引發(fā)C-F鍵及其周圍-CH產(chǎn)生自由基，發(fā) 生后續(xù)鏈反應(yīng)，因此氟碳粘結(jié)層難以通過EVA封裝膠膜中的過氧化物實(shí)現(xiàn)與EVA分子間形 成化學(xué)鍵，實(shí)現(xiàn)粘結(jié)同時(shí)氟碳樹脂的極性較弱，與EVA封裝膠膜中的EVA分子間作用力小， 因此，氟碳樹脂制備的粘結(jié)層與EVA封裝膠膜的粘結(jié)力小，不能滿足太陽能電池背板粘結(jié) 層要求。
[0013] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在氟碳樹脂中添加功能型偶聯(lián)劑，制備的粘結(jié)層能夠滿足太陽能電 池背板粘結(jié)層的要求。本發(fā)明所選用的功能型偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，鋯 酸酯偶聯(lián)劑，鋯鋁酸酯偶聯(lián)劑及鋁-鈦復(fù)合偶聯(lián)劑，通過結(jié)構(gòu)分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這五類功能 型偶聯(lián)劑含有與氟碳樹脂中活性官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，同時(shí)含有與EVA封裝膠膜中 EVA分子通過過氧化物形成化學(xué)鍵以及與EVA分子發(fā)生纏繞作用的長鏈有機(jī)官能團(tuán)，從而 能實(shí)現(xiàn)使不同極性的氟碳樹脂與EVA分子間的作用力增大的效果。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的鈦酸酯偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)如通式（1)或通式（2)所示，當(dāng)m=l~3時(shí)，小分 子的烷氧基與氟碳樹脂中的羥基發(fā)生酯交換反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了氟碳樹脂與偶聯(lián)劑的連接，同時(shí)， 鈦酸酯偶聯(lián)劑中的-X為羰基、磷酸基、焦磷酸基或磺酸基，與其相連的α-c在層壓過程中 通過與EVA分子中的有機(jī)過氧化物作用形成自由基，與EVA分子形成化學(xué)鍵，-R2為碳原子 數(shù)為大于8的長鏈烴基，可以與EVA高分子發(fā)生彎曲纏結(jié)作用，從而在界面間起到了"橋梁" 的作用，若-R2烴基碳鏈的碳原子數(shù)小于8,與EVA分子的纏繞作用弱，表現(xiàn)出剝離力偏低； 當(dāng)m=4, n=0時(shí)，沒有與EVA分子交聯(lián)的有機(jī)長鏈官能團(tuán)，起不到增大界面粘結(jié)力的作用；當(dāng) m=4, n=2時(shí)，即為配位型鈦酸酯(不能用下通式表示)，同樣不具有提高與EVA封裝膠膜粘結(jié) 力的作用，因?yàn)殁佋又行囊雅湮伙柡投意佋痈浇臻g位阻大，不容易與氟碳樹脂中 的羥基發(fā)生酯交換反應(yīng)；
R1=-Me, _Et，_/Pr，_/?Bu，-/Bu ; X=?；?，磷酸基，磺酸基，焦磷酸基； R2=碳原子數(shù)大于8的長鏈烴基。
[0015] 適用于本發(fā)明的功能型偶聯(lián)劑的添加量為氟碳樹脂重量的〇. 1%~1〇%，優(yōu)選〇. 3%-5%， 若添加量低于〇. 1%，不能起到很好的粘結(jié)作用；若添加量大于10%，功能型偶聯(lián)劑將會(huì)降低 粘結(jié)涂層與基材的附著力，表現(xiàn)在與EVA封裝膠膜進(jìn)行剝離試驗(yàn)時(shí)粘結(jié)涂層殘留在EVA封 裝膠膜上，造成使用所述太陽能電池背板返修組件外觀良品率降低。
[0016] 適用本發(fā)明的溶劑可以選擇丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁酮中的一種或幾 種。
[0017] 本發(fā)明中，異氰酸酯中的異氰酸基團(tuán)與氟碳樹脂中的羥基的摩爾比為0.6~1.5， 優(yōu)選：0. 8~1. 1。若異氰酸基團(tuán)和羥基的摩爾比低于0. 6,氟碳樹脂中的羥基反應(yīng)不完 全，導(dǎo)致粘結(jié)涂層的交聯(lián)密度低，粘結(jié)涂層的成膜性能較差，在進(jìn)行與EVA封裝膠膜的剝離 試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)涂層殘留在EVA封裝膠膜上，太陽能電池背板的完整性易受到破壞，造 成使用所述太陽能電池背板返修組件外觀良品率降低，而且會(huì)降低粘結(jié)涂層的耐濕熱老化 性能；若異氰酸基團(tuán)和羥基的摩爾比高于1.5,則未反應(yīng)的異氰酸酯基團(tuán)會(huì)與空氣中的水 分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致粘結(jié)涂層固化交聯(lián)密度較高，粘結(jié)涂層較硬，在進(jìn)行與EVA封裝膠膜的剝 離試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)涂層殘留在EVA封裝膠膜上，太陽能電池背板背板的完整性同樣易受到破 壞，造成使用所述太陽能電池背板返修組件外觀良品率降低。
[0018] 本發(fā)明中，粘結(jié)涂層的厚度范圍為3 μπι~20 μπι。當(dāng)粘結(jié)涂層厚度小于3 μπι時(shí)， 粘結(jié)涂層對(duì)絕緣層的保護(hù)不足，不能起到完全屏蔽紫外光的作用；當(dāng)粘結(jié)涂層的厚度大于 20 μ m時(shí)，粘結(jié)涂層的成本增加，且粘結(jié)涂層在干燥過程中容易出現(xiàn)表干里不干現(xiàn)象，影響 粘結(jié)涂層的表觀甚至性能。
[0019] 本發(fā)明中的絕緣層可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)樹脂、聚對(duì)萘二甲酸乙二 醇酯（PEN)樹脂等構(gòu)成的單層或多層薄膜。從熱穩(wěn)定性、電絕緣性、成本等評(píng)價(jià)，本發(fā)明優(yōu) 選選擇聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)薄膜作為絕緣層。根據(jù)太陽能電池背板的用途不同， 可選擇不同厚度、不同顏色的絕緣層 本發(fā)明的耐候?qū)涌梢允欠紭渲?、丙烯酸樹脂、聚氨酯和聚酯類涂層中的一種，或者為 聚氟乙烯膜（PVF)、聚偏氟乙烯膜（PVDF)、聚四氟乙烯-乙烯共聚物膜（ETFE)、中的一種。
[0020] 本發(fā)明各涂層的涂布方式采用公知的涂布方式，公知的涂布方法包括但不限于浸 涂、輥涂、噴涂、微凹版等。
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實(shí)施 方式及保護(hù)范圍并不限于此。
[0022] 實(shí)施例1 在一廣口容器中加入200g氟碳樹脂GK 570 (大金氟化工制，OH值為60mgK0H/g)，20g HDI 三聚體N 3300(德國 Bayer Material science 制），60g 乙酸乙酯，0.06g欽酸酯 LD 144 礙州立達(dá)樹脂有限公司制)，攪拌20min，過濾，得到粘結(jié)層涂布液。
[0023] 在已清潔并電暈處理的PE