太阳能电池背板用改性PVDF薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种太阳能电池背板用改性PVDF薄膜及其制备方法，该太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的组成如下：10-30重量份的聚烯烃接枝物；1-5重量份的无机填料；60-90重量份的聚偏氟乙烯。本发明的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜粘合性能好、耐老化效果好和生产成本低，其制备方法过程简单实用。

权利要求

1..一种太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，其特征在于该太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的组成如下:聚烯烃接枝物 10-30 重量份

无机填料 1-5 重量份

聚偏氟乙烯 60-90 重量份；

所述的聚烯烃接枝物的组成如下:

聚烯烃树脂 100 重量份

含氟丙烯酸单体或含氟的马来酸酐 1-5 重量份引发剂 0.01-0.1 重量份

抗氧剂 0.01-0.1 重量份；

所述的含氟丙烯酸单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸十三氟辛酯或丙烯酸十三氟辛酯或丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸

2,2,2一三氟乙酯中的一种或其中至少两种的混合物；

所述的含氟的马来酸酐为三氟甲基马来酸酐。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，其特征在于:所述的无机填料为钛或铝或锡或硅的氧化物。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，其特征在于:所述的聚偏氟乙烯为聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，其特征在于:所述的聚烯烃树脂为聚乙烯或聚丙烯或乙烯及α-烯烃的共聚物或乙烯醋酸乙烯酯共聚物。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，其特征在于:所述的引发剂为叔丁基过氧化氢或过氧化叔丁基或过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯或叔丁基异丙苯基过氧化物。

6.一种如权利要求1所述的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤如下:首先将按重量份的聚烯烃树脂、含氟丙烯酸单体或含氟的马来酸酐、引发剂和抗氧剂混合，然后经挤出机挤出成条，切粒后得到聚烯烃接枝物，再将聚烯烃接枝物干燥，然后将按重量份的聚烯烃接枝物、聚偏氟乙烯和无机填料混合，经挤出机挤出成条，干燥后，由单螺杆挤出，流延成型得到该太阳能电池背板用改性PVDF薄膜。

说明书

太阳能电池背板用改性PVDF薄膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能电池背板用改性PVDF薄膜及其制备方法，属于太阳能电池领域。

背景技术

[0002] 目前，随着不可再生资源的逐渐减少，寻找和开发新能源成为了人们不得不重视的问题。太阳能作为一种新型的绿色能源对环境没有任何污染，而且来源广泛，是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源。人们对太阳能资源的利用主要是利用太阳能硅电池进行转换，因此太阳能硅电池逐渐进入到大众的视野。商用的太阳能硅电池组件的使用寿命要求为25年，为了确保硅电池达到这么长时间的使用年限，就要严格控制各组件的质量，太阳能电池组件封装材料主要包括玻璃、热熔胶胶膜、边框、背膜和接线盒等。其中背板位于太阳能电池片的下方与连接器连接处，用于太阳能电池保护。因此在太阳能电池组件上覆一层耐候、绝缘、抗冲击性好和具有优良阻隔性能的背膜是一个非常关键的问题。聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜耐老化、阻燃、热稳定性好和绝缘性好，它是太阳能电池背板常用的材料，但是PVDF本身极强的C-F键致使它的表面亲水性较差，因此PVDF若想替代传统的TPT作为太阳能电池的背膜，必须改善其表面亲水性，提高其与背板基材之间的粘接性能。 [0003] 对于PVDF改性以提高其表面亲水性能的方法主要包括以下三种：1、共混改性，将PVDF与磺化聚苯乙烯、PEG、甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、磺化聚砜等多种聚合物进行共混改性，制备得到的共混材料具有较好的耐高温性以及较好的机械性能和化学稳定性，同时在一定程度上提高了亲水性；2、PVDF薄膜表面改性，用传统的化学处理和物理法引入官能团，包括化学处理、放射处理、等离子体处理、电晕放电处理、表面涂覆以及辐照处理等；3、通过选择分子官能团和接枝链的空间分配进行表面接枝或接枝共聚。 [0004] 中国专利200510060094.2公开了一种可与PVDF共挤出且在应力下没有发白现象的组合物，将PVDF和PMMA进行共混改性，制备得到了太阳能电池背膜，提高背膜的亲水性能，但是制备得到的背膜与背板基材之间的粘接性能还是比较差，在经过一定的耐热耐老化测试之后，会出现剥离的现象。目前市场主流的太阳能背板产品在生产的过程中，还需要在PVDF膜与背板基材之间涂覆一层胶黏剂，在一定的条件下固化，实现与背板基材之间的粘接，如中国专利200920040424.5和中国专利200920040423.0，而且生产过程中所采用的胶黏剂是一种溶剂型的，对环境有一定的污染，同时提高了劳动力成本，生产的过程比较繁琐。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种粘合性能好、耐老化效果好、生产成本低的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜。

[0006] 同时本发明还提供了一种太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的制备方法。 [0007] 实现本发明目的的技术方案是：一种太阳能电池背板用改性PVDF薄膜，该太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的组成如下：

[0008] 聚烯烃接枝物 10-30重量份

[0009] 无机填料 1-5重量份

[0010] 聚偏氟乙烯 60 -90重量份

[0011] 进一步，所述的聚烯烃接枝物的组成如下：

[0012] 聚烯烃树脂 100重量份

[0013] 含氟丙烯酸单体或含氟的马来酸酐 1~5重量份

[0014] 引发剂 0.01~0.1重量份

[0015] 抗氧剂 0.01~0.1重量份

[0016] 进一步，所述的无机填料为钛或铝或锡或硅的氧化物。

[0017] 进一步，所述的聚偏氟乙烯为聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物。 [0018] 进一步，所述的聚烯烃树脂为聚乙烯或聚丙烯或乙烯及α-烯烃的共聚物或乙烯醋酸乙烯酯共聚物。

[0019] 进一步，所述的含氟丙烯酸单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸十三氟辛酯或丙烯酸十三氟辛酯或丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯中的一种或其中至少两种的混合物。

[0020] 进一步，所述的含氟的马来酸酐为三氟甲基马来酸酐。

[0021] 进一步，所述的引发剂为叔丁基过氧化氢或过氧化叔丁基或过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯或叔丁基异丙苯基过氧化物。

[0022] 进一步，所述的氧化剂为酚类氧化剂或胺类氧化剂或亚磷酸酯类氧化剂或硫酯类氧化剂。

[0023] 进一步，实现本发明的太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的制备方法的步骤如下：首先将按重量份的聚烯烃树脂、含氟丙烯酸单体或含氟的马来酸酐、引发剂和抗氧剂混合，然后经挤出机挤出成条，切粒后得到聚烯烃接枝物，再将聚烯烃接枝物干燥，然后将按重量份的聚烯烃接枝物、聚偏氟乙烯和无机填料混合，经挤出机挤出成条，干燥后，由单螺杆挤出，流延成型得到该太阳能电池背板用改性PVDF薄膜。

[0024] 采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

[0025] 1、本发明中制备的聚烯烃接枝物的分子链上含有一定数量的含氟极性基团，与PVDF相容性优异，得到的共混材料与背板基材具有较好的粘接性能，避免了传统的涂胶的工艺；同时熔融指数在1-20g/10min之间。

[0026] 2、本发明中制备得到的聚烯烃接枝物制备方法简单，可行性好，可连续工业化生产，具有较高的接枝率。

[0027] 3、本发明中得到的改性PVDF薄膜，与PET进行淋膜复合，不需要使用胶黏剂，减少了污染，工艺简单，可以实现连续工业化生产。

附图说明

[0028] 图1为本发明的实施例一中聚乙烯接枝含氟丙烯酸的红外谱图。 具体实施方式

[0029] 为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

[0030] 实施例一

[0031] 称量100份的牌号为8008的聚乙烯、0.01份的过氧化苯甲酰（以下简称BPO）为引发剂、0.02份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂和2份的牌号为Actyflon-G04的甲基丙烯酸十二氟庚酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量24份的聚烯烃接枝物、1份的牌号为R-960的无机填料和75份的日本吴羽产的牌号为KF-850的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0032] 聚乙烯接枝含氟丙烯酸的红外谱图见图1。

[0033] 实施例二

[0034] 称量100份的牌号为8008的聚乙烯、0.02份的BPO为引发剂、0.025份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂和2份的牌号为Actyflon-G05的丙烯酸十二氟庚酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量26份的聚烯烃接枝物、1.1份的牌号为R-960的无机填料和73份的日本吴羽产的牌号为KF-850的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0035] 实施例三

[0036] 称量100份的牌号为MG70的聚乙烯、0.03份的BPO为引发剂、0.03份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂和2份的牌号为Actyflon-G06B的甲基丙烯酸十三氟辛酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量25份的聚烯烃接枝物、1.3份的牌号为R-960的无机填料和74份的美国苏威产的牌号为6008的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0037] 实施例四

[0038] 称量100份的牌号为MG70的聚乙烯、0.015份的BPO为引发剂、0.01份的德国汽巴生产的牌号为1076的抗氧剂、2份的牌号为Actyflon-G02的甲基丙烯酸六氟丁酯和2份的牌号为Actyflon-G06C的丙烯酸十三氟辛酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量30份的聚烯烃接枝物、1份的牌号为R-960的无机填料和69份的美国苏威产的牌号为3208的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0039] 实施例五

[0040] 称量100份的牌号为40-3的乙烯醋酸乙烯酯共聚物、0.01份的过氧化二异丙苯（以下简称DCP）为引发剂、0.02份的德国汽巴生产的牌号为1076的抗氧剂、1份的牌号为Actyflon-G06B的甲基丙烯酸十三氟辛酯和2份的牌号为Actyflon-G01的丙烯酸六氟丁酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量23份的聚烯烃接枝物、1.5份的牌号为R-960的无机填料和75.5份的美国苏威产的牌号为6008的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0041] 实施例六

[0042] 称量100份的牌号为40-3的乙烯醋酸乙烯酯共聚物、0.02份的DCP为引发剂、0.1份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂和2份的牌号为Actyflon-G03的甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为
1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量27.8份的聚烯烃接枝物、1.2份的牌号为R-105的无机填料和71份的美国苏威产的牌号为3208的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为
25μm）。

[0043] 实施例七

[0044] 称量100份的牌号为19-15的乙烯及α-烯烃的共聚物、0.03份的DCP为引发剂、0.1份的德国汽巴生产的牌号为1076的抗氧剂和2份的三氟甲基马来酸酐，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量29.7份的聚烯烃接枝物、1.3份的牌号为R-105的无机填料和69份的日本吴羽产的牌号为KF-850的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0045] 实施例八

[0046] 称量100份的牌号为19-15的乙烯及α-烯烃的共聚物、0.1份的DCP为引发剂、0.025份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂、0.5份的牌号为Actyflon-G04的甲基丙烯酸十二氟庚酯、0.5份的牌号为Actyflon-G05的丙烯酸十二氟庚酯、0.25份的牌号为Actyflon-G06B的甲基丙烯酸十三氟辛酯和0.25份的三氟甲基马来酸酐，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量26.5份的聚烯烃接枝物、1.5份的牌号为R-105的无机填料和72份的美国苏威产的牌号为3208的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度
140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0047] 实施例九

[0048] 称量100份的牌号为8008的聚乙烯、0.1份的BPO为引发剂、0.025份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂、0.5份的牌号为Actyflon-G05的丙烯酸十二氟庚酯、0.5份的牌号为Actyflon-G06C的丙烯酸十三氟辛酯、1.5份的牌号为Actyflon-G03的甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯和1份的三氟甲基马来酸酐，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量30份的聚烯烃接枝物、1份的牌号为R-105的无机填料和69份的美国苏威产的牌号为6008的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0049] 实施例十

[0050] 称量100份的牌号为8008的聚乙烯、0.01份的BPO为引发剂、0.03份的德国汽巴生产的牌号为1010的抗氧剂、1.5份的Actyflon-G06B的甲基丙烯酸十三氟辛酯和1份的三氟甲基马来酸酐，并将它们混合，混合的方式是机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分钟，然后在挤出机中挤出成条，挤出温度为160-190℃，螺杆转速为40r/min。经切粒后得到聚烯烃接枝物，置于烘箱中80℃烘干水分，然后称量29.5份的聚烯烃接枝物、1.5份的牌号为R-105的无机填料和69份的日本吴羽产的牌号为KF-850的聚偏二氟乙烯进行混合，混合的方式为机械搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为1分，然后挤出机挤出成条，挤出温度为140-190℃，螺杆转速为40r/min，将造好的粒料置于烘箱中80℃烘干水分，由单螺杆挤出流延成型，挤出温度140-190℃，螺杆转速为30r/min，流延得到改性PVDF薄膜（厚度为25μm）。

[0051] 测试样品的准备：

[0052] 1、接触角测试

[0053] 将本发明制备的改性PVDF薄膜，裁取50mm×50mm的正方形试样，采用德国OCA20型表面接触角测试仪进行测试，在环境温度和湿度下，测定薄膜表面不同位置处水的静态接触角，液滴体积为3μl，至少5个读数点取算术平均值，其结果见表3。

[0054] 2、层间剥离强度测试（GB/T 8808-1988）

[0055] 一般用于太阳能电池背板的基材为聚酯，主要为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）等。在本发明中，主要采用聚对苯二甲酸乙二酯作为基材进行层间剥离强度的测试，采用淋膜的工艺，将PET淋膜在改性的PVDF薄膜上。常温静置一天后，裁取宽度15.0±0.1mm，长度200mm的样条，将样品宽度方向的两端除去50mm，沿样品宽度方向均匀裁取纵、横试样各5条。淋膜方向为纵向。沿试样长度方向将PVDF薄膜与PET基材预先剥开50mm,剥开部分不能有明显的损伤，其结果见表3。测试条件：23±2℃、相对湿度45-55%的环境中放置4h以上，速度100±50mm/min。层间剥离强度测试在ZWICK 54万能试验机上进行。

[0056] 3、耐湿热老化试验（双八五试验）

[0057] 一般用于太阳能电池背板的基材为聚酯，主要为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）等。在本发明中，主要采用聚对苯二甲酸乙二酯作为基材进行耐湿热老化试验，采用淋膜的工艺，将PET淋膜在改性的PVDF薄膜上，经过试验后看PVDF有无明显脱层和黄变现象，其结果见表3。试验条件为：温度85℃、RH85%；时间为2000h。

[0058] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0059] 表1:实施例1~10中聚烯烃接枝物的组成份量表

[0060]

[0061] 表2：实施例1~10中太阳能电池背板用改性PVDF薄膜的组成份量表[0062]

[0063] 表3：实施例1~10中三种性能测试的数据表

[0064]