一種阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜，包括耐候?qū)?、基材和粘接層，所述耐候?qū)邮怯勺枞夹苑鷺?shù)脂和固化劑組成的涂布液涂布在基材表面固化得到，該阻燃性氟樹(shù)脂為五元共聚物，并采用以下A、B、C、D、E五種單體進(jìn)行聚合:A：F2C=CC1F，B：CH2=CHCOOCH2CH3,C：CH2=CH(CH2)nOH,其中n=2?10，DzCHfCHORi，其中，Ri=乙基、異丙基、正丁基、異丁基，E:乙烯基籠型倍半硅氧烷，其中，五種單體、乳化劑、7尺、引發(fā)劑的重量份比為：A：B：C：D:E:水：乳化劑:引發(fā)劑=50?90：5?10:5?20:40?80:3?11:150?250:1?6:0.2?2。該太陽(yáng)能電池的阻燃性能優(yōu)異，其FSI小于100，并達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的HB級(jí)，并且在滿足阻燃性能要求的同時(shí)，其耐候性、耐濕熱老化性能更穩(wěn)定、更均勻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新能源領(lǐng)域，特別涉及一種阻燃性能優(yōu)異的太陽(yáng)能電池背膜。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為傳統(tǒng)電能生產(chǎn)方法的綠色替代方案，光伏電池組件被用來(lái)利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電 能。光伏電池組件是由各種半導(dǎo)體元件系統(tǒng)組裝而成，因而必須加以保護(hù)，以減少環(huán)境作用 如濕氣、氧氣和紫外線對(duì)組件的影響和破壞。光伏電池組件通常采用的是在硅片兩側(cè)層壓 貼附玻璃或塑料薄膜保護(hù)層的結(jié)構(gòu)，在光伏組件的所有封裝材料中，玻璃、硅片、鋁框等均 具有阻燃性能，同時(shí)日益嚴(yán)格的防火安全標(biāo)準(zhǔn)要求光伏組件中塑料部分也應(yīng)具有一定的阻 燃性能，目前組件廠家已經(jīng)明確提出，需要對(duì)太陽(yáng)能電池背膜的火焰蔓延指數(shù)（FSI)進(jìn)行控 制，要求FSI小于100。目前光伏組件中具有優(yōu)良耐候性、抗紫外性能和耐濕熱性能的太陽(yáng) 能電池背板不能滿足防火要求。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)?01210254023. 6的中國(guó)專(zhuān)利提出了"一種環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜"，該背 膜具有高耐候和環(huán)保性能，但是該專(zhuān)利提供的背膜的阻燃效果較差，其火焰蔓延指數(shù)FSI 大于100、同時(shí)也達(dá)不到UL94標(biāo)準(zhǔn)的HB級(jí)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種阻燃性能優(yōu)異 的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜，其FSI小于100,并達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的HB級(jí)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，包括耐候?qū)?、基材和粘接層，所述耐候?qū)?是由阻燃性氟樹(shù)脂和固化劑組成的涂布液涂布在基材表面固化得到，所述阻燃性氟樹(shù)脂為 五元共聚物，采用以下A、B、C、D、E五種單體進(jìn)行聚合： A ： F2C=CClF, B ： CH2=CH COOCH2CH3, (：:012=01(012)11〇!1，其中11=2?10， D: CH2=CHOR1，其中，R1=乙基、異丙基、正丁基、異丁基， E :乙烯基籠型倍半硅氧烷， 五種單體、乳化劑、水、引發(fā)劑的重量份比為：A :B :C :D :E :水：乳化劑：引發(fā)劑=50? 90 :5 ?10 :5 ?20 :40 ?80 :3 ?11 :150 ?250 :1 ?6 :0· 2 ?2。
[0006] 上述阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，所述乳化劑是全氟表面活性劑和非 氟表面活性劑的混合物。
[0007] 上述阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，所述引發(fā)劑是過(guò)氧化二烷基酰類(lèi)、 過(guò)氧化新癸酸酯類(lèi)、全氟過(guò)氧化物或過(guò)硫酸鉀。
[0008] 上述阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，所述固化劑是水性脂肪族異氰酸酯 固化劑。
[0009] 上述阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，所述耐候?qū)拥暮穸葹?5?30 μ m。
[0010] 上述阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背板，所述粘接層的厚度為5?30 μ m。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)單體種類(lèi)的選擇和用量的調(diào)整，得到具有阻燃性能 的阻燃性氟樹(shù)脂，由它和固化劑組成的涂布液固化得到的背膜，阻燃性能優(yōu)異，其FSI小于 100,并達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的HB級(jí)。在滿足背膜阻燃性能要求的同時(shí)，其耐候性、耐濕熱老化性 能更穩(wěn)定、更均勻。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明提供的背膜包括耐候?qū)印⒒暮驼辰訉?，其中的耐候?qū)邮怯勺枞夹苑鷺?shù)脂 和固化劑組成的涂布液涂布在基材表面固化得到。
[0013] 為滿足背膜對(duì)阻燃性能的要求，阻燃性氟樹(shù)脂的選擇尤其重要，本發(fā)明中的阻燃 性氟樹(shù)脂為五元共聚物，采用以下A、B、C、D、E五種單體進(jìn)行聚合： A ： F2C=CClF, B ： CH2=CH COOCH2CH3, (：:012=01(012)11〇!1，其中11=2?10， D: CH2=CHOR1，其中，R1=乙基、異丙基、正丁基、異丁基， E :乙烯基籠型倍半硅氧烷， 五種單體、乳化劑、水、引發(fā)劑的重量份比為：A :B :C :D :E :水：乳化劑：引發(fā)劑=50? 90 :5 ?10 :5 ?20 :40 ?80 :3 ?11 :150 ?250 :1 ?6 :0· 2 ?2。
[0014] 其中，三氟氯乙烯中由于氯元素的存在，使氟樹(shù)脂本身具有了一定的阻燃效果，但 涂層仍不能滿足背膜的阻燃要求，所以在聚合時(shí)加入了乙烯基籠型倍半硅氧烷，將籠型倍 半硅氧烷引入到氟樹(shù)脂分子鏈中，使得氟樹(shù)脂具有了明顯的阻燃效果；烯烴基醇的作用是 使得分子鏈中具有大量的可反應(yīng)官能團(tuán)-0H，提高氟樹(shù)脂與基材間的附著能力；丙烯酸乙 烯酯的作用是使得合成的氟樹(shù)脂水解后分子鏈中具有可反應(yīng)的官能團(tuán)-C00H，使涂層交聯(lián) 的更充分，耐老化性能更優(yōu)；乙烯基醚的作用使得氟樹(shù)脂分子具有一定的柔順性，如果分子 鏈太硬，太陽(yáng)能電池背板在彎折試驗(yàn)中，涂層會(huì)有開(kāi)裂的危險(xiǎn)。
[0015] 阻燃性氟樹(shù)脂的制備可以采用公知的方法進(jìn)行制備，如中國(guó)專(zhuān)利02109089. 0公 開(kāi)的制備方法，具體按以下方法進(jìn)行制備： 1. 按比例將乳化劑和1/3份水混合均勻得到乳化劑水溶液，備用； 2. 按比例將引發(fā)劑和2/3份水混合均勻得到引發(fā)劑水溶液，均分I、II、III三份，備 用； 3. 將A、B、C、D、E五個(gè)單體和3/4份乳化劑水溶液混合均勻得乳化單體，備用； 4. 在高壓反應(yīng)釜中加入1/4份乳化劑水溶液和PH值調(diào)節(jié)劑水溶液，經(jīng)脫氣、充氮?dú)狻⒚?氣后，取1/3份乳化單體加入到反應(yīng)釜中，攪拌升溫到60°C后，加入引發(fā)劑水溶液I，開(kāi)始聚 合，通過(guò)降溫措施使液溫保持在60?70°C，反應(yīng)平穩(wěn)后加入2/3份乳化單體和引發(fā)劑水溶 液II，3?3. 5小時(shí)滴加完畢，通過(guò)降溫措施使液溫保持在70?90°C 0. 5小時(shí)后將引發(fā)劑 水溶液ΠΙ加入到反應(yīng)釜中繼續(xù)反應(yīng)10小時(shí)，冷卻、出料得到阻燃性氟樹(shù)脂。
[0016] 制備氟樹(shù)脂時(shí)的乳化劑可以是全氟表面活性劑，也可以是非氟表面活性劑，考慮 成本因素及合成效率，本發(fā)明中的乳化劑選用全氟表面活性劑和非氟表面活性劑混合物； 引發(fā)劑采用過(guò)氧化二烷基酰類(lèi)、過(guò)氧化新癸酸酯類(lèi)、全氟過(guò)氧化物、過(guò)硫酸鉀中的一種。
[0017] 涂布液中除阻燃性氟樹(shù)脂外，還需加入固化劑進(jìn)行交聯(lián)固化，固化劑選自市售的 水性脂肪族異氰酸酯固化劑。
[0018] 本發(fā)明中的耐侯層的厚度控制在15?30 μ m，當(dāng)厚度低于15 μ m時(shí)，達(dá)不到耐候和 阻燃效果；當(dāng)厚度高于30 μ m時(shí)，造成涂層的化工成本提高。
[0019] 粘接層可以采用公知的丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、含氟樹(shù)脂等直接涂布到基材上而 得到，也可以使用膠粘劑復(fù)合聚醋酸乙烯膜、聚乙烯醇縮丁醛膜、烯烴類(lèi)聚合物膜、PVDF膜、 PVF膜等而得到；本發(fā)明中粘接層的厚度控制在5?30 μ m，當(dāng)厚度低于5 μ m時(shí)，粘接層經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的濕熱老化后會(huì)后，其粘接強(qiáng)度下降明顯，影響到背膜的使用壽命；當(dāng)厚度高于 30 μ m時(shí)，在火焰蔓延指數(shù)的測(cè)試中，粘接層釋放的熱量偏高。
[0020] 用于太陽(yáng)能電池背膜的基材是聚酯，例如，它可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET) 樹(shù)脂、聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯（PEN)樹(shù)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)，最佳選擇為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)薄膜。根據(jù)太陽(yáng)能電池背膜的用途 不同，可選擇不同厚度、不同顏色的基材。
[0021] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022] 實(shí)施例1 阻燃性氟樹(shù)脂制備：

【權(quán)利要求】
1. 一種阻燃性能優(yōu)異的環(huán)保型太陽(yáng)能電池背膜，包括耐候?qū)?、基材和粘接層，其特征?于，所述耐候?qū)邮怯勺枞夹苑鷺?shù)脂和固化劑組成的涂布液涂布在基材表面固化得到，所述 阻燃性氟樹(shù)脂為五元共聚物，采用以下A、B、C、D、E五種單體進(jìn)行聚合： A ： F2C=CClF, B ： CH2=CH COOCH2CH3, (：:012=01(012)11〇!1，其中11=2?10， D: CH2=CHOR1，其中，R1=乙基、異丙基、正丁基、異丁基， E :乙烯基籠型倍半硅氧烷， 五種單體、乳化劑、水、引發(fā)劑的重量份比為：A :B :C :D :E :水：乳化劑：引發(fā)劑=50? 90 :5 ?10 :5 ?20 :40 ?80 :3 ?11 :150 ?250 :1 ?6 :0· 2 ?2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池背膜，其特征在于，所述乳化劑是全氟表面活性 劑和非氟表面活性劑的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池背膜，其特征在于，所述引發(fā)劑是過(guò)氧化二烷基 酰類(lèi)、過(guò)氧化新癸酸酯類(lèi)、全氟過(guò)氧化物或過(guò)硫酸鉀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池背膜，其特征在于，所述固化劑是水性脂肪族異 氰酸酯固化劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池背膜，其特征在于，所述耐候?qū)拥暮穸葹?5? 30 μ m〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池背膜，其特征在于，所述粘接層的厚度為5? 30 μ m〇
【文檔編號(hào)】C09D127/12GK104218111SQ201410408632
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】張學(xué)建, 張伊瑋, 柳青 申請(qǐng)人:樂(lè)凱膠片股份有限公司