專利名稱：太陽能電池組件的背板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池組件的背板，更具體地，涉及一種背板，其具有與氟涂層的提高的粘合性和降低的生產成本，與常規(guī)方法相比，所述背板通過經由涂布將氟涂層涂到聚酯膜而制成，在所述常規(guī)方法中，由包括PVF (聚氟乙烯)膜/PET膜/PVF (聚氟乙烯)膜(“TPT類型”)的層壓件形成背板，該方法利用粘合劑將這些膜彼此粘合并層壓。
背景技術：
用于太陽能發(fā)電的太陽能電池由硅或其它各種化合物構成，并且成為太陽能電池形式以產生電能。然而，由于一個太陽能電池不能提供足夠的能量，因此應該將多個電池布 置為串聯(lián)或并聯(lián)，這種布置一般被稱作“太陽能電池組件”。通過按相繼順序層壓背板、EVA、太陽能電池、EVA和玻璃層來制造太陽能電池組件。背板是用于形成組件底部的材料并且通常由TPT類型材料制成，用作電流通路的帶狀物由涂覆有銀或錫鉛的銅材料制成。太陽能電池組件的背板是位于太陽能電池組件背面上的重要材料(作為最外層)，因為它保護電池。由于需要諸如耐用性、不受天氣影響的能力、絕緣、防水性能等各種特征，因此通常通過將氟膜和PET膜層壓來制造背板。關于這點，氟膜可以具有良好的不受天氣影響的能力和耐用性。目前，通常使用DuPont在1961年研制的由PVF樹脂制成的聚氟乙烯膜。然而，由于聚氟乙烯膜供應不足，一些廠商使用諸如PET的其它膜替代聚氟乙烯膜。在衛(wèi)星中使用的另一種太陽能電池材料EVA通過NASA(NationalAeronautics andSpace Administration,美國國家航空航天局)和DuPont的聯(lián)合開發(fā)在1970年被創(chuàng)造出。EVA目前被用作太陽能電池的標準密封材料。在此領域，日本公司三井(Mitsui)化學(普利司通)占據(jù)全球市場的70%或更多。密封材料用于密封單個電池并且對太陽能電池內的單個電池進行填充，并且具有優(yōu)異的強度、透明度和絕緣性能。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜由具有預定厚度和物理特性的平面塑料膜制成，并且表現(xiàn)出足夠形成背板的基本框架的高強度。此材料具有優(yōu)異的物理、化學、機械和/或光學特性，從而應用于很大范圍，包括例如，食品包裝、辦公用品、先進的電和電子產品，諸如半導體或顯示器等。由于耐用性和不受天氣影響的能力高，近來使用PET膜作為太陽能電池的背板有所增加。此外，可以利用含鐵量下降的玻璃，來防止光反射。根據(jù)常規(guī)方法，需要通過聚氟乙烯膜和PET膜層壓TPT類型背板，聚氟乙烯膜和PET膜通過利用粘合劑粘附在所述背板上，并且，為了將EVA膜作為密封材料粘附到背板上，額外需要通過利用聚氨酯粘合劑等將EVA膜粘附到背板的過程。然而，聚氟乙烯膜價格昂貴，甚至占背板總生產成本的80%或更多，因此導致背板價格升高
發(fā)明內容
技術問題大量研究結果表明，為了解決上述過程中由于多階段地應用粘合劑而導致的常規(guī)問題并且為了克服由使用聚氟乙烯膜導致的價格升高，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果經由離線涂布(Off-line coating)將氟涂布組合物涂到聚酯膜，以形成替代現(xiàn)有聚氟乙烯膜層的氟涂層，則可以有利地減少過程和降低成本，由此實現(xiàn)本發(fā)明。另外，為了提高氟涂層和聚酯膜之間的粘合性，已經發(fā)現(xiàn)當在聚酯膜的一側或兩側上形成容易粘合的亞克力涂層時，可以提高氟涂層和聚酯膜之間的粘合性并且基于上述發(fā)現(xiàn)完成本發(fā)明。具體地，已經發(fā)現(xiàn)，如果在生產聚酯膜期間通過在線涂布(in-linecoating)形成容易粘合的亞克力涂層，則可以提高亞克力涂層和聚酯膜之間的粘合性，由此完成本發(fā)明。
就是說，本發(fā)明的一個目的是研制可替代現(xiàn)有太陽能電池組件背板中使用的由聚氟乙烯膜/PET膜/聚氟乙烯膜構成的層壓結構中的聚氟乙烯膜的氟涂布合物，由此降低產品價格。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過形成容易粘合的亞克力涂層而具有優(yōu)異粘合性的背板膜，以便提高氟涂布組合物和聚酯膜之間的粘合性。技術方案為了解決上述問題，在一個總的方面，本發(fā)明的特征在于，利用具有優(yōu)異物理特性的氟涂布組合物通過離線涂布形成氟涂層，從而用氟涂層替代包括聚氟乙烯膜/PET膜/聚氟乙烯膜的常規(guī)層壓結構中的聚氟乙烯膜。然而，在通過離線涂布將氟涂布組合物涂到PET膜的情形中，粘合性會降低，從而導致分層。因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在PET膜制造過程中的拉伸期間通過經由在線涂布涂水可分散的組分(乳劑)可以提高氟涂層的粘合性，以便在PET膜上形成容易粘合的亞克力涂層，同時減小涂布厚度。由此，完成本發(fā)明。更具體地，本發(fā)明提供一種太陽能電池組件的背板，所述背板包括聚酯膜層，該聚酯膜層具有在其一側或兩側上形成的容易粘合的亞克力涂層；以及氟涂層，該氟涂層是通過將氟涂布組合物涂到所述亞克力涂層的上側而制備的，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂。本發(fā)明還提供一種制造太陽能電池組件的背板的方法，所述方法包括a)通過將聚酯樹脂熔化擠出制備聚酯板山)沿縱向拉伸所述聚酯板；c)將亞克力乳劑涂到沿縱向拉伸的所述聚酯膜的一側或兩側，以形成容易粘合的亞克力涂層，然后沿橫向拉伸經涂布的聚酯膜，所述亞克力乳劑含有2至IOwt. %的亞克力粘合劑樹脂、O. 2至4wt. %的基于三聚氰胺的交聯(lián)劑、O. 02至O. 5wt. %的固化催化劑以及余量的水至IOOwt. % ;d)對雙軸向拉伸的聚酯膜進行熱定型；以及e)通過離線涂布，將氟涂布組合物涂到所述容易粘合的亞克力涂層的上側，以形成氟涂層，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂。下面將詳細描述本發(fā)明。本發(fā)明的聚酯膜可以通過使用聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)等來形成。本發(fā)明生產期間通過在線涂布在聚酯膜一側或兩側上形成容易粘合的亞克力涂層。本發(fā)明可以使用容易粘合的亞克力涂層在聚酯膜上形成氟涂層。所述容易粘合的亞克力涂層可以具有50至300nm的干涂層厚度，以提供優(yōu)異的粘合性。所述容易粘合的亞克力涂層優(yōu)選由含有2至IOwt. %的亞克力粘合劑樹脂的基于亞克力的乳劑、O. 2至4wt. %的基于三聚氰胺的交聯(lián)劑、O. 02至O. 5wt. %的固化催化劑以及欲到達IOOwt. %的剩余量的水制備。亞克力粘合劑樹脂可以包括諸如甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate)，甲基丙烯酸乙酯(ethylmethacrylate),甲基丙烯酸異丁酯(isobutylmethacrylate),甲基丙烯酸正丁基甲酯(normal butylmethylmethacrylate),丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物或三元共聚物。亞克力粘合劑樹脂可以是市場中可商業(yè)獲得的亞克力粘合劑，例如二液型粘合劑Primal-1018或單液型粘合劑Primal-3208 (DowCo.)等。上述含量范圍表示固體狀態(tài) 的含量，即固體含量。在后處理期間，基于三聚氰胺的交聯(lián)劑可以增大亞力克粘合劑的交聯(lián)密度，提高其與聚酯膜的緊密粘合、其與氟涂層的粘合性。更具體地，優(yōu)選使用甲氧甲基羥甲基三聚氰胺(methoxymethyl methylol melamine),并且其含量范圍為0. 2至4wt. %。更優(yōu)選地，所述含量范圍為0. 5至3wt. %。此外，固化催化劑可以包括硫氰酸銨。固化催化劑的含量范圍可以為0.02至
0.5wt. %，以便提高亞克力粘合劑的固化程度。根據(jù)本發(fā)明，氟涂層用于替代由聚氟乙烯(PVF)構成的氟膜并且通過經由離線涂布將氟涂布組合物涂到容易粘合的亞克力涂層的上側，然后對其進行干燥而形成。本發(fā)明的氟涂布組合物可以包括從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂以及二氧化鈦。氟樹脂可以是聚偏二氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯等，但是不特定限制于此，只要氟樹脂可溶于溶劑中并且可用于離線涂布即可。氟樹脂的含量可以為氟涂布組合物總重量的10至30wt. %，以便提供適合的干涂層厚度。二氧化鈦可以是粒徑為150至300nm的金紅石型二氧化鈦，以實現(xiàn)優(yōu)異的UV屏蔽性能。金紅石型二氧化鈦的含量范圍可以為氟樹脂量的30至40wt. %。就是說，優(yōu)選使用占氟涂布組合物總重量的3至12wt. %的金紅石型二氧化鈦。為了通過離線涂布涂氟涂布組合物，在溶劑等中溶解氟涂布組合物之后可以使用樹脂。可使用的溶劑可以包括基于碳氫化合物的溶劑、基于酮的溶劑等。優(yōu)選使用二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-卩比咯燒酮(N-methyl-2-pyrrolidone)等。這種離線涂布方法可以包括棍式涂布、鑄模涂布、逗號涂布(commacoating)等。優(yōu)選地，進行涂布以提供10至30 μ m的干涂層厚度，由此顯示優(yōu)異的UV屏蔽特性。接著，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的背板制造方法。根據(jù)本發(fā)明，所述制造方法可以包括將聚酯樹脂熔化擠壓以制備板，單軸向地拉伸所述板，涂亞克力乳劑并且沿橫向雙軸向地拉伸所涂布的板以形成聚酯膜；以及將氟涂布組合物涂到所形成的聚酯膜。更具體地，所述背板的制造方法包括a)通過將聚酯樹脂熔化擠壓來制備聚酯板；
b)沿縱向拉伸所述聚酯板；c)將亞克力乳劑涂到沿縱向拉伸的所述聚酯膜的一側或兩側，以形成容易粘合的亞克力涂層，然后沿橫向拉伸經涂布的聚酯膜，所述亞克力乳劑含有2至IOwt. %的亞克力粘合劑樹脂、O. 2至4wt. %的基于三聚氰胺的交聯(lián)劑、O. 02至O. 5wt. %的固化催化劑以及欲到達IOOwt. %的剩余量的水；d)對雙向拉伸的聚酯膜進行熱定型；以及e)通過離線涂布，將氟涂布組合物涂到所述容易粘合的亞克力涂層的上側，以便形成氟涂層，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂。如果需要的話，可以在涂亞克力乳劑之前或在涂氟涂布組合物之前進行電暈處理。步驟(a)是通過經由圓筒將樹脂熔化擠出并使所述樹脂穿過T型模頭制備聚酯膜以形成板的過程。步驟(b)是通過雙軸向地拉伸聚酯板并且優(yōu)選利用至少一個輥進行縱向拉伸來制備聚酯膜的過程。 步驟(c)是通過在線涂布方式形成容易粘合的亞克力涂層的過程，在此情形中，優(yōu)選使用水可分散的乳劑來進行在線涂布。就此，適于形成容易粘合的亞克力涂層的乳劑的構成組分基本與上述相同，并且在拉伸之后可以執(zhí)行涂布過程以提供50至300nm的干涂層厚度。在涂亞克力乳劑以形成容易粘合的亞克力涂層之后，沿橫向進行拉伸?？梢酝ㄟ^利用拉幅機執(zhí)行橫向拉伸。接著，為了去除容易粘合的亞克力涂層中的水分，固化亞克力涂層并防止所述膜收縮，采用干燥和熱定型過程。之后，通過離線涂布涂氟涂布組合物以形成氟涂層，在此情形中，氟涂層可以具有10至30 μ m的干涂層厚度。有益效果可以通過簡單的過程以降低的生產成本制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池組件的背板，并且其顯示與密封材料的優(yōu)異的粘合性。
具體實施例方式在下文中，下述描述將說明本發(fā)明實施例，但是不限于此。下面描述物理性能的測量。I.粘合性采用ASTM D 3359-97“通過膠帶測試測量粘合力的標準試驗方法(Standard TestMethodsFor Measuring Adhesion By Tape Test)，，。評定標準如下A :未剝去涂層B :剝去10%的涂層C :剝去14%的涂層D :剝去31%的涂層通過A未通過B、C、D
2. UV 屏蔽測量儀器使用Barian Cary 5000UV可見光分光光度計。UV透射率(％):在制造背板之后，氟涂層正面朝向UV光源，并且在整個UV波長范圍內(200至400nm)測量UV透射率。使用顯示測量范圍內400nm時的UV透射率的測量值。通過:UV透射率小于1%未通過UV透射率大于1%或更大[例子I]制備容易粘合的亞克力乳劑(I)將4wt. %的亞克力粘合劑樹脂(Primal-3208固體含量；Dow Co.)，作為基于三聚 氰胺的交聯(lián)劑的I. 5wt. %的甲氧甲基羥甲基三聚氰胺，作為固化劑的O. 15wt. %的硫氰酸銨，以及94. 35wt. %的水混合，以制備亞克力乳劑。制備用于背板的聚酯膜水分去除至IOOppm或更少的聚對苯二甲酸乙二醇酯片被放入熔化擠出機并熔化。當通過T型模頭擠出熔化的產品時，產品在20°C的表面溫度下在鑄造滾筒中迅速冷卻并且固化，以產生厚度為2000 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯板。在110°C沿縱向(MD)拉伸所生產的聚對苯二甲酸乙二醇酯板達3. 5倍之后，經拉伸的板在室溫冷卻。在此之后，將容易粘合的亞克力溶劑(I)通過棒式涂布涂到板的一側，并且在140°C對其進行預熱和干燥之后，在橫向(TD)執(zhí)行拉伸到3. 5倍。然后利用5階拉幅機在235°C執(zhí)行熱處理，在200°C下在MD和TD兩個方向上執(zhí)行10%的松弛，之后熱定型，從而獲得厚度為250 μ m的雙軸向拉伸的膜，其具有形成在膜一側的容易粘合的亞克力涂層。在拉伸之后，容易粘合的亞克力涂層具有80nm的干涂層厚度。太陽能電池組件的背板的制造以15 μ m的干涂層厚度將氟涂布組合物涂到形成在雙軸向拉伸的聚酯膜上的亞克力涂層上側，該氟涂布組合物含有通過砂磨分散于其中的20wt.%的聚偏二氟乙烯、5wt. %的二氧化鈦(金紅石型,粒徑220nm)和75wt. %的溶劑(二甲基乙酰胺)。表I示出所制造的背板的物理特性。[例子2]除了在背板制造期間將二氧化鈦的含量控制到6wt. %之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。表I示出所制造的背板的物理特性。[例子3]除了在背板制造期間將二氧化鈦的含量控制到7wt. %之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。表I示出所制造的背板的物理特性。[例子4]除了在背板制造期間將二氧化鈦的含量控制到8wt. %之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。表I示出所制造的背板的物理特性。[例子5]
除了在制造背板期間由四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯(THV)替代聚偏二氟乙烯并且使用粒徑為150nm的二氧化鈦之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。表I示出所制造的背板的物理特性。[對比例I]除了在制造背板期間使用不含二氧化鈦的氟涂布組合物之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。就是說，以15 μ m的干涂層厚度涂包含20wt. %的聚偏二氟乙烯和80wt. %溶劑(二甲基乙酰胺)的氟涂布組合物。表I示出所制造的背板的物理特性。[對比例2] 根據(jù)例子I的過程制造背板，使得在制造背板期間，以15 μ m的干涂層厚度涂氟涂布組合物，該氟涂布組合物含有通過砂磨分散于其中的20wt. %的聚偏二氟乙烯、4wt. %的二氧化鈦(金紅石型，粒徑220nm)和80wt. %的溶劑(二甲基乙酰胺)。表I示出所制造的背板的物理特性。[對比例3]除了所涂的亞克力涂層的干涂層厚度為40nm之外，通過與例子I所描述的相同過程制造背板。表I示出所制造的背板的物理特性。[對比例4]使得在制造背板期間，以15 μ m的干涂層厚度將氟涂布組合物涂到經由電暈放電被表面處理的雙軸向拉伸的聚酯膜上側，該氟涂布組合物含有通過砂磨分散于其中的20wt. %的聚偏二氟乙烯、5wt. %的二氧化鈦(金紅石型,粒徑220nm)和75wt. %的溶劑(二甲基乙酰胺)。表I示出所制造的背板的物理特性。[表 I]
I粘合性|uv屏蔽性能~m￥i a H
例子2 A WE
W3 A Ε
例子4 A通過
例子5 AWE
對比例 ^aWmE
對比例2 A未通過
權利要求
1.一種太陽能電池組件的背板，所述背板包括 聚酯膜層，該聚酯膜層具有在其一側或兩側上形成的容易粘合的亞克力涂層；以及 氟涂層，該氟涂層是通過將氟涂布組合物涂到所述亞克力涂層的上側而制備的，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂。
2.根據(jù)權利要求I所述的背板，其中，所述二氧化鈦是粒徑為150至300nm的金紅石型二氧化鈦。
3.根據(jù)權利要求I所述的背板，其中，在拉伸所述聚酯膜期間，所述容易粘合的亞克力涂層使用亞克力乳劑通過在拉伸所述聚酯膜期間在線涂布而被涂布上，所述亞克力乳劑含有2至IOwt. %的亞克力粘合劑樹脂、O. 2至4wt. %的基于三聚氰胺的交聯(lián)劑、O. 02至.O.5wt. %的固化催化劑以及余量的水至IOOwt. %。
4.根據(jù)權利要求3所述的背板，其中，所述基于三聚氰胺的交聯(lián)劑包括甲氧甲基羥甲基三聚氰胺。
5.根據(jù)權利要求I所述的背板，其中，所述容易粘合的亞克力涂層具有50至300nm的干涂層厚度，以及所述氟涂層具有10至30 μ m的干涂層厚度。
6.根據(jù)權利要求3所述的背板，其中，所述拉伸是在進行縱向拉伸之后涂所述亞克力乳劑然后進行橫向拉伸的雙軸向拉伸過程。
7.—種制造太陽能電池組件的背板的方法，所述方法包括 a)通過將聚酯樹脂熔化擠出制備聚酯板； b)沿縱向拉伸所述聚酯板； c)將亞克力乳劑涂到沿縱向拉伸的所述聚酯膜的一側或兩側，以形成容易粘合的亞克力涂層，然后沿橫向拉伸經涂布的聚酯膜，所述亞克力乳劑含有2至IOwt. %的亞克力粘合劑樹脂、O. 2至4wt. %的基于三聚氰胺的交聯(lián)劑、O. 02至O. 5wt. %的固化催化劑以及余量的水至 IOOwt. % ； d)對雙軸向拉伸的聚酯膜進行熱定型；以及 e)通過離線涂布，將氟涂布組合物涂布到所述容易粘合的亞克力涂層的上側，以形成氟涂層，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的氟樹脂。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述二氧化鈦是粒徑為150至300nm的金紅石型二氧化鈦，并且所述二氧化鈦的含量為30至40wt. %。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述基于三聚氰胺的交聯(lián)劑包括甲氧甲基羥甲基三聚氰胺。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述容易粘合的亞克力涂層具有50至300nm的干涂層厚度，并且所述氟涂層具有10至30 μ m的干涂層厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池組件的背板，所述背板包括聚酯膜層，該聚酯膜層具有在其一側或兩側上形成的容易粘合的亞克力涂層；以及氟涂層，該氟涂層是通過將氟涂布組合物涂到所述亞克力涂層的上側而制備的，該氟涂布組合物含有二氧化鈦和從聚偏二氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯中選擇的含氟樹脂?？梢酝ㄟ^簡單過程生產本公開所描述的太陽能電池組件的背板，由此減低生產成本同時顯示與密封材料的優(yōu)異粘合性。
文檔編號H01L31/042GK102870228SQ201180020583
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者崔錫元, 白尚鉉 申請人:可隆工業(yè)株式會社