含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板论文和设计-顾方明

全文摘要

本实用新型提供一种含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，能够在保证产品优异性能的同时，降低生产成本，简化制备工艺，增强各层之间的粘接性，不易出现分层或脱落，保证太阳能电池背板的长期耐候性。外耐候层和基材层通过外粘接层固定在一起，基材层和内耐候层通过内粘接层固定在一起；外耐候层为聚偏氟乙烯层；外粘接层为丙烯酸酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯‑醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；基材层为聚对苯二甲酸丁二醇酯层；所述内粘接层为丙烯酸酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯‑醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；内耐候层为聚丙烯层。

主设计要求

1.一种含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，其特征在于：包括五层结构，从外而内依次包括外耐候层、外粘接层、基材层、内粘接层和内耐候层；外耐候层和基材层通过外粘接层固定在一起，基材层和内耐候层通过内粘接层固定在一起；外耐候层为聚偏氟乙烯层；外粘接层为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；基材层为聚对苯二甲酸丁二醇酯层；所述内粘接层为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；内耐候层为聚丙烯层。

设计方案

1.一种含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，其特征在于：包括五层结构，从外而内依次包括外耐候层、外粘接层、基材层、内粘接层和内耐候层；外耐候层和基材层通过外粘接层固定在一起，基材层和内耐候层通过内粘接层固定在一起；

外耐候层为聚偏氟乙烯层；外粘接层为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；基材层为聚对苯二甲酸丁二醇酯层；所述内粘接层为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层、乙烯-醋酸乙烯共聚物层、聚氨酯层中任一种；内耐候层为聚丙烯层。

2.根据权利要求1所述的含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，其特征在于：所述的五层结构通过熔融共挤的方式结合在一起。

3.根据权利要求1所述的含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，其特征在于：所述外粘接层和内粘接层中，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中任一种或任几种。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板。

背景技术

太阳能作为一种清洁无污染、资源最丰富的可再生能源而备受关注，成为替代化石能源的重点研究对象，具有巨大的开发利用潜力。目前，世界各国都把发展太阳能发电作为国家能源战略，大力鼓励和推动太阳能发电的发展。太阳能电池是把太阳能直接转化为电能的有效装置，而太阳能电池在长期的室外风吹雨淋、紫外线等自然因素的侵蚀环境下，太阳能电池背板对太阳能电池的保护起到了关键作用，直接影响太阳能电池组件的使用寿命和效率。

目前市场主流的太阳能电池背板具有五层结构，外层采用具有优异耐候性和抗环境侵蚀性的含氟材料；中间层选用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），用于提高背板的绝缘性和力学性能；内层为含氟材料或聚烯烃层。但PET结晶速度慢，存在后结晶的问题，必须通过双向拉伸工艺成型，也存在阻隔性能不足的缺陷，而且，含氟材料表面能低，促使其表面光滑、抗摩擦性极好，这既是这类材料的优点也是其缺点，含氟材料作为外耐候层难与PET基材层粘接，在现有技术中多采用聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物以涂覆的方式将两种薄膜复合。这种生产工艺需先对基材层表面一侧涂覆聚氨酯或EVA粘接剂，待其固化烘干后，再对其另一侧涂覆粘接剂后与其他膜层复合，整个工艺复杂，操作周期长，且在生产过程中伴随有机溶剂的挥发，污染环境。另外，层间粘接层长期在大气环境下易失效，造成层间分离和脱落，使太阳能电池背板丧失保护作用。对比之下，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂具有结晶速度快，耐热性好，水汽阻隔性好，尺寸稳定性佳、介电强度高等优点，一直以来作为工程用塑料受到了关注，广泛应用在汽车部件、电气电子行业，其单体结构中比PET多了两个碳原子，其分子链更柔顺，更容易结晶。

申请人在申请号为2018211564124的中国专利中，设置内耐候层为聚偏氟乙烯层或聚乙烯层，但聚偏氟乙烯价格较高，而随着企业的降本压力增大，行业逐渐将太阳能背板各层变薄，当中间层降低厚度时，继续使用聚乙烯为内层的背板会造成光伏组件的局部放电不能满足较大系统电压的要求，仅能适应常规组件需求，对于较大系统的光伏组件存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，能够在保证产品优异性能的同时，降低生产成本，简化制备工艺，增强各层之间的粘接性，不易出现分层或脱落，保证太阳能电池背板的长期耐候性。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种含PBT的五层结构共挤太阳能电池背板，其特征在于：包括五层结构，从外而内依次包括外耐候层、外粘接层、基材层、内粘接层和内耐候层；外耐候层和基材层通过外粘接层固定在一起，基材层和内耐候层通过内粘接层固定在一起；

本实用新型所述的五层结构通过熔融共挤的方式结合在一起。

本实用新型所述外粘接层和内粘接层中，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中任一种或任几种。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、选用聚对苯二甲酸丁二醇酯层作为基材层，PBT结晶速度更快，且具有优良的耐热性能和落沙耐磨性、尺寸稳定性好，因太阳能电池背板具有优良的落沙耐磨性、尺寸稳定性和耐热性能；

2、选用聚丙烯作为内耐候层，PP具有优良的耐热性能、不吸潮，质量轻，有良好的电性能，高频绝缘性不受湿度影响，因此采用上述方案制备的太阳能电池背板生产成本低、不吸潮、耐热性好的同时局部放电性能提高，能够耐较大系统电压，可以用于较大系统的光伏组件中；

3、外粘接层和内粘接层为共聚物层，制备过程中无需使用溶剂，避免了传统制备过程中溶剂挥发带来的安全和环保问题；

4、五层结构通过熔融共挤的方式结合在一起，粘接层与基材层、耐候层表面存在热力学熔融和官能团反应，各层之间粘接更为牢固，不易出现传统涂布方式的粘接层厚度不匀、分层脱落等现象，产品的耐候性优良、更能在较长时间内满足太阳能电池背板产品耐候性的需要，保证太阳能电池的使用效率；

5、采用多层共挤的工艺制备太阳能电池背板，突破传统的制备工艺，避免粘接层涂布于基材层的过程，操作工艺简单化，且背板各层厚度、性能可控可调，易于实现大规模、自动化、连续化的生产，生产效率高，是一种性能优异的新型太阳能电池背板。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1，本实施例包含五层结构，从外而内依次包括外耐候层1、外粘接层2、基材层3、内粘接层4和内耐候层5。外耐候层1和基材层3通过外粘接层2固定在一起，基材层3和内耐候层5通过内粘接层4固定在一起。

外耐候层1为聚偏氟乙烯层。

外粘接层2为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层时，丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物与聚偏氟乙烯热力学相容，甲基丙烯酸缩水甘油酯中带有环氧官能团，可以与聚对苯二甲酸丁二醇酯发生官能团反应，因此所得的胶黏层可以对外耐候层聚偏氟乙烯层与基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯层起到较强粘结作用，不易脱落。

外粘接层2为乙烯-醋酸乙烯共聚物层时，醋酸乙烯的重量百分比含量为35-55%，由于乙烯-醋酸乙烯共聚物自身凝聚力大，熔融表面张力小，具有良好的粘合性，能够将外耐候层聚偏氟乙烯层与基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯层粘接在一起。

外粘接层2为聚氨酯层时，由于聚氨酯结构中含有极性基团，能够被粘接材料之间产生氢键作用使粘接更加牢固。

基材层3为聚对苯二甲酸丁二醇酯层。

内耐候层5为聚丙烯层。与申请号为2018211564124的中国专利相比，如表1所示，相比于聚偏氟乙烯层，聚丙烯层除了实用新型内容部分描述的优点外，还具有价格实惠，质量轻，加工性能好；相比于聚乙烯层，聚丙烯层除了实用新型内容部分描述的优点外，还具有优良的耐热性能、不吸潮等优点。

表1 三种材料性能价格对比表

内粘接层4为丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层时，甲基丙烯酸缩水甘油酯中带有环氧官能团，可以与聚对苯二甲酸丁二醇酯发生化学反应，因此所得的胶黏层可以对内耐候层聚丙烯层和基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯层起到粘结作用。

内粘接层4为乙烯-醋酸乙烯共聚物层时，醋酸乙烯的重量百分比含量为35-55%，由于乙烯-醋酸乙烯共聚物自身凝聚力大，熔融表面张力小，具有良好的粘合性，能够将内耐候层聚丙烯层和基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯层粘接在一起。

内粘接层4为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物层时，该共聚物与内耐候层聚丙烯层热力学相容，甲基丙烯缩水甘油酯中所含有的环氧基团能够与基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯层发生化学反应，从而起到基材层聚对苯二甲酸丁二醇酯与内耐候层聚丙烯层的粘结作用。

内粘接层4为聚氨酯层时，由于聚氨酯结构中含有极性基团，能够被粘接材料之间产生氢键作用使粘接更加牢固。

五层结构通过熔融共挤的方式结合在一起，各层原料分别加入对应的螺杆挤出机中，通过各自的流道在分流模头内汇合，共挤并复合，经过冷却辊挤压冷却制成膜状的五层共挤背板，切边后收卷。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

设计图

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