[發明專利]太陽能電池背板用高耐磨性PCTFE涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410644355.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104403437A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 黃新東;劉天人
• 申請（專利權）人: 無錫中潔能源技術有限公司
• 主分類號: C09D127/12
• 分類號: C09D127/12;C09D175/14;C09D7/12;H01L31/049
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明涉及太陽能電池背板用高耐磨性PCTFE涂料及其制備方法。

背景技術

隨著不可再生資源的逐步減少以及礦物類資源生產、使用中產生的各種污染問趣，各國都在用政策的、法律的手段逐步加大對再生能源和清潔能源的開發利用，并努力提高其在整個能源使用中的比例。在這些清潔和可再生能源中，太陽能是其中最重要的能源之一。太陽能光伏發電越來越多的成為我們生活中的一部分，國家十二五計劃把2015年總安裝量設定在15GW，這就預示了我們生活用電的一部分會在不久的將來悄然變為來自太陽能發電。對于光伏發電產業來說，在不斷提高技術的同時，更要降低成本。目前太陽能設備常用的是太陽能電池板，它是將太陽能轉化為電能的一個重要設備。太陽電池板主要包括玻璃、EVA?膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等，目前除背膜以外的其它材料均已在中國光伏產業實現高度國產化，大大降低了太陽電池組件單位發電功率的制造成本。但是，背膜作為一類重要的太陽電池組件封裝材料，其技術門檻要求相當高，加之相關原材料長期受到國外氟化工巨頭的專利技術制約，時至今日其國產化程度仍極低，造成現在國內太陽電池組件生產商所采用的背膜大多為國外進口產品，價格較高且供貨期不能保證。因此，從降低太陽電池組件單位發電功率的制造成本角度來講，背膜國產化是中國光伏企業的必然選擇。

由于太舊能電池模組是放置在室外的電氣產品，因此背板除了具有保護功能以外，還必須具備25年之久的可靠的絕緣性能、阻水性、耐老化性能。若太陽能背板阻隔水蒸氣滲透的性能不良，則空氣中的濕氣(尤其是陰雨濕氣更大)會透過太陽能背板進入到內側，水蒸氣的滲透會影響到EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)的粘結性能，導致背板與EVA脫離，進而使更多濕氣直接接觸電池片而使電池片被氧化。此類產品使用年限一般按照25年以上進行設計，要確保產品達到如此長的使用期限，就需要嚴格控制各組件質量，而這些組件中太陽能電池背板的作用不容小覷，太陽能電池背板起著保護光伏組件中的電池片的作用。作為太陽能發電的主要部件，光伏組件的質量非常的重要，而光伏組件的壽命與其使用的原料密切相關。在所有的原料中，塑料部件壽命是最短的。所以光伏組件中塑料部件的壽命決定了光伏組件的壽命。在所有塑料部件中，背板無疑是最重要的。背板是所有封裝材料中成本比重最大的部分，由于硅材料價格的迅速降低,其也成為組件成本重要構成之一。背板的成本由其所用的材料所決定，而不同材料的壽命是不同的，是否能滿足組件要求的25年壽命也成為越來越多組件廠和發電用戶所關心的問題。如果背膜在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面無法滿足太陽電池組件25?年的環境考驗，最終將導致太陽電池的可靠性、穩定性與耐久性無法得到保障，造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降低等不良，更危險的是電池組件會在較低電壓和電流值的情況下出現電打弧現象，引起電池組件燃燒并促發火災，造成人員安全損害和財產損失。

目前常用的背板有多種結構，可以分為雙面含氟背膜（如TPT）、單面含氟背膜（如TPE）、不含氟的背膜（多通過膠粘劑將多層PET?膠粘復合而成）和涂層背膜四類。而其中有關不含氟的背膜的研究，研究表明，PET?分子主鏈中含有大量的酯基，與水具有很好的親和性，容易產生水增塑，同時即使微量的水分也會導致分子主鏈的降解。PET?在濕熱老化過程中老化性能的變化受三個因素影響：結晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環境和不同的階段內各種不同因素起主導作用。老化初期，結晶為主導因素,它增加楊氏模量、最大拉伸應力,但使材料變脆,降低沖擊強度，然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應上升為主要因素,它引起PET?大分子鏈斷裂,分子量下降,從而引起機械性能的破壞。而溫度的升高則會使上述過程明顯加快，因此水和熱是導致PET?物理機械性能急劇下降的主要原因。此外，紫外輻射也會使PET?的分子量、強伸度大幅度下降,結晶度有所提高,從而使材料脆化。因此，通過膠粘劑將多層PET?膠粘復合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無法滿足商用晶硅太陽電池組件25?年的濕熱、干熱、紫外等環境考驗與使用要求，也就很難適合用于晶硅太陽電池組件的封裝。