[发明专利]一种超耐候太阳能电池保护膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种超耐候太阳能电池保护膜及其制备方法，有明显优异的抗紫外、湿热老化能力，同时具有显著的水汽阻隔能力和氧气阻隔能力，能够更加有效地延长太阳能电池的使用寿命。外层保护层包括含氟聚合物、紫外阻隔剂、抗氧体系、其他功能助剂；中间支撑层包括聚偏氟乙烯和其共聚物两者中的至少一种、改性物、无机填料、紫外吸收剂、抗氧体系、其他功能助剂；内层粘结层包括聚偏氟乙烯和其共聚物两者中的至少一种、改性物、相容剂、抗氧体系、其他功能助剂。分别经过混合、双螺杆挤出造粒、烘干步骤后获得三层的粒子，最后将其分别置于三层挤出机的喂料漏斗中，通过三层共挤吹塑或流延工艺制备所述的超耐候太阳能电池保护膜。

技术领域

本发明涉及一种超耐候太阳能电池保护膜及其制备方法。

背景技术

太阳能发电以其无污染、可持续、总量大、分布广、利用形式多样等优点构成了太阳能能源战略中的重要组成部分。近几年来在世界范围内获得了各国政府的大力鼓励，赢得了长足且迅速地发展。太阳能电池作为新能源的一个品种，在与常规火力发电、或其它新能源如风电、水电、核电等相比，若要保持其竞争优势，则必须体现出其与众不同的性价比方可获得持续性良性发展。为此，太阳能电池的各个组成部分的制造商和运营商不遗余力地开展创新研究以不断提高太阳能电池运营的性价比。

在太阳能电池品种，以硅元素为主体的半导体太阳能电池——晶硅太阳能电池一直占据着主导地位。晶硅太阳能电池的主要构造为由高透明前板、封装膜、银浆或铝浆导线、多晶或单晶硅片、封装膜和电池背板等多层结构形成的叠层结构，将这些材料通过加热层压的方式成型，使用密封胶条和边框组装后，配上接线盒即可得到晶硅太阳能电池组件。其中，作为“心脏”的晶硅片能否高效长久运行是决定电池性价比的关键所在，而水汽和氧气则是晶硅片的“致命杀手”。作为晶硅电池的重要组成部分之一的背板的主要作用是，用于保护和支撑电池片在紫外线、风沙、雨雪、高低温等多种多样的户外条件下，仍能保持良好运行，必须具备优秀的抵抗紫外照射、风沙侵蚀、水汽侵蚀、氧气侵蚀性能。而且，大气环境中的紫外线照射、风沙、雨雪、高低温等并不是独立存在的，因此在通常的产品开发过程中不能采用简单的独立测试来说明产品性能的好坏。需要在多种条件并存的情况下能够满足使用要求方能更稳妥地保证产品性能。

目前市场上传统的太阳能背板膜为“TPT”、“KPK”或“TPE”三明治结构的复合膜，其中T层是杜邦的Tedlar薄膜，P层为PET改性物膜，K层是阿克玛的Kynar薄膜，E层是聚烯烃薄膜。外层的含氟材料的主要功能是防止紫外线的作用，P层具有优良的力学稳定性和良好的阻隔性能，T或K层与P层的协同作用是太阳能背板能够在户外长期使用的有力保障，但是由于T层或K层经过了改性，其实际阻水阻氧能力远远低于其理论能力，并且P层的耐水解性比较差，最终导致背板较难达到25年的使用年限要求。

另一方面，全球气候具有多样性，如在我国的一类地区如西藏、海南等地，作为高分子材料组成的传统背板其老化速度远远高于二类、三类地区。这是由于，聚合物材料在紫外线、高温湿热条件共存下，会迅速发生化学结构的改变，从而导致其物理性能的快速下降，其结构改变的速度远远大于单一条件。因此，作为太阳能电池中至关重要的保护膜，背板外层材料选择的正确与否是能否保证电池寿命的关键。而评判该保护膜材料的重要技术指标，主要包括抗紫外能力、抗湿热能力、水汽阻隔能力和氧气阻隔能力，特别是在多种条件共存下的综合能力。太阳能电池保护膜的选择应该根据各地区的环境气候选择合适的材料才是高性价比的可靠性解决方案。

专利CN101932443B公布了一种用于光伏电池的三层PVDF薄膜，具有A/B/C结构，其最外层和最内层采用纯PVDF或其共聚物作为皮层，中间层采用PVDF改性物。采用该结构是由于PVDF本身具有优异的抗紫外性能和水汽阻隔性能，因而能够对背板中间层PET起到一定的保护作用。但是作为皮层的PVDF或其共聚物本身并不能阻止紫外线的透过，随着时间的延长紫外线不可避免地仍然会对中间层中的改性物组分造成破坏作用，引起界面层的分离，并最终造成隐患。