[发明专利]改性PET树脂材料、太阳能电池背板膜及紫外吸收剂的应用

说明书

本发明公开了一种改性PET树脂材料、太阳能电池背板膜及紫外吸收剂的应用。本发明公开了紫外吸收剂作为降低PET树脂材料黄度指数的添加剂的应用，所述紫外吸收剂含有取代丙烯腈类紫外吸收剂，所述PET树脂材料包括PET树脂基材和抗水解剂。本发明中取代丙烯腈类紫外吸收剂添加到含有PET树脂基材和抗水解剂的PET树脂材料中，能够显著降低该树脂材料的初始黄度值，且维持了较高的力学性能。

技术领域

本发明涉及改性PET树脂材料、太阳能电池背板膜及紫外吸收剂的应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子主链上存在刚性基团且分子链具有高度对称性，使其具有优异的物理机械性能、耐热性能、电学性能和成膜性，且价格低廉。因此，PET被广泛的应用于工程塑料、纤维纺织和薄膜工业中。PET材料以其优异电气绝缘和水气阻隔性能被广泛的应用于光伏背板膜中，特别是近年来，为了消除对氟膜的依赖，日本已经开始研制耐候性PET，通过改性PET与普通PET膜的多层复合制备耐候性良好的光伏背膜，此技术已成为日本的主流技术。

但PET分子结构中含有酯键，在自然环境，特别是高温高湿的环境中容易发生降解从而导致脱层、龟裂、气泡和黄变等现象，最终导致光伏电池输出功率下降，使用寿命下降，因此提高PET材料的耐水解性能就显得至关重要。此外，PET膜材应用于光伏背板膜，在使用过程中同样会受到光的影响而发生光氧降解，其中能量约占7％的波长的290～400nm的近紫外由于其波长较短，能量较高，对PET膜材的破坏性尤为严重。目前提高PET膜材耐紫外稳定性的方法主要包括表面涂层法和外添加光稳定剂两种方法，其中表明涂层法主要是通过在PET膜材表面覆盖一层氟类材料，价格昂贵，所以通过添加光稳定剂是目前应用最广、效果最优的方法。其中，光稳定剂(紫外线吸收剂)能够吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化，按其结构分为水杨酸类、二苯甲酮类、取代丙烯腈类、三嗪类。

太阳能板以普通的PET膜材作为中间层基材，两面复合的改性PET薄膜，即：改性PET薄膜+普通PET薄膜+改性PET薄膜的3层复合膜材。其中改性PET膜材的作用相当于含氟薄膜。随着光伏电池组件厂家对延长电池寿命和光电转换效率的要求进一步提升，对光伏电池配套材料-PET薄膜的要求越来越苛刻。诸如长期暴露在外界环境中的耐老化性能，而提升PET膜材耐老化性能主要通过提升其耐水解老化和耐光老化性能。在使用过程中，为保证优良的效能转化，PET薄膜除了要保证一定的透明性，对颜色也具有较高的要求，如果PET薄膜发黄，会导致光谱透过率下降，特别是蓝光的透过率，而蓝光在可见光谱中光效最强，所以要尽量保证PET薄膜的颜色为透明无色的。紫外吸收剂虽然能够提升耐紫外老化能力，也只是从长时间实际使用过程来看可以延长使用寿命(因为材料在使用过程中会受到紫外侵蚀而导致材料降解)，但并不能够降低PET树脂材料的初始黄度指数反而会使得PET树脂材料的黄度指数升高，进而会导致太阳能电池背板膜在使用过程中黄度指数更显著增加，而黄度指数主要影响太阳能电池背板膜的能效。

例如，中国专利文献CN110518083A公开了一种高抗水解的聚酯薄膜光伏背板，其包括基材层，基材层的至少一侧设置表层，基材层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯组合物，表层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4环己烷二甲醇酯的聚酯组合物。该专利文献中优选的耐紫外吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂，抗水解剂为碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、环氧化聚烯烃等。但是苯并三唑类紫外吸收剂的加入并不会降低PET树脂材料的黄度指数，反而会增加。

又例如，中国专利文献CN105733202A公开了一种耐紫外线和抗水解聚酯材料及光伏电池背板，具体是将精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76～79℃，熔点为242～246℃，紫外光区吸收比≥0.93，其中耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，抗水解剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。同样地，三嗪类紫外吸收剂的加入也会增加PET树脂材料的黄度指数，进而影响太阳能电池背板膜的能效。

如何降低PET树脂材料黄度指数的同时，还能够维持较高的拉伸强度，是目前待解决的技术问题。