单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜及制备方法

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单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜及制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于光学膜技术领域，具体涉及一种单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 太阳能电池板主要由前板、太阳能电池片和背板组成，其中前板是具有高透光率的钢化玻璃，太阳能电池片由EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)胶膜包封，太阳能背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，需要具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。太阳能背板一般具有三层结构，外层保护层需要具有良好的抗环境侵蚀能力和与内层较好的粘结性能，因含氟薄膜的耐候性突出，因此外层保护层一般为PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)和THV(四氟乙烯，六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物)，中间层薄膜需要具有良好的绝缘性能，一般选择为PET(聚酯)薄膜，内层需要与包封EVA具有良好的粘接性能、优异的抗紫外能力和较高的光反射率；内层的选择一般为含氟膜或EVA膜两大类，虽然EVA膜较含氟膜相比具有价格便宜且粘结性好的特点，但是其抗紫外线性能和对中间层的保护性能上却存在致命缺陷，所以含氟膜还是内层材料的主要选择，但含氟膜存在与EVA粘结力较小的问题。表面接枝，等离子处理高反光率表面[0003] 中国专利CN103101268A公开了一种磨砂面聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法，该专利通过聚偏氟乙烯层的组分及含量进行调整，使得制备的聚偏氟乙烯薄膜的表面为磨砂面，从而增强与EVA的粘结力。但与此同时因表面光泽度大幅下降，导致太阳能背板的光反射率大幅下降，一方面降低了光的利用率，另一方面光能被太阳能背板吸收会导致组件发热，降低使用寿命。\n发明内容\n[0004] 本发明提供了一种单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜及其制备方法，用以解决目前太阳能背板无法兼顾EVA粘结力和高反射性的问题。\n[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜，包括四层熔融共挤形成的从一侧到另一侧依次复合的外层、中间层、内层和反光层，所述外层和内层的材料均为聚偏氟乙烯，所述外层远离中间层的一面为磨砂面，所述反光层的材料为丙烯酸接枝聚偏氟乙烯共聚物(PVDF-g-P(AA))。\n[0006] 一般PVDF膜的表面改性，都是成膜后，通过化学或物理方法在PVDF膜表面进行改性，接枝改性后一般可以改善表面粘附力，本发明提供的改性方法是先进行PVDF接枝，然后通过四层共挤成膜，也就是增加了一个改性膜层，通过这种方式未能预料的在改善了与EVA粘结力的同时，反光层较内层PVDF薄膜相比表面光泽度提高了，浊度变小了，获得的背面膜的综合性能更加优异。\n[0007] 由于反光层光泽度过高，存放时会产生光污染，因此将背板膜外层设置为磨砂面，一方面可以增加与中间层的粘结力，也可以使背板膜一个表面较为柔和，易于存放。\n[0008] 进一步的，所述丙烯酸接枝聚偏氟乙烯共聚物通过自由基聚合的方法在PVDF聚合物分子上接枝丙烯酸。\n[0009] 进一步的，所述丙烯酸接枝聚偏氟乙烯共聚物中丙烯酸接枝率为0.5％-0.8％。\n[0010] 进一步的，所述反光层的原料包括丙烯酸接枝聚偏氟乙烯共聚物和抗紫外线剂，所述外层原料包括聚偏氟乙烯树脂、消光剂和抗紫外线剂。\n[0011] 进一步的，所述抗紫外线剂为粒径为20-50μm的钛白粉，所述消光剂为硅藻土或二氧化硅。\n[0012] 本发明还提供了上述单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜的制备方法，包括如下步骤：外层、中间层、内层和反光层薄膜的原料依次经过挤出机、多层共挤机头、冷却辊组和牵引卷绕机构复合成型；所述冷却辊组包括抛光辊和压花辊，所述抛光辊用于反光层的表面定型，所述压花辊用于外层的表面定型。\n[0013] 抛光辊具有高表面光泽度，可进一步提高反光层的表面光反射率，所述压花辊可以进一步保证外层表面的磨砂效果。\n[0014] 进一步的，共挤成型过程中，薄膜首先通过抛光辊对反光层表面定型形成高光面，然后在通过压花辊对外层表面定型形成哑光面。\n[0015] 进一步的，所述多层共挤机头包括外层机头、中间层机头、内层机头和反光层机头，所述反光层机头的机头温度为200-220℃。\n[0016] 进一步的，所述反光层薄膜的原料在进入反光层机头时的温度在180-200℃。\n[0017] 通过控制进入温度和机头温度，可以有效控制反光层的晶体结构组成，进一步提高反光层的表面光泽度。\n[0018] 进一步的，所述抛光辊的温度为25-35℃，所述压花辊的温度20-30℃。\n[0019] 本发明提供的技术方案，通过引入丙烯酸接枝改性PVDF膜层，不仅解决了EVA的粘结问题，还使得背光膜贴近EVA的面的反光率有所提高，提高了光的利用度，并且四层共挤膜加工方便，层与层间粘结力强，性能稳定，因此在太阳能背板领域具有广阔的市场前景。\n附图说明\n[0020] 图1本发明所述单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜的挤出工艺的图解说明。\n[0021] 图中所示：\n[0022] 1-挤出机、2-平滑辊、3-压花辊、4-牵引卷绕机构、5-单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜。\n具体实施方式\n[0023] 以下结合附图和具体实施方式对本发明进行具体的介绍。\n[0024] 实施例1 丙烯酸接枝聚偏氟乙烯共聚物PVDF-g-P(AA)的制备\n[0025] 在四口烧瓶中加入40mL DMF，将2g PVDF粉末溶于DMF溶液中，加热，通入氮气\n30min以除空气，加入丙烯酸AA(质量分数为10％)，水浴加热70℃，30min后，加引发剂BPO \n0.1g，反应5h，反应结束后，在室温下冷却，用50mL无水乙醇沉淀，以除去丙烯酸均聚物和杂质，然后真空干燥24h,得到PVDF-g-P(AA)，接枝率＝(接枝后聚合物量-接枝前聚合物量)/接枝前聚合物量＝0.8％。\n[0026] 实施例2\n[0027] 外层为磨砂面聚偏氟乙烯薄膜，外层原料的各组分为：1重量份的钛白粉(粒径20μm)、1重量份的二氧化硅和50重量份的聚偏氟乙烯树脂熔融共混。\n[0028] 中间层为聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，具体配置方法可参考现有PMMA薄膜成型方法。\n[0029] 内层为聚偏氟乙烯薄膜，内层原料的各组分为：1重量份的钛白粉(粒径20μm)和50重量份的聚偏氟乙烯树脂熔融共混。\n[0030] 反光层为丙烯酸改性聚偏氟乙烯薄膜，反光层原料的各组分为：1重量份的钛白粉(粒径20μm)和50重量份的实施例1中制备的PVDF-g-P(AA)熔融共混。\n[0031] 如图1所示，上述各层原料依次经过挤出机(图中未示)、多层共挤机头1、抛光辊2、压花辊3和牵引卷绕机构4复合成型获得所述单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜5。\n[0032] 其中多层共挤机头1包括外层机头、中间层机头、内层机头和反光层机头，所述反光层机头的机头温度控制在220℃。\n[0033] 所述反光层原料的熔融共混料在进入反光层机头时的温度在200℃。\n[0034] 所述抛光辊的温度控制在35℃，所述压花辊的温度25℃。\n[0035] 通过真空计量泵控制各层原料挤出量和挤出速率，挤出量与厚度成正比，可根据需要调整各层厚度。\n[0036] 本实施例各层厚度为外层10μm，中间层为10μm，内层5μm，反光层5μm。\n[0037] 实施例3\n[0038] 外层为磨砂面聚偏氟乙烯薄膜，外层原料的各组分为：5重量份的钛白粉(粒径50μm)、5重量份的二氧化硅和50重量份的聚偏氟乙烯树脂熔融共混。\n[0039] 中间层为聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，具体配置方法可参考现有PMMA薄膜成型方法。\n[0040] 内层为聚偏氟乙烯薄膜，内层原料的各组分为：5重量份的钛白粉(粒径50μm)和50重量份的聚偏氟乙烯树脂熔融共混。\n[0041] 反光层为丙烯酸改性聚偏氟乙烯薄膜，反光层原料的各组分为：5重量份的钛白粉(粒径50μm)和50重量份的实施例1中制备的PVDF-g-P(AA)熔融共混。\n[0042] 如图1所示，上述各层原料依次经过挤出机(图中未示)、多层共挤机头1、抛光辊2、压花辊3和牵引卷绕机构4复合成型获得所述单面磨砂高反射太阳能背板用PVDF薄膜5。\n[0043] 其中多层共挤机头1包括外层机头、中间层机头、内层机头和反光层机头，所述反光层机头的机头温度控制在200℃。\n[0044] 所述反光层原料的熔融共混料在进入反光层机头时的温度在180℃。\n[0045] 所述抛光辊的温度控制在25℃，所述压花辊的温度20℃。\n[0046] 然后经过双向拉伸获得相应后的太阳能背板膜。\n[0047] 通过真空计量泵控制各层原料挤出量和挤出速率，挤出量与厚度成正比，可根据需要调整各层厚度。\n[0048] 本实施例各层厚度为外层10μm，中间层为10μm，内层5μm，反光层5μm。\n[0049] 对比例1\n[0050] 依次包括外层、中间层和内层，所述外层和内层均为聚偏氟乙烯树脂，中间层PMMA，三层通过三层共挤流延工艺制备获得。\n[0051] 其中外层和内层的原料包括50重量份聚偏氟乙烯、1重量份钛白粉和100重量份的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)配置的混合溶液。\n[0052] 中间层的原料为聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸乙酯溶液。\n[0053] 上述原料通过三层共挤流延成膜和双向拉伸，获得对比例太阳能背板膜，具体工艺参照现有技术实施。\n[0054] 对比例2\n[0055] 为磨砂面聚偏氟乙烯薄膜，具体制备过程参见中国专利CN103101268A的实施例1。\n[0056] 实施例2-3和对比例的的检测结果见下表1\n[0057] 表1\n[0058]