[发明专利]一种太阳能电池用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

目前，全球太阳能设施装机容量几乎以指数式增长，开发发电效率和生产效率更高的太阳能电池组件变得极为重要。如果硅晶片直接暴露在大气中，其光电转换机能就会衰减。为此需要采用一种透明、耐老化、粘结性好的胶层将硅晶片包封，并与上层保护玻璃、下层保护材料TPT(聚氟乙烯复合膜)粘合为一体，构成太阳电池组件。

EVA胶膜最基本的功能就是起粘结密封作用，即将硅晶片与大气隔绝。与此同时，还能起到对玻璃的增透作用，有利于太阳电池光电转换效率的提高。

太阳能电池封装用EVA是以EVA(醋酸乙烯含量为30-33％)为基料，辅以数种改性剂，经成膜设备热轧成薄膜型产品。该产品在太阳能电池封装过程中受热，产生交联反应，属热固性的热熔胶膜。固化后的胶膜具有相当高的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性及耐老化性能。

拜耳材料科技公司近年来在此方面获得重大突破。该公司研发人员开发成功的一种热塑性聚氨酯，利用热塑性聚氨酯制成商品名为VISTA-SOLAR的新型薄膜，将其用作太阳能电池原料替换传统的EVA薄膜，不仅使太阳能电池的生产更为方便和便捷，也大大提高了太阳能电池的发电效率。

发明内容

鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种太阳能电池用热塑性聚氨酯弹性体，使用本发明的热塑性聚氨酯弹性体得到的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。此外，该薄膜用于制作太阳能电池时，不必进行交联，可以加快太阳能电池的生产过程。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：

聚酯多元醇100份

双环戊二烯酚型环氧树脂60～90份

脂肪族二异氰酸酯

二醇扩链剂；

其中，控制-OH基团与-NCO基团的物质的量之比为1:1.2～1.4；

控制聚酯多元醇的重均分子量为10000～20000，通过控制聚酯多元醇的重均分子量为该范围内，使固化物具有优异的粘结强度，并且适于涂敷。如果重均分子量小于10000，粘结强度过低，重均分子量大于20000，难以涂敷，不易制备得到薄膜，优选12000～18000，进一步优选13000～17000。

控制聚酯多元醇的分子量分布(Mw/Mn)为1～2.4，通过使分子量分布处于前述范围内，可同时发挥起因于低分子量成分的与基材的密合性提高的效果和起因于高分子量成分的固化物变为高强度的效果，因此成为在湿热条件下的基材粘接性优异、初始的粘接强度高的聚氨酯薄膜。分子量分布(Mw/Mn)小于1时，聚氨酯薄膜的初始的粘接强度降低，分子量分布大于2.4时，聚氨酯薄膜的粘结强度同样降低。

控制双环戊二烯酚型环氧树脂的重均分子量为500～800，优选600～800。

双环戊二烯酚型环氧树脂为60～90份，例如61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份或89份，优选65～85份，进一步优选70～80份。

控制-OH基团与-NCO基团的物质的量之比为1:1.2～1.4，例如1:1.21、1:1.22、1:1.23、1:1.24、1:1.25、1:1.26、1:1.27、1:1.28、1:1.29、1:1.3、1:1.31、1:1.32、1:1.33、1:1.34、1:1.35、1:1.36、1:1.37、1:1.38或1:1.39。

本发明所述的“主要由”，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，这些其他组份赋予所述聚氨酯薄膜不同的特性。除此之外，本发明所述的“主要由”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

例如，所述聚氨酯薄膜的原料还可以含有各种添加剂，作为具体例，可以举出含磷阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、抗水解剂、抗静电剂、颜料、着色剂或润滑剂等。这些各种添加剂可以单独使用，也可以两种或者两种以上混合使用。