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          光伏背板用PET薄膜研究

          發(fā)布時(shí)間:2020-11-02 11:21:48 點(diǎn)擊率:

           光伏電池是將太陽(yáng)能轉化爲電能的重要部件,其次要由鋼化玻璃、晶硅電池片、EVA膠膜、背膜、鋁邊框、接線(xiàn)盒等部件組成。其中,背膜是光伏電池組件封裝的重要部分,對電池片起維護和支撐的作用,要求其具有杰出的耐候功能(耐干冷、紫外)、電氣絕緣性、水氣阻隔性及尺寸波動(dòng)性等功能。

          目前主流的光伏背膜爲TPT構造,T是早由杜邦公司開(kāi)發(fā)的PVF(聚氟乙烯)Tedllar,P是PET,由于PVF具有的耐紫外功能,而PET具有杰出的電氣絕緣和水氣阻隔功能,因而這種3膜復合的構造能無(wú)效保證其25年的運用壽命。但由于PVF膜由杜邦壟斷,本錢(qián)較高,且供給量無(wú)限。

          爲了打破這一壟斷,阿科瑪、蘇威、3M等公司推出了PVF替代膜PVDF(聚偏氟乙烯),爲了進(jìn)一步降低本錢(qián),有些背膜廠(chǎng)商將2層氟膜變成1層以及呈現了工藝更簡(jiǎn)潔的氟涂層背膜。近年來(lái),爲了消弭對氟膜的依賴(lài),日本曾經(jīng)開(kāi)端研制耐候型PET,經(jīng)過(guò)改性PET與普通PET膜的多層復合制備耐候性良好的光伏背膜,此技術(shù)已成爲日本的主流技術(shù)了。

          無(wú)論是TPT構造、TPE構造(E爲乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)還是采取涂覆及無(wú)氟構造,光伏背膜中都有一項不可短少的組分PET,由于背板在電池的上面,因而紫外輻射較弱,另外對含氟背膜而言,氟膜可以無(wú)效地阻撓紫外輻射,故PET膜次要起水氣阻隔和電氣絕緣的作用。

          但PET在干冷環(huán)境中易發(fā)作降解從而招致脫層、龜裂、氣泡和變黃等景象,終使光伏電池的輸入功率降低、運用壽命下降。因而對PET干冷功能的研討將有助于找出進(jìn)步其耐干冷功能的辦法,目前已有不少學(xué)者及光伏相關(guān)公司在這方面展開(kāi)了研討。

          1、PET耐干冷功能研討

          1.1、PET干冷老化機理

          PET的干冷老化進(jìn)程次要是PET分子鏈在干冷條件下發(fā)作水解及相應聚集態(tài)變化的進(jìn)程。PET主鏈上的酯鍵是聚酯發(fā)作干冷老化的基因,當有水分存在時(shí),PET分子鏈2端生動(dòng)的羧基將誘發(fā)和減速酯鍵的水解進(jìn)程,而溫度的降低則會(huì )進(jìn)一步的減速此進(jìn)程。

          干冷老化初期水分在PET外表吸附,遲緩浸透,由于隨著(zhù)工夫延伸,水對PET的刻蝕和溶劑化作用,PET的結晶度逐步降低,其外表微孔和龜裂添加,與此同時(shí)PET分子鏈中酯鍵遭到水分子攻擊而發(fā)作斷裂,構成分子鏈更短的PET,在水增速的作用下結晶度進(jìn)一步添加,PET脆性添加,水分向PET外部浸透減速,以上進(jìn)程不時(shí)反復,終使PET得到原有的力學(xué)功能和水氣阻隔功能。而溫度的降低,一方面減速PET結晶,從而添加其龜裂水平;另外還添加了端羧基的生動(dòng)性,減速水解反響的發(fā)作。

          1.2、進(jìn)步PET耐干冷功能辦法

          由聚酯干冷老化機理可知,PET分子鏈中的酯鍵和端羧基是水解中的關(guān)鍵要素,因而PET耐干冷功能的進(jìn)步方式次要有2條道路,一是降低酯鍵的含量;二是增加端羧基的含量。

          條道路次要是經(jīng)過(guò)聚酯聚合進(jìn)程中參加第三組分,增加分子鏈中酯鍵的含量,引入耐水解功能更高的化學(xué)鍵或物質(zhì)。如專(zhuān)利CN102898632A發(fā)布了在PET聚合進(jìn)程中引入一定量的聚乙二醇,使其嵌段散布于聚酯分子鏈中,由于聚乙二醇醚鍵構造比酯鍵構造耐水解性更強,因而能進(jìn)步所得共聚酯的耐水解功能,另外爲進(jìn)一步的進(jìn)步其耐水解功能,還引入了苯環(huán)上含3個(gè)取代基的苯甲酸類(lèi)化合物,在共聚酯中能構成3支鏈構造。東麗在其專(zhuān)利CN101186688A中發(fā)布了一種具有優(yōu)異耐水解功能的阻燃聚酯,由于通常參加磷阻燃成分后,聚酯的耐水解功能會(huì )大大降低,該專(zhuān)利在聚合進(jìn)程參加了萘二酸組分,引入耐水解功能更高的萘基,無(wú)效地進(jìn)步了聚酯的耐水解功能。

          此辦法缺乏之處是第三組分的參加一定水平會(huì )對聚酯的物理機器功能和加工功能發(fā)生影響,因而目前主流的進(jìn)步聚酯耐水解功能的辦法還是經(jīng)過(guò)引入活性基團與聚酯中的端羧基反響構成波動(dòng)的基團,從而進(jìn)步聚酯的耐水解功能。通??梢詤⒓拥奈镔|(zhì)有環(huán)氧化合物或碳化二亞胺類(lèi)化合物。專(zhuān)利CN1312237A發(fā)布了一種應用含環(huán)氧基和氨基等高分子型封端劑制備的耐水解聚酯。封端劑基準質(zhì)量分數在(0.05~10%),由于封端劑分子質(zhì)量較高,在熔融混煉進(jìn)程中不易分解,封端效率更高,因而制備的聚酯具有較高的耐水解功能。

          東麗專(zhuān)利CN101955579A發(fā)布了一種經(jīng)過(guò)參加含有反響活性官能團的硅烷偶聯(lián)劑化合物、碳化二亞胺化合物、噁唑啉化合物中恣意一種封端劑制備的耐水解聚酯,其中封端劑質(zhì)量分數爲(0.01~10)%。國外也有不少專(zhuān)利報道采用環(huán)氧化合物或碳化二亞胺類(lèi)化合物作爲封端劑制備耐水解聚酯。如美國專(zhuān)利第5763568號、第6974846號專(zhuān)利等。

          論文方面魏文良在用于光伏電池背板的抗老化PET薄膜研制一文中選用了臺灣產(chǎn)的F-11和英國產(chǎn)的P-1002種封端劑,實(shí)驗后果顯示P-100雖然能制備耐水解老化良好的聚酯,但加工進(jìn)程中易分解并釋放安慰性氣息的氣體,而F-11不只能制備耐水解老化功能的聚酯,而且加工功能也良好。

          從查閱的專(zhuān)利以及相關(guān)的論文研討可知環(huán)氧化合物或碳化二亞胺類(lèi)化合物等封端劑屬低分子型,耐熱功能差,在混煉進(jìn)程中易分解揮發(fā),所以要達相應使用要求就需求添加過(guò)量的封端劑,而封端劑的價(jià)錢(qián)較高,這樣就在一定水平上會(huì )限制該類(lèi)封端劑的使用。

          1.3、光伏PET背膜干冷功能表征

          目前光伏背膜消費商的耐干冷功能測試通常是將PET膜在干冷老化箱中老化一定工夫后察看其外觀(guān)變化來(lái)調查的,如能否分層、氣泡以及色值b值的變化等。干冷條件爲85℃,85%HR,老化工夫1000h。爲了更進(jìn)一步地掌握干冷老化后老化水平和相關(guān)功能的變化,學(xué)術(shù)研討中會(huì )在老化不同工夫(500h,1000h,1500h,2000h等一系列老化工夫)后做其他測試。

          如干冷老化后的力學(xué)功能測試、結晶度測試、紅外測試以及外表張力測試等。如唐景、王莉辨別在其研討中將光伏背膜在85℃,85%HR下干冷老化500h,1000h,1500h,2000h后,對PET膜停止了力學(xué)測試、DSC測試和紅外功能測試,測試后果標明PET膜老化后其力學(xué)功能、分子質(zhì)量及結晶度是互相影響的,結晶度在38%以下時(shí),背膜仍具有良好的維護和支撐功能。

          由于多層復合膜中PET膜是與其他膜經(jīng)過(guò)EVA膠膜銜接在一同的,膜外表張力的大小則決議了膜間的結合才能大小,因而李茜茜在其研討中還測試了老化后PET膜的外表張力的變化,研討標明干冷老化500h后,外表張力由48dyn/cm下降至42dyn/cm,1500h則下降至36dyn/cm以下了,外表張力的變化與電暈處置和PET水解有親密關(guān)系,初期次要是電暈效果生效招致,前期水解水平添加,PET分子鏈變短,分子構造發(fā)作變化,外表張力也就隨之下降了。

          2、結語(yǔ)

          目前市場(chǎng)上光伏背膜的構造次要分爲TPT、TPE、氟涂層以及PET多層復合構造。由于氟膜制備技術(shù)次要由國外壟斷,除使用于范疇會(huì )采用氟膜復合外,從本錢(qián)和使用效果來(lái)看,運用氟涂層和PET多層復合構造也是能滿(mǎn)足運用需求。隨著(zhù)光伏電能在整個(gè)動(dòng)力體系占比的不時(shí)進(jìn)步,以及使用范疇的擴展和不時(shí)細化,對無(wú)氟光伏背膜的需求也將進(jìn)一步進(jìn)步。

          而相較于含氟背膜而言,則對另外2種構造中的PET膜的耐干冷功能將提出更高的要求。我國曾經(jīng)成爲了全球大的光伏電池組件需求和消費基地,在氟膜技術(shù)短期無(wú)法攻克的狀況下,開(kāi)展無(wú)氟多層PET背膜將是一種趨向。

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