本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池背膜的制備方法，屬于太陽(yáng)能電池背膜制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚偏氟乙烯可用來(lái)制造電容器用膜、防大氣作用膜、熱電性和壓電性膜、汽車(chē)的工業(yè)用膜、太陽(yáng)能收集器面板的覆蓋膜等。聚偏氟乙烯平膜的特點(diǎn)是透明度高，透光性好，物理機(jī)械性能優(yōu)良.耐老化，著火性小，熱穩(wěn)定性好。這種膜可用在化工設(shè)備制造、太陽(yáng)能收集器的生產(chǎn)和溫室中，還可用作外部保護(hù)覆蓋膜、化學(xué)保護(hù)和貯藏用的密封帶、塑料和布覆面層的內(nèi)保護(hù)襯層。聚偏氟乙烯膜，在110℃下拉伸8.7的拉伸倍數(shù)，可以改變聚偏氟乙烯的晶體結(jié)構(gòu)，使其原來(lái)的晶體矩陣中的球粒遭到破壞，而形成原纖維。聚偏氟乙烯膜的抗蠕變性能遠(yuǎn)大于其他大多數(shù)氟聚合物膜，而此聚偏氟乙烯膜的耐磨性不低于聚酞胺。用聚偏氟乙烯均聚物和共聚物制成的牌號(hào)為04602、04601及04603的膜透明度都很高。這些膜可以用作化學(xué)保護(hù)的密封帶、特殊貯槽的隔層，還可以用于制造耐燃料和耐化學(xué)品的隔膜及密封件，可用作太陽(yáng)能收集器薄膜。目前正在研的聚偏氟乙烯軟質(zhì)抗靜電膜，其旨在提高PVDF與各種底材的粘合強(qiáng)度的一種多層復(fù)合膜。我們己知PVDF具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及機(jī)械穩(wěn)定性等特點(diǎn)，是太陽(yáng)能電池背膜制造的最佳原料。這主要是因?yàn)镻VDF分子中的C-F鍵是所有與C原子相連的共價(jià)鍵中鍵能最高、最穩(wěn)定的化學(xué)鍵，并且F原子的體積效應(yīng)可以保護(hù)內(nèi)部的C一C鍵免受外界條件的攻擊。但是所制得的PVDF膜的表面能極低，親水性差，且耐濕熱性差，不耐紫外線照射，易老化，很大限制了PVDF膜的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前制得的PVDF膜的表面能極低，親水性差，且耐濕熱性差，不耐紫外線照射，易老化的弊端，提供了一種將納米二氧化鈦粉末利用異丁基三乙氧基硅烷對(duì)其改性，得改性納米二氧化鈦溶膠，并添加聚氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，在玻璃板流延成膜得聚氟乙烯膜，將膜表面清洗后用等離子體處理法在膜表面接枝丙烯酸單體，干燥后制得太陽(yáng)能電池背膜的方法。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用等離子體處理法在聚氟乙烯膜表面接枝親水性丙烯酸單體，有效解決了聚氟乙烯膜的表面能極低，親水性差問(wèn)題，使接觸角小于70°，在膜中添加異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦有效提高了膜的耐濕熱性、耐紫外線及抗老化性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

（1）稱(chēng)取8～12g納米二氧化鈦粉末，按固液比1:5與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液混合，用150～180W功率超聲分散10～15min，得二氧化鈦分散液，將分散液倒入燒瓶，放入水浴鍋中，設(shè)置溫度為55～65℃，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%鹽酸調(diào)節(jié)pH為3.0～4.0，保溫?cái)嚢?0～30min后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.0，調(diào)節(jié)后繼續(xù)攪拌15～20min；

（2）向上述攪拌結(jié)束后的燒瓶中加入50～100mL無(wú)水乙醇，升溫至70～80℃，向燒瓶中滴加8～12mL異丁基三乙氧基硅烷，控制滴加時(shí)間為3～5min，滴加完畢，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)后將反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇，得異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠；

（3）稱(chēng)取5～10g聚氟乙烯放入三口燒瓶中，按固液比1:50～1:30與 N，N-二甲基甲酰胺混合，放入水浴鍋中，在60～70℃水浴溫度中攪拌至聚氟乙烯完全溶解，再分別向燒瓶中加入混合物總質(zhì)量1～3%上述異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠和混合物總質(zhì)量1～2%γ－丁內(nèi)酯，在80～90℃、400～500r/min下攪拌混合30～40min，得透明的聚合物溶液；

（4）將上述透明的聚合物溶液倒在玻璃板上迅速流延成膜，并在70～80℃的烘箱中熱處理12～14h，得透明的聚氟乙烯膜，分別用無(wú)水乙醇、丙酮清洗膜表面，清洗后膜表面用吹風(fēng)機(jī)吹干；

（5）將上述風(fēng)干后聚氟乙烯膜放入等離子體處理裝置的反應(yīng)腔中，打開(kāi)真空室電源，將真空室抽真空至6×10^-4～7×10^-4Pa，并通入氬氣進(jìn)行置換，在30～45W功率下進(jìn)行等離子激發(fā)30～60s，激發(fā)后關(guān)閉等離子體，通入丙烯酸單體蒸汽進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)40～50min后取出，放入真空干燥箱中，在40～50℃下干燥4～5h，即可得到太陽(yáng)能電池背膜。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的太陽(yáng)能電池背膜經(jīng)機(jī)械剪切加工后，平貼于太陽(yáng)能電池背板上，貼合完畢即可。該太陽(yáng)能電池背膜在100～120℃下放置250～300h，無(wú)老化發(fā)黃、龜裂現(xiàn)象發(fā)生，自然環(huán)境下可以使用壽命高于25年，且具有耐濕熱老化、尺寸穩(wěn)定、耐撕裂，易加工，接觸角小于70°。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，成本低，在膜中添加異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦助劑，使產(chǎn)品耐紫外線性能高，抗老化性能好；

（2）本發(fā)明利用等離子體處理法在膜表面接枝丙烯酸單體，有效解決了聚氟乙烯膜膜的表面能極低，親水性和耐濕熱性差問(wèn)題，使膜的接觸角小于70°。

具體實(shí)施方式

首先稱(chēng)取8～12g納米二氧化鈦粉末，按固液比1:5與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液混合，用150～180W功率超聲分散10～15min，得二氧化鈦分散液，將分散液倒入燒瓶，放入水浴鍋中，設(shè)置溫度為55～65℃，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%鹽酸調(diào)節(jié)pH為3.0～4.0，保溫?cái)嚢?0～30min后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.0，調(diào)節(jié)后繼續(xù)攪拌15～20min；向上述攪拌結(jié)束后的燒瓶中加入50～100mL無(wú)水乙醇，升溫至70～80℃，向燒瓶中滴加8～12mL異丁基三乙氧基硅烷，控制滴加時(shí)間為3～5min，滴加完畢，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)后將反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇，得異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠；再稱(chēng)取5～10g聚氟乙烯放入三口燒瓶中，按固液比1:50～1:30與 N，N-二甲基甲酰胺混合，放入水浴鍋中，在60～70℃水浴溫度中攪拌至聚氟乙烯完全溶解，再分別向燒瓶中加入混合物總質(zhì)量1～3%上述異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠和混合物總質(zhì)量1～2%γ－丁內(nèi)酯，在80～90℃、400～500r/min下攪拌混合30～40min，得透明的聚合物溶液；然后將上述透明的聚合物溶液倒在玻璃板上迅速流延成膜，并在70～80℃的烘箱中熱處理12～14h，得透明的聚氟乙烯膜，分別用無(wú)水乙醇、丙酮清洗膜表面，清洗后膜表面用吹風(fēng)機(jī)吹干；最后將上述風(fēng)干后聚氟乙烯膜放入等離子體處理裝置的反應(yīng)腔中，打開(kāi)真空室電源，將真空室抽真空至6×10^-4～7×10^-4Pa，并通入氬氣進(jìn)行置換，在30～45W功率下進(jìn)行等離子激發(fā)30～60s，激發(fā)后關(guān)閉等離子體，通入丙烯酸單體蒸汽進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)40～50min后取出，放入真空干燥箱中，在40～50℃下干燥4～5h，即可得到太陽(yáng)能電池背膜。

實(shí)例1

首先稱(chēng)取8g納米二氧化鈦粉末，按固液比1:5與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液混合，用150W功率超聲分散10min，得二氧化鈦分散液，將分散液倒入燒瓶，放入水浴鍋中，設(shè)置溫度為55℃，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%鹽酸調(diào)節(jié)pH為3.0，保溫?cái)嚢?0min后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.0，調(diào)節(jié)后繼續(xù)攪拌15min；向上述攪拌結(jié)束后的燒瓶中加入50mL無(wú)水乙醇，升溫至70℃，向燒瓶中滴加8mL異丁基三乙氧基硅烷，控制滴加時(shí)間為3min，滴加完畢，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)后將反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇，得異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠；再稱(chēng)取5g聚氟乙烯放入三口燒瓶中，按固液比1:50與 N，N-二甲基甲酰胺混合，放入水浴鍋中，在60℃水浴溫度中攪拌至聚氟乙烯完全溶解，再分別向燒瓶中加入混合物總質(zhì)量1%上述異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠和混合物總質(zhì)量1%γ－丁內(nèi)酯，在80℃、400r/min下攪拌混合30min，得透明的聚合物溶液；然后將上述透明的聚合物溶液倒在玻璃板上迅速流延成膜，并在70℃的烘箱中熱處理12h，得透明的聚氟乙烯膜，分別用無(wú)水乙醇、丙酮清洗膜表面，清洗后膜表面用吹風(fēng)機(jī)吹干；最后將上述風(fēng)干后聚氟乙烯膜放入等離子體處理裝置的反應(yīng)腔中，打開(kāi)真空室電源，將真空室抽真空至6×10^-4Pa，并通入氬氣進(jìn)行置換，在30W功率下進(jìn)行等離子激發(fā)30s，激發(fā)后關(guān)閉等離子體，通入丙烯酸單體蒸汽進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)40min后取出，放入真空干燥箱中，在40℃下干燥4h，即可得到太陽(yáng)能電池背膜。

將本發(fā)明制得的太陽(yáng)能電池背膜經(jīng)機(jī)械剪切加工后，平貼于太陽(yáng)能電池背板上，貼合完畢即可。該太陽(yáng)能電池背膜在100℃下放置250h，無(wú)老化發(fā)黃、龜裂現(xiàn)象發(fā)生，自然環(huán)境下可以使用壽命27年，且具有耐濕熱老化、尺寸穩(wěn)定、耐撕裂，易加工，接觸角68°。

實(shí)例2

首先稱(chēng)取10g納米二氧化鈦粉末，按固液比1:5與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液混合，用165W功率超聲分散13min，得二氧化鈦分散液，將分散液倒入燒瓶，放入水浴鍋中，設(shè)置溫度為60℃，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%鹽酸調(diào)節(jié)pH為3.5，保溫?cái)嚢?5min后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.0，調(diào)節(jié)后繼續(xù)攪拌18min；向上述攪拌結(jié)束后的燒瓶中加入75mL無(wú)水乙醇，升溫至75℃，向燒瓶中滴加10mL異丁基三乙氧基硅烷，控制滴加時(shí)間為4min，滴加完畢，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)后將反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇，得異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠；再稱(chēng)取8g聚氟乙烯放入三口燒瓶中，按固液比1:40與 N，N-二甲基甲酰胺混合，放入水浴鍋中，在65℃水浴溫度中攪拌至聚氟乙烯完全溶解，再分別向燒瓶中加入混合物總質(zhì)量2%上述異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠和混合物總質(zhì)量2%γ－丁內(nèi)酯，在85℃、450r/min下攪拌混合35min，得透明的聚合物溶液；然后將上述透明的聚合物溶液倒在玻璃板上迅速流延成膜，并在75℃的烘箱中熱處理13h，得透明的聚氟乙烯膜，分別用無(wú)水乙醇、丙酮清洗膜表面，清洗后膜表面用吹風(fēng)機(jī)吹干；最后將上述風(fēng)干后聚氟乙烯膜放入等離子體處理裝置的反應(yīng)腔中，打開(kāi)真空室電源，將真空室抽真空至7×10^-4Pa，并通入氬氣進(jìn)行置換，在38W功率下進(jìn)行等離子激發(fā)45s，激發(fā)后關(guān)閉等離子體，通入丙烯酸單體蒸汽進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)45min后取出，放入真空干燥箱中，在45℃下干燥5h，即可得到太陽(yáng)能電池背膜。

將本發(fā)明制得的太陽(yáng)能電池背膜經(jīng)機(jī)械剪切加工后，平貼于太陽(yáng)能電池背板上，貼合完畢即可。該太陽(yáng)能電池背膜在110℃下放置275h，無(wú)老化發(fā)黃、龜裂現(xiàn)象發(fā)生，自然環(huán)境下可以使用壽命高于25年，且具有耐濕熱老化、尺寸穩(wěn)定、耐撕裂，易加工，接觸角66°。

實(shí)例3

首先稱(chēng)取12g納米二氧化鈦粉末，按固液比1:5與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液混合，用180W功率超聲分散15min，得二氧化鈦分散液，將分散液倒入燒瓶，放入水浴鍋中，設(shè)置溫度為65℃，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%鹽酸調(diào)節(jié)pH為4.0，保溫?cái)嚢?0min后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.0，調(diào)節(jié)后繼續(xù)攪拌20min；向上述攪拌結(jié)束后的燒瓶中加入100mL無(wú)水乙醇，升溫至80℃，向燒瓶中滴加12mL異丁基三乙氧基硅烷，控制滴加時(shí)間為5min，滴加完畢，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)后將反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇，得異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠；再稱(chēng)取10g聚氟乙烯放入三口燒瓶中，按固液比1:30與 N，N-二甲基甲酰胺混合，放入水浴鍋中，在70℃水浴溫度中攪拌至聚氟乙烯完全溶解，再分別向燒瓶中加入混合物總質(zhì)量3%上述異丁基三乙氧基硅烷改性納米二氧化鈦溶膠和混合物總質(zhì)量2%γ－丁內(nèi)酯，在90℃、500r/min下攪拌混合40min，得透明的聚合物溶液；然后將上述透明的聚合物溶液倒在玻璃板上迅速流延成膜，并在80℃的烘箱中熱處理14h，得透明的聚氟乙烯膜，分別用無(wú)水乙醇、丙酮清洗膜表面，清洗后膜表面用吹風(fēng)機(jī)吹干；最后將上述風(fēng)干后聚氟乙烯膜放入等離子體處理裝置的反應(yīng)腔中，打開(kāi)真空室電源，將真空室抽真空至7×10^-4Pa，并通入氬氣進(jìn)行置換，在45W功率下進(jìn)行等離子激發(fā)60s，激發(fā)后關(guān)閉等離子體，通入丙烯酸單體蒸汽進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)50min后取出，放入真空干燥箱中，在50℃下干燥5h，即可得到太陽(yáng)能電池背膜。

將本發(fā)明制得的太陽(yáng)能電池背膜經(jīng)機(jī)械剪切加工后，平貼于太陽(yáng)能電池背板上，貼合完畢即可。該太陽(yáng)能電池背膜在120℃下放置300h，無(wú)老化發(fā)黃、龜裂現(xiàn)象發(fā)生，自然環(huán)境下可以使用壽命28年，且具有耐濕熱老化、尺寸穩(wěn)定、耐撕裂，易加工，接觸角65°。