早期太阳能电池背板结构一般由三层薄膜复合而成，即双层氟膜结构聚氟乙烯(PVF)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PVF。
由于PVF树脂生产对环境污染大，价格昂贵，人们开始研制PVF替代膜材料。具有环保优势和价格优势的聚乙烯薄膜开始受到人们的关注，即单层氟膜结构聚乙烯(PE)/PET/PVF太阳能电池背板的开发与应用受到人们的极大重视。
但是未改性PE膜耐候性能较差，用常规的改性方法生产PE膜也难以满足超长使用寿命要求。
因此，开展PE膜表面改性研究和耐老化性能研究，以达到提高PE膜的粘接性能和耐候性能为目的的开发研究是行业内广泛关注的问题。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)：DFDA7042，兰州石油化工股份有限公司；
低密度聚乙烯(LDPE)：2426H，扬子巴斯夫石油化工股份有限公司；
乙烯－醋酸乙烯共聚物(EVA)：V4110F，扬子巴斯夫石油化工股份有限公司；
白色母粒、抗老化母粒：自制；
PE/PET专用复合胶黏剂，自制;PET膜:合肥乐凯科技产业有限公司。
PE膜制备：将白色母粒或抗老化母粒与LLDPE、LDPE粒料按照拟定配方称取，经过充分混合均匀后投入到吹膜机料斗中，螺杆挤出机温度达到设定值后保温1h，启动螺杆挤出机开始挤出吹膜，风冷冷却，吹膜速度10m/min，收卷并做好记录。
样品制备：将PE膜与PET膜裁切成A4纸大小，用涂布线棒将自制复合胶黏剂涂布到PET膜表面，放入鼓风干燥烘箱中干燥，与PE膜加压复合，烘箱中熟化。再将PE/PET复合膜与EVA胶膜热压复合在玻璃板上。
复合强度检测：用XLW智能电子拉力试验机按照GB/T1040.3—2006标准分别测试PE/PET复合强度、PE/EVA模压复合强度。
耐候性能检测：按照GB/T16422.2—1999进行耐老化试验。将熟化后PE/PET复合膜裁切成一定大小样片，放入氙灯耐候试验箱中，开启氙灯照射，每隔2h观察膜面外观，直到PE膜发生龟裂即为辐照终点。
为了提高PE膜对PET膜的粘接强度，PE膜对EVA封装胶膜的粘接强度，用EVA作为改性树脂，利用小型吹膜机吹膜，控制吹膜厚度为60μm，将LLDPE、LDPE和白色母粒按照质量比70∶30∶12混合，以100份混合粒料为计量单位，对应EVA的加入份数和性能检测结果见表1。
表1 EVA改性PE膜对粘接性能的影响
从表1可以看出，与不加EVA的PE膜相比，加入EVA树脂后PE/PET复合强度、PE/EVA胶膜剥离强度均出现明显变化。
随着EVA加入份数的增加，PE/PET复合强度出现一定幅度的增加，当EVA加入份数达到7.5份时，PE/PET复合强度达到最大值7.3N/cm，但是EVA加入份数继续增加时，PE/PET复合强度不再增大，而是小幅下降；
PE/EVA胶膜剥离强度随着EVA加入份数的增加而逐步增大，但是当EVA加入份数大于10份时，剥离强度增加值变缓。
这可能是因为加入EVA与PE共混改性，EVA大分子可以调节薄膜表面极性和表面能，利用“相似相溶”原理使PE膜与后道工序的EVA封装胶膜在加热、加压、模压复合过程中具有较高的粘接强度。
改性后PE膜表面张力提高，有利于提高PE对PET膜复合强度。
为了探讨抗老化母粒对PE膜力学性能的影响，将LLDPE和LDPE按照质量比70∶30混合，通过改变抗老化母粒质量份数，利用小型吹膜机吹膜，控制吹膜厚度为60μm，以100份PE粒料为计量单位，对应抗老化母粒的加入份数和PE膜力学性能检测结果见表2。
表2 抗老化母粒对PE膜力学性能的影响
用XLW智能电子拉力试验机按照GB/T13022—1991测试拉伸性能。最大位移1000mm，拉伸速度100mm/min。
从表2可以看出，与不含抗老化母粒的PE膜相比较，加入抗老化母粒对PE膜拉伸强度的影响显著，但是对断裂伸长率的影响不显著。
与1#空白样品相比，随着抗老化母粒加入份数的增加，纵向和横向拉伸强度呈现出逐步下降的趋势，但是断裂伸长率的变化不大。
这可能是因为抗老化母粒中的光稳定剂和抗氧化剂是一些有机化合物，与PE粒料共混吹膜后游离存在于PE膜中，与聚乙烯大分子没有产生化学交联作用，对大分链起到增塑剂的作用。
所以，PE膜表现出随着抗老化母粒加入比例的增加，拉伸强度逐步下降，但是断裂伸长率变化不显著。
为了探讨抗老化母粒对PE膜耐候性能的影响，同时考虑白色母粒与抗老化母粒的协同效应，EVA对复合强度和剥离强度的影响。
利用小型吹膜机吹膜，控制吹膜厚度为60μm，LLDPE、LDPE、白色母粒和EVA按照质量比70∶30∶12∶7.5混合物料，以100份混合物料为计量单位，对应抗老化母粒的加入份数和性能检测结果见表3。
表3 抗老化母粒对PE膜耐候性能的影响
从表3可以看出，与不含抗老化母粒的PE膜相比，加入不同份数抗老化母粒均可以不同幅度地提高PE膜耐候性能。
随着抗老化母粒加入份数的增加，PE膜面累计可承受1000W氙灯最大辐照能量逐步增加，最大辐照时间也相应延长。
当抗老化母粒加入比例达到100∶8以上，抗老化母粒有效含量大于2.22%以上时，PE膜累计可以承受1000W氙灯最大辐照能量不小于125(kW·h)/m2、最长辐照时间达到800h，可以保证PE膜不龟裂。
当抗老化母粒加入比例继续增加时，PE膜面可承受的最大辐照能量和最长辐照时间增幅变缓逐步趋于某一定值。
这是因为抗老化母粒中光稳定剂和抗氧化剂在PE膜中有效含量达到2.22%以上时，二者协同作用有效提高了PE膜的耐候性能，使PE膜累计可承受的最大辐照能量显著增加。
当抗老化母粒继续增加时，PE膜累计可承受最大辐照能量和辐照时间趋于某一定值，说明抗老化母粒在PE膜中含量达到饱和，其协同作用不再增加并趋于某一定值。
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用EVA对PE膜进行改性，可以在一定程度上提高PE/PET复合强度，提高PE/EVA剥离强度，EVA可以调节薄膜表面极性和表面能，进而提高PE膜与PET膜和EVA胶膜的粘接强度;
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自制抗老化母粒对PE膜拉伸强度影响显著，对断裂伸长率影响不明显。抗老化母粒中光稳定剂和抗氧化剂可以起到类似增塑剂的作用，降低了PE膜拉伸强度;
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自制抗老化母粒对PE膜耐候性能影响显著，抗老化母粒在PE膜中有效含量达到2.22%以上时，抗老化母粒有效提高了PE膜耐候性能，PE膜面累计可承受最大辐照能量达到125(kW·h)/m2以上，可以满足太阳能电池背板使用要求。
原文始发于微信公众号（光伏产业通）：光伏背板用耐候性 PE 膜的制备与性能研究
