CN104992998B - 一种晶硅组件用导热背板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅组件用导热背板及其制备方法。所述背板包括基膜层,及位于基膜层相对两侧的反射层与耐候层,所述基膜层包括金属板层,以及涂覆在金属板层上的有机绝缘层聚酰亚胺,所述反射层与耐候层为氟碳涂料。本发明将金属板层高的导热性和低的水汽透过率与聚酰亚胺的高绝缘性能相结合,得到导热功能优异的基膜层。所述反射层氟碳涂料,在红外区域高的反射率可大大减少因红外辐射引起组件内部温度的升高;所述耐候层赋予背板优异的耐候性。本发明制备的背板散热性好,能够有效降低组件内部温度,提高电池组件的光电转换效率。同时本发明背板是通过涂覆的方法制备,避免了粘结层可能出现的失效及热阻的增加,制备工艺简单,适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池封装技术领域,尤其涉及一种晶硅组件用导热背板及其制备方法。
背景技术
现阶段及未来的发展离不开电能,光伏发电将取之不尽的太阳能转变为电能,具有巨大的应用价值。光伏电池工作时会受到日光中部分紫外光及大量的红外辐射,其中一个波长紫外光也只能产生一个空穴电子对,多余的能量转化为热能释放出来,红外辐射对电池的输出效率没有任何正面帮助,只能转变为热能,同时在光-电转换过程也会产生特有的耦合热效应,如果不能有效散热,将导致电池组件的温度升高。根据晶体硅的半导体特性,温度每升高1℃,其光-电转换效率将降低0.4%左右;因此,温度升高将使电池组件光-电转换效率显著降低,同时还将加速电池组件的老化损坏,可见降低组件整体的温度对电池效率的提高具有很大的意义。
目前,降低组件内部温度有三个途径:组件后面安装散热装置,提高封装胶膜导热系数及提高背板导热系数。背板作为组件与外界接触的媒介,是太阳能电池最有效的散热路径。常规太阳能背板结构增强层一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),但是PET基材本身低的导热系数,制约了整体背板导热性的提高。专利CN102544380A公开了一包括金属板层、以及涂覆在金属板层一面或两面的有机绝缘层,其所述有机绝缘层含有钛白粉和聚酰亚胺,可制备得到导热系数高达1.2W/m·K的背板,但是其水汽透过率相对较大,且聚酰亚胺在老化过程中,黄变大,耐老化性能差。专利CN104103705A公开了一种具有七层结构背板,其中有三层导热粘结层,两层氟膜,一层PET和一层金属基板,虽然此背板粘结层做了导热改进,并加了金属板,但是受PET低导热系数的限制,仍然不能达到预期散热效果,同时此背板制备工艺复杂,在使用过程中可能出现粘结层失效等状况,这种弊端也存在于与专利CN104103705A相似结构的CN103681915A专利中。专利CN104143578A采用聚丙烯合金代替PET,聚酰胺代替氟膜材料,内层反射层为聚烯烃材料,使用环氧基团的乙烯共聚物为粘合层,然而这几种聚合物材料导热系数均不高,且耐候性不及传统背板材料。专利CN104201226A仍然采用PET为基材,只是通过增加红外反射层,提高背板内层红外光反射性,不能有效降低组件内部温度。专 利CN101359700A公开了一种铝合金背板太阳电池,虽然其在太阳电池互联条和电极引线与EVA胶膜之间,敷设聚酯薄膜条以提高电绝缘性能,然而此太阳能电池组装时,加热过程中,聚酯膜条容易移位,导致互联条、电池片与铝合金背板直接接触,达不到绝缘性要求,易造成短路,存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前背板在散热技术上的难题,开发一种能够将红外光反射出去,且本身具有高导热系数的背板及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种晶硅组件用导热背板,包括基膜层及位于基膜层两侧的反射层与耐候层;所述基膜层包括金属板层,以及涂覆在金属板层任意一侧或两侧的有机绝缘层。
进一步地,所述金属板层为不锈钢板、铝箔、铜箔和铝合金中的一种,其表面为粗糙面,粗糙度Rz=5~6μm,针孔度≤3个/m2,针孔直径≤0.2mm,厚度为5~500μm,优选为10~300μm。
进一步地,所述有机绝缘层包括80~100质量份的聚酰亚胺、0~12质量份的硅烷偶联剂改性的钛白粉、0~12质量份硅烷偶联剂改性的导热填料。
进一步地,所述反射层由甲、乙两组份按照质量比1~5:1组成,所述甲组分包括30~45份氟碳树脂、0~20质量份偶联剂改性导热填料0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的增反填料;所述增反填料由玻璃微球、钛白粉中的一种或多种按照任意配比组成,所述乙组份为异氰酸酯固化剂。
进一步地,所述耐候层由甲、乙两组份按照质量比1~5:1组成,所述甲组分包括30~45质量份氟碳树脂、0~25质量份偶联剂改性钛白粉、0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的导热填料,所述导热填料为氮化铝、碳化硅、氮化硼、氧化镁中的一种或多种按照任意配比组成,粒径为0.1~5μm,以提高涂层对基底材料的遮盖力,同时避免紫外线到达基板,提高背板的耐候性;所述乙组份为异氰酸酯固化剂。
进一步地,所述甲组分还包括0.2~5质量份润湿分散剂、0.1~1质量份流平剂。
一种晶硅组件用导热背板的制备方法,该方法具体为:
基膜层的制备:在氮气气氛下,将40~50质量份二胺类化合物溶解于的500份溶剂中,搅拌至完全溶解,加入0~12质量份的硅烷偶联剂改性的钛白粉、0~12质量份的硅烷偶联剂改性的导热填料;然后分3次加入摩尔量为二胺类化合物摩尔量0.95~1.05倍的四甲酸酐类化合物,3次质量比依次为7:2:1,每次间隔30min,加料完成后在氮气气氛下,10~40℃聚合反应3~48h,得到粘度在1000~9000mPa·S的聚酰亚胺前体溶液; 在金属板层任意一侧或两侧涂布聚酰亚胺前驱溶液,在60~200℃干燥10~60min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜经280~380℃下,亚胺化10~60min,形成基膜层,收卷备用。
反射层涂料的制备:将15~35质量份无水稀释剂A倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入30~45质量份氟碳树脂、0~20质量份偶联剂改性导热填料及0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的增反填料,碾磨至颗粒细度≤5μm,加适量无水稀释剂A调整粘度至500~2000mPa·S,过滤,制得甲组份,存放于干燥密封容器中待用;称取40~65质量份异氰酸酯固化剂与35~60质量份无水稀释剂B混合均匀,过滤,制得乙组份,存放于干燥密封容器中待用。
耐候层涂料的制备:将15~35质量份无水稀释剂A倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入30~45质量份氟碳树脂、0~20份偶联剂改性钛白粉及0.1~1.5质量份锡类催化剂、2~25质量份的导热填料,碾磨至颗粒细度≤5μm,加适量无水稀释剂A调整粘度至500~2000mPa·S,过滤,制得甲组份,存放于干燥密封容器中待用;称取40~65份异氰酸酯固化剂与35~60质量份无水稀释剂B混合均匀,过滤,制得乙组份,存放于干燥密封容器中待用。
将反射层涂料的甲、乙两组份按照质量比1~5:1混合均匀后,涂布在基膜层的一侧,在120℃~200℃固化0.5至20min后,获得反射层;然后将耐候层涂料的甲、乙两组份按照质量比1~5:1混合均匀后,涂布在基膜层的另一侧,在120℃~200℃固化0.5至20min后,获得耐候层,完成导热背板的制备;或者先在基膜层一侧制备耐候层,再制备反射层。
进一步地,所述二胺类化合物由对苯二胺(p-PDA)、间苯二胺(m-PDA)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4'-MDA)、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯(4,4'-BAPB)、4,4'-二氨基苯砜(4,4'-DDS)、4,4'-二氨基苯酰替苯胺(4,4'-DABA)、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、4,4'-二氨基二苯甲酮中的一种或多种按照任意配比组成;
所述四甲酸酐类化合物由均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(s-ODPA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(s-BTDA)、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐(a-ODPA)中的一种或多种按照任意比组成;
所述溶剂为非质子极性溶剂,由N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或多种按照任意配比组成;
所述氟碳树脂为偏氟乙烯型氟碳树脂、三氟氯乙烯型氟碳树脂、四氟乙烯型氟碳树 脂的一种或两种按照任意配比组成的混合物;
所述锡类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡、氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种按照任意配比组成的混合物;
所述异氰酸酯固化剂为脂肪族异氰酸酯固化剂;
所述稀释剂A或稀释剂B为下列一种或两种以上的混合:C7~C10的芳香烃,C3~C8的酯类化合物,C1~C5的醇类化合物,C2~C6的酮类化合物。
进一步地,有机绝缘层厚度为5~30μm,反射层与耐候层的厚度均为3~35μm。
本发明的有益效果主要体现在:本发明提供了一种高耐候导热光伏背板及其制备方法,此背板是通过涂覆而非复合的方法制备,避免了粘结层可能出现的失效及热阻的增加,且制备工艺简单,适用于工业化生产。本发明将金属板层高的导热性和低的水汽透过率与含极性基团多的聚酰亚胺的绝缘性能相结合,得到导热功能优异的基膜层。基膜层上的反射层可减少因红外辐射引起组件内部温度的升高,耐候层提供背板优异的耐候性。本发明制备的背板散热性能好,能够有效降低组件内部温度,提高电池组件的光电转换效率;同时具有可靠的绝缘性,低的水汽透过率,高的耐老化性能,是一种各项性能优异的光伏发电用背板。
附图说明
图1为本发明一种高耐候导热背板的结构示意图;
其中1为反射层,2为金属层,3为有机绝缘层,4为耐候层。
具体实施方式
本发明所使用的有机绝缘层主要是聚酰亚胺,其含极性基团多,较易极化,决定其具有相对较高的导热系数,同时,聚酰亚胺材料由于在分子主链上含有亚芳基或杂环结构,因此具有耐高温、耐辐射和耐电压的能力,赋予背板可靠的绝缘性。
本发明中所述的润湿分散剂和流平剂均为常用产品,润湿分散剂可以为为含酸性基团的共聚体溶液、高度枝化结构聚酯类、羟基官能团羧酸酯类中的一种或多种按照任意配比组成,流平剂可以为聚醚硅氧烷共聚物类、反应性聚醚改性氟硅氧烷类、聚醚改性聚有机硅氧烷类、聚丙烯酸酯类中的一种或多种按照任意配比组成。
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,下面结合实施例对本发明作进一步描述,其中实施例不是被提供来限制权利要求范围的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不限于此。
其中样品各项性能指标是通过以下的标准进行测定:
1.导热系数依照ASTM D-5470标准测试;
2.恒定耐湿热老化性能:按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化试验,
试验条件:+85℃,相对湿度85%;
试验前、后对试样黄变指数(ΔYI)按国标GB 2409《塑料黄色指数试验方法》测定;
3.体积电阻率按照GB/T 1410-2006标准进行测试;
4.水汽透过率按照ISO15106-3标准,采用济南兰光机电技术有限公司的W3/300型水蒸气透过率测试仪测试,测试条件:38℃,相对湿度90%。
为便于对比实验结果,所述实施例中所使用的硅烷偶联剂改性钛白粉或导热填料均通过以下方法进行改性:
以质量份数计,将20份钛白粉或导热填料加入100份水中,超声搅拌至分散均匀,加热至60℃,以1ml/min速度滴加6份硅烷偶联剂KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷,商购得到),恒温搅拌反应3h,经过滤、干燥后碾磨成粉末,过200目筛网,得到硅烷偶联剂改性钛白粉或导热填料。
本发明所述的原料均可市购获得。
实施例1
(1)基膜的制备:
在氮气气氛下,将180.6g 4,4'-ODA(克拉玛尔试剂)和272.7g 4,4'-DABA(杭州下沙恒升化工有限公司)溶解于的4210g DMAc(广州勤天化工有限公司)中,搅拌至完全溶解,然后分三次依次加入306.0g、87.2g、43.6g的PMDA(济南云翔化工有限公司),每次间隔30min,随后在20℃聚合反应4h得到粘度为6250mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;然后在50μm铝箔上涂布聚酰亚胺前驱溶液,在120℃干燥15min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜在280℃下,亚胺化60min,形成基膜,其中聚酰亚胺层厚度为12μm,收卷备用。
(2)氟碳涂料的制备
反射层甲组份:称取30g丁酮(杭州化学试剂有限公司)倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入40g氟碳树脂ZHM-2(东氟化工)、28g偶联剂改性钛白粉R960(美国杜邦公司)及1.15g单丁基三异辛酸锡催化剂(上海士锋生物科技有限公司),同时加入0.65g润湿分散剂BYK-163(德国比克化学有限公司),预分散研磨至颗粒细度≤5微米,补加0.2g流平剂BYK310(德国比克化学有限公司),混合均匀后,调整粘度至 1300mPa·S,过滤,制得反射层甲组分颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
耐候层甲组份:称取20g丙二醇甲醚醋酸酯(杭州化学试剂有限公司)倒入砂磨机中,低速搅拌下依次加入40g氟碳树脂GK570(日本大金)及0.8g异辛酸锌催化剂(南通遐迩化工有限公司),4.2g润湿分散剂BYK-9010(德国比克化学有限公司),10g钛白粉R960(美国杜邦公司),预分散之后研磨至颗粒细度≤5微米,补加0.2g流平剂BYK310(德国比克化学有限公司),3g消光粉DG-F28(上海创宇化工有限公司)混合均匀后,调整粘度至750mPa·S,过滤,制得耐候层甲组份颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
乙组份:将55g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体Z4470BA(NCO含量为37.5%,德国拜耳)与20g无水二甲苯(杭州化学试剂有限公司)和25g无水乙酸丁酯(杭州化学试剂有限公司)混合均匀,过滤,制成乙组份,存放于干燥的密封罐中待用。
(3)背板的制备
使用时,将耐候层甲组份颜浆与乙组份按照质量用量之比为3:1机械混合均匀,通过自动化连续成型或间歇式工艺均匀涂覆在(1)制备的基膜聚酰亚胺面上,155℃下固化4min,得到涂层干膜厚度为10微米;
将反射层甲组份颜浆与乙组份按照质量用量之比为4:1机械混合均匀,通过自动化连续成型或间歇式工艺均匀涂覆在(1)制备的基膜的另一金属面上,175℃下固化5min,得到涂层干膜厚度为20微米,收卷得到高耐候导热背板,记为S-1,其结构如图1所示。
实施例2
(1)基膜的制备:
在氮气气氛下,将310.5g 4,4'-ODA(克拉玛尔试剂)和106.1g的2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑(湖北康鑫源顺医药化工有限公司)溶解于的3910g DMAc(广州勤天化工有限公司)中,搅拌至完全溶解,加入125.1g偶联剂改性钛白粉,然后分三次依次加入380g、108.6g、54.3g的s-ODPA(上海盈公实业有限公司),每次间隔30min,随后在25℃聚合反应6h得到粘度为8900mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;然后在15μm铜箔上涂布聚酰亚胺前驱溶液,在60℃干燥45min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜在320℃下,亚胺化30min,形成基膜,其中聚酰亚胺层厚度为20μm,收卷备用;
(2)氟碳涂料的制备反射层甲组份:称取15g二甲苯(杭州化学试剂有限公司)倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入45g氟碳树脂SW-5570(上海圣威贸易有限 公司)、30g偶联剂改性玻璃微球(河北驰野玻璃珠)及1.5g异辛酸锌催化剂(上海士锋生物科技有限公司),同时加入2.5g润湿分散剂BYK-9190(德国比克化学有限公司),预分散研磨至颗粒细度≤5微米,补加1g流平剂BYK310(德国比克化学有限公司),混合均匀后,调整粘度至510mPa·S,过滤,制得反射层甲组分颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
耐候层
甲组份:称取15g二甲苯(杭州化学试剂有限公司)倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入45g氟碳树脂SW-5570(上海圣威贸易有限公司)、25g偶联剂改性钛白粉R960(美国杜邦公司)、10g偶联剂改性氮化硼(营口辽滨精细化工)及1.5g异辛酸锌催化剂(上海士锋生物科技有限公司),同时加入2.5g润湿分散剂BYK-9190(德国比克化学有限公司),预分散研磨至颗粒细度≤5微米,补加1g流平剂BYK310(德国比克化学有限公司),混合均匀后,调整粘度至680mPa·S,过滤,制得反射层甲组分颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
乙组份:将40g六亚甲基二异氰酸酯加成物固化剂HXT(日本聚氨酯工业株式会社)与35g无水甲苯(杭州化学试剂有限公司)和25g乙酸乙酯(杭州化学试剂有限公司)混合均匀,过滤,制成乙组份,存放于干燥的密封罐中待用。
(3)背板的制备
使用时,将耐候层甲组份颜浆与乙组份按照质量用量之比为5:1机械混合均匀,通过自动化连续成型或间歇式工艺均匀涂覆在(1)制备的基膜金属面上,165℃下固化1.5min,得到涂层干膜厚度为18微米;
将反射层甲组份颜浆与乙组份按照质量用量之比为4:1机械混合均匀,通过自动化连续成型或间歇式工艺均匀涂覆在(1)制备的基膜的聚酰胺面上,180℃下固化3min,得到涂层干膜厚度为25微米,收卷得到高耐候导热背板,记为S-2。
实施例3
(1)基膜的制备:
在氮气气氛下,将168.2g 4,4'-BAPB(天津市众泰化工)和267.6g的双(3-氨基-4-羟基苯基)砜(浙江鼎龙化工)溶解于的5270g DMF(广州勤天化工有限公司)中,搅拌至完全溶解,加入32g偶联剂改性钛白粉与96g偶联剂改性氮化硅,然后分三次依次加入320g、91g、45.8g的s-BTDA(上海盈公实业有限公司),每次间隔30min,随后在10℃聚合反应48h得到粘度为1200mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;然后在280μm 不锈钢板上涂布聚酰亚胺前驱溶液,在200℃干燥10min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜在380℃下,亚胺化10min,形成基膜,其中聚酰亚胺层厚度为30μm,收卷备用;
(2)氟碳涂料的制备
反射层甲组份:称取35g无水甲苯(杭州化学试剂有限公司)置于容器中,低速搅拌下依次加入40g氟碳树脂GK570(日本大金),10g偶联剂改性钛白粉R960(美国杜邦公司)、14g偶联剂改性氧化镁(营口天利嘉耐火材料有限公司)及0.1g二月桂酸二辛基锡催化剂(金田原料有限公司),0.2g润湿分散剂BYK-9010(德国比克化学有限公司),预分散之后研磨至颗粒细度≤5微米,补加0.7g流平剂BYK310(德国比克化学有限公司),混合均匀后,调整粘度至2000mPa·S,过滤,制得反射层甲组分颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
耐候层甲组份:称取将35g乙酸乙酯(杭州化学试剂有限公司)置于容器中,低速搅拌下依次加入45g氟碳树脂L101(万博涂料化工有限公司),16g偶联剂改性氮化硼(淄博沛达特种陶瓷有限公司)及1.28g辛酸亚锡催化剂(上海雨天化工),2.g含酸性集团共聚物类分散剂BYK9076(德国毕克化学公司),预分散之后研磨至颗粒细度≤5微米,补加0.22g流平剂YCK-1020(YCK公司),混合均匀后,调整粘度至1900mPa·S,过滤,制得耐候层甲组份颜浆,存放于干燥的密封罐中待用;
乙组份:将65g六亚甲基二异氰酸酯三聚体固化剂HT-90BS(NCO含量为19.6%,万华化学集团股份有限公司)与20g无水甲苯(杭州化学试剂有限公司)和15g无水乙酸丁酯(杭州化学试剂有限公司)混合均匀,过滤,制成乙组份,存放于干燥的密封罐中待用;
(3)背板的制备:与实施例1相同,记为S-3。
实施例4
(1)基膜的制备:
在氮气气氛下,将308.6g 4,4'-BAPB(克拉玛尔试剂)和210.4g的4,4'-DDS(浙江鼎龙化工)溶解于的5189g DMF(广州勤天化工有限公司)溶剂中,搅拌至完全溶解,加入147.6g偶联剂改性氧化镁,然后分三次依次加入278.6g、79.6g、39.8g的BPDA(德清四海化工有限公司),每次间隔30min,随后在40℃聚合反应3h得到粘度为3600mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;然后在160μm铝合金上涂布聚酰亚胺前驱溶液,在80℃干燥60min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜在360℃下,亚胺化 20min,形成基膜,其中聚酰亚胺层厚度为5μm,收卷备用;
(2)氟碳涂料的制备
与实施例3的区别是,反射层与耐候层甲组份颜浆均未加入偶联剂改性导热填料,其他相同。
乙组份:将50g六亚甲基二异氰酸酯三聚体固化剂TKA100(旭化成化学株式会社)与30g无水二甲苯(深圳市永旺化工有限公司)和20g丙酮(杭州化学试剂有限公司)混合均匀,过滤,制成乙组份,存放于干燥的密封罐中待用;
(3)背板的制备与实施例2相同,记为S-4。
对比例1
与实施例3的区别在于使用250μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)替代铜箔,记为D-1。
对比例2
与实施例3的主要区别是在基膜为铜箔,上面没有涂覆聚酰亚胺,然后在铜箔上直接涂覆氟碳涂料,记为D-2。
对比例3
与实施例3的主要区别是只在基膜内层涂覆反射层氟碳涂料,未在外层涂覆耐候性氟碳涂料,记为D-3。
对实施例1、2、3、4及对比例1、2制得的涂覆型背板进行性能检测,结果如表1所示。
表1耐候导热背板的性能参数
由表中数据可知,本发明制备的晶硅组件用导热背板导热系数高,同时具有可靠的绝缘性,低的水汽透过率,高的耐老化性能,是一种各项性能优异的晶硅组件用背板。
Claims (5)
1.一种晶硅组件用导热背板,其特征在于:包括基膜层,及位于基膜层一侧的反射层与相对另一侧的耐候层;所述基膜层包括金属板层,以及涂覆在金属板层任意一侧或两侧的有机绝缘层;所述反射层由甲、乙两组份按照质量比1~5:1组成,所述甲组分包括30~45质量份氟碳树脂、0~20质量份偶联剂改性的导热填料、0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的增反填料;所述增反填料由玻璃微球、钛白粉中的一种或多种按照任意配比组成,所述乙组份为异氰酸酯固化剂;所述耐候层由A、B两组份按照质量比1~5:1组成,所述A组分包括30~45质量份氟碳树脂、0~25质量份偶联剂改性钛白粉、0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的导热填料,所述导热填料为氮化铝、碳化硅、氮化硼、氧化镁中的一种或多种按照任意配比组成,粒径为0.1~5μm;所述B组份为异氰酸酯固化剂;
所述基膜层通过以下方法制备得到:在氮气气氛下,将40~50质量份二胺类化合物溶解于500质量份溶剂中,搅拌至完全溶解,加入0~12质量份的硅烷偶联剂改性的钛白粉、0~12质量份的硅烷偶联剂改性的导热填料;然后分3次加入摩尔量为二胺类化合物摩尔量0.95~1.05倍的四甲酸酐类化合物,3次质量比依次为7:2:1,每次间隔30min,加料完成后在氮气气氛下,10~40℃聚合反应3~48h,得到粘度在1000~9000mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;在金属板层任意一侧或两侧涂布聚酰亚胺前驱溶液,在60~200℃干燥10~60min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜经280~380℃下,亚胺化10~60min,形成基膜层,收卷备用。
2.根据权利要求1所述的导热背板,其特征在于,所述金属板层为不锈钢板、铝箔、铜箔和铝合金中的一种,其表面为粗糙面,粗糙度Rz=5~6μm,针孔度≤3个/m2,针孔直径≤0.2mm,厚度为5~500μm。
3.如权利要求1所述的导热背板,其特征在于:有机绝缘层厚度为5~30μm,反射层与耐候层的厚度均为3~35μm。
4.一种权利要求1所述的晶硅组件用导热背板的制备方法,其特征在于,该方法具体为:
基膜层的制备:在氮气气氛下,将40~50质量份二胺类化合物溶解于500质量份溶剂中,搅拌至完全溶解,加入0~12质量份的硅烷偶联剂改性的钛白粉、0~12质量份的硅烷偶联剂改性的导热填料;然后分3次加入摩尔量为二胺类化合物摩尔量0.95~1.05倍的四甲酸酐类化合物,3次质量比依次为7:2:1,每次间隔30min,加料完成后在氮气气氛下,10~40℃聚合反应3~48h,得到粘度在1000~9000mPa·S的聚酰亚胺前体溶液;在金属板层任意一侧或两侧涂布聚酰亚胺前驱溶液,在60~200℃干燥10~60min,得到聚酰亚胺层前体干膜;再将聚酰亚胺层前体干膜经280~380℃下,亚胺化10~60min,形成基膜层,收卷备用;
反射层涂料的制备:将15~35质量份无水稀释剂A倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入30~45质量份氟碳树脂、0~20质量份偶联剂改性导热填料及0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的增反填料,碾磨至颗粒细度≤5μm,加适量无水稀释剂A调整粘度至500~2000mPa·S,过滤,制得甲组份,存放于干燥密封容器中待用;称取40~65质量份异氰酸酯固化剂与35~60质量份无水稀释剂B混合均匀,过滤,制得乙组份,存放于干燥密封容器中待用;
耐候层涂料的制备:将15~35质量份无水稀释剂A倒入砂磨机中,低速搅拌下向其中依次加入30~45质量份氟碳树脂、0~25质量份偶联剂改性钛白粉及0.1~1.5质量份锡类催化剂、10~35质量份的导热填料,碾磨至颗粒细度≤5μm,加适量无水稀释剂A调整粘度至500~2000mPa·S,过滤,制得A组份,存放于干燥密封容器中待用;称取40~65份异氰酸酯固化剂与35~60质量份无水稀释剂B混合均匀,过滤,制得B组份,存放于干燥密封容器中待用;
将反射层涂料的甲、乙两组份按照质量比1~5:1混合均匀后,涂布在基膜层的一侧,在120℃~200℃固化0.5至20min后,获得反射层;然后将耐候层涂料的A、B两组份按照质量比1~5:1混合均匀后,涂布在基膜层的另一侧,在120℃~200℃固化0.5至20min后,获得耐候层,完成导热背板的制备;或者先在基膜层一侧制备耐候层,再制备反射层。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述二胺类化合物由对苯二胺(p-PDA)、间苯二胺(m-PDA)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4'-MDA)、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯(4,4'-BAPB)、4,4'-二氨基苯砜(4,4'-DDS)、4,4'-二氨基苯酰替苯胺(4,4'-DABA)、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、4,4'-二氨基二苯甲酮中的一种或多种按照任意配比组成;
所述四甲酸酐类化合物由均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(s-ODPA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(s-BTDA)、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐(a-ODPA)中的一种或多种按照任意比组成;
所述溶剂为非质子极性溶剂,由N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或多种按照任意配比组成;
所述氟碳树脂为偏氟乙烯型氟碳树脂、三氟氯乙烯型氟碳树脂、四氟乙烯型氟碳树脂的一种或两种按照任意配比组成的混合物;
所述锡类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡、氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种按照任意配比组成的混合物;
所述异氰酸酯固化剂为脂肪族异氰酸酯固化剂;
所述稀释剂A或稀释剂B为下列一种或两种以上的混合:C7~C10的芳香烃,C3~C8的酯类化合物,C1~C5的醇类化合物,C2~C6的酮类化合物。
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