CN103252953B - 一种具备抗pid作用的一体化光伏组件背板材料 - Google Patents

一种具备抗pid作用的一体化光伏组件背板材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；本发明内层烯烃共聚物具有很好的水汽阻隔性、绝缘性和抗水解性，有效抵抗了组件PID现象的发生，并能对电池片起到封装作用，使该背板既具有后层EVA胶膜的封装作用，又具有普通背板的保护作用；涂覆在中间基体层上的热-紫外光双重交联固化聚酯涂料，能形成致密的网状氟涂层，其作为外层与中间聚酯层结合，不仅具有良好的耐候性和对水、气、紫外的阻隔性，还具有优异的机械强度和很长的使用寿命。

Description

一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料
（一）技术领域
本发明涉及一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料。
（二）背景技术
光伏发电安装量的近年得到高速发展，光伏组件由于系统电压的持续的“电势差”作用导致的功率衰减问题（PID现象）先后被Sunpower、Qcell、尚德、天合等公司报道，发生PID现象的光伏系统功率衰减可20%以上，如何在组件封装过程解决PID问题成为光伏业界共同的难题。
常规晶硅太阳电池组件一般由低铁钢化玻璃、前层EVA膜、单片太阳电池片、后层EVA膜和背板构成，其中背板起水汽阻隔及绝缘作用，后层EVA膜起粘接及缓冲作用。组件在高温高湿情况及强电压作用下，EVA水解产生的醋酸根可与玻璃中产生的K+、Na+形成电解液，电解液中阳离子在外加电场的作用下富集到电池片表面形成的反向电位差导致了PID现象产生。
通过醋酸根含量的控制及水汽阻隔性的增加可有效增加光伏组件的抵御PID能力。但现今市场上的背板材料须与后层EVA胶膜配合使用作为电池片的背面封装材料。这样便使得醋酸根含量无法控制，且EVA胶膜水汽透过率一般30g/m2.day左右，水汽透过率比背板高一个数量级，使得水汽通过背板后，可直接抵达至电池片表面。因此，开发出一类既具有高水汽阻隔性、高绝缘性，高抗水解性，强耐老化性能，又不必与后层EVA胶膜配合使用的一体化背板是太阳能电池封装行业最迫切解决的课题。
（三）发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，这种背板可以取代传统的后层EVA胶膜和背板，在水汽阻隔性、抗水解性以及绝缘性等方面有很大提高，能有效抵抗PID现象的产生，同时简化了太阳能电池的封装工艺，提高了生产效率。
本发明采用的技术方案是：
一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；
所述内层为以乙烯与丙烯、辛烯、戊烯、己烯、甲基丙烯酸甲酯、降冰片烯中的一种或两种单体共聚而得的烯烃共聚物为主体树脂，添加紫外吸收剂、光稳定剂、抗热氧老化剂和交联剂制得的共混层，厚度为200～800μm，其中主体树脂质量含量（占内层总质量百分比）在90%以上；
所述中间基体层为以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯中的一种或两种为主体树脂，并添加无机遮光填料、水解稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化剂经熔融加工并流延形成的膜层，厚度为50～400μm，其中主体树脂质量含量（占中间层总质量百分比）在85%以上；
所述外层为以含氟羟基丙烯酸树脂为主体树脂，并添加无机遮光填料、交联固化剂、催化剂、扩链剂、光引发剂、抗热氧老化剂和光稳定剂而制得的共混层，厚度为8～50μm，其中主体树脂质量含量（占外层总质量百分比）在50%以上。
制备所述内层的原料质量组成如下：
优选的质量配比如下:
上述原料中，所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪）-4-酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-（2’-羟基苯基）苯并三唑、2-（2’-羟基-5-甲基苯基）-5-羧基丁基酯苯并三唑、2-（2’-十八烷基氧基-3’,5’-二甲基苯基）-5-甲基苯并三唑；优选为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）。
所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-1,6-己二胺与2,4-二氯-6-6（4-吗啉基）-1,3,5-三嗪的聚合物、双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物；优选为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、或双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物。
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、2,2’-亚甲基-双-（4-乙基-6-叔丁基）苯酚、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯、三（1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基）亚磷酸酯；优选为2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、或3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述交联剂为下列之一或其中两种以上的混合物：过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双（苯甲酰过氧）-己烷、3,3-双（叔丁基过氧）丁酸乙酯、邻，邻-叔戊基-邻-（2-乙基己基）-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-（2-乙基己基）-单-过氧化碳酸酯、正丁基4,4-二（过氧化叔丁基）戊酸酯、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）-己烷，优选为下列之一：2,5-二甲基-2,5-双（苯甲酰过氧）-己烷、邻，邻-叔戊基-邻-（2-乙基己基）-单-过氧化碳酸酯、正丁基4,4-二（过氧化叔丁基）戊酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯。
制备所述中间基体层的原料质量组成如下：
优选的质量配比如下:
上述原料中，所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物：钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅或炭黑，优选为下列之一：钛白粉、二氧化硅、炭黑；
所述水解稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：单体碳化二亚胺类水解稳定剂、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂，优选为下列之一：单体碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、新癸酸缩水甘油酯、单硬脂酸缩水甘油酯；
所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪）-4-酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-（2’-羟基苯基）苯并三唑、2-（2’-羟基-5-甲基苯基）-5-羧基丁基酯苯并三唑、2-（2’-十八烷基氧基-3’,5’-二甲基苯基）-5-甲基苯并三唑；优选为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）。
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、2,2’-亚甲基-双-（4-乙基-6-叔丁基）苯酚、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯、三（1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基）亚磷酸酯。优选为下列之一：2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯。
制备所述外层的原料质量组成如下：
优选的质量配比如下:
上述原料中，所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物：钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅或、炭黑，优选为下列之一：钛白粉、二氧化硅、炭黑；
所述固化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯预聚物、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯预聚物；
所述催化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：钛酸四丁酯、异辛酸钴、环烷酸锌、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；
所述扩链剂为下列之一或其中两种以上的混合物：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；
所述光引发剂为下列之一或其中两种以上的混合物：二苯甲酮、苯乙酮、1-羟基环己基苯基乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、安息香双醚、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、2,2’-亚甲基-双-（4-乙基-6-叔丁基）苯酚、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯、三（1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基）亚磷酸酯；优选为下列之一：2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯。
所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-1,6-己二胺与2,4-二氯-6-6（4-吗啉基）-1,3,5-三嗪的聚合物、双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物，优选为下列之一：癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、或双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物。。
本发明所用原料均可市购获得。三层结构中的内层、中间层可以由本领域熟知的熔融涂覆或流延成膜或双层共挤出制得，外层则采用经湿法涂布后经热-紫外光双重交联固化热烘和紫外光交联固化方法制得。
本发明的有益效果主要体现在：内层烯烃共聚物具有很好的水汽阻隔性、绝缘性和抗水解性，有效抵抗了组件PID现象的发生，并能对电池片起到封装作用，使该背板既具有后层EVA胶膜的封装作用，又具有普通背板的保护作用；涂覆在中间基体层上的热-紫外光双重交联固化聚酯涂料，能形成致密的网状氟涂层，其作为外层与中间聚酯层结合，不仅具有良好的耐候性和对水、气、紫外的阻隔性，还具有优异的机械强度和很长的使用寿命。
（四）附图说明
图1为本发明一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料的剖面图。其中，1是内层，2是中间基体层，3是外层。
（五）具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
在背膜制造过程中，首先将聚对苯二甲酸乙二醇酯（美国杜邦公司）85wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）10wt%，水解稳定剂单体碳化二亚胺I powder（德国莱茵化学）2wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）1wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）2wt%，混合均匀后在250-260℃熔融加工并流延成膜制得200微米厚的PET薄膜。
然后，在PET一面淋涂300微米厚的乙烯-辛烯共聚物POE膜。其中，乙烯-辛烯共聚物膜的配料为乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司）98.5wt%，紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（上海汇申化工有限公司）0.1wt%，光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯（北京天罡助剂有限公司）0.1wt%，抗热氧老化剂2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（南京康科化工有限公司）0.3wt%，交联剂2,5-二甲基-2,5-双（苯甲酰过氧）-己烷（青岛荣基化工有限公司）1wt%。将原料混合均匀，在180℃温度下热固化3min制备得到。
最后，在PET的另一面辊涂20微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）55wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）14wt%，固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体（德国拜耳公司）25wt%，催化剂二月桂酸二辛基锡（上海新典化学材料有限公司）0.01wt%，扩链剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）2.5wt%，光引发剂二苯甲酮（上海博景化工有限公司）3.0wt%，抗热氧老化剂2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（南京康科化工有限公司）0.20wt%，光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯（北京天罡助剂有限公司）0.29wt%。先经90℃温度下热固化5min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化2min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S1。
实施例2：
在背膜制造过程中，首先将聚对苯二甲酸丁二醇酯（美国杜邦公司）90wt%，遮光性填料二氧化硅ED30(美国格雷斯公司）5wt%，水解稳定剂聚碳化二亚胺P200（德国莱茵化学）0.5wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）3.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）1wt%，混合均匀后在250-260℃熔融加工并流延成膜制得400微米厚的PBT薄膜。
然后，在PBT一面淋涂300微米厚的乙烯-戊烯-辛烯共聚物膜。其中，乙烯-丙烯共聚物膜的配料为乙烯-戊烯-辛烯共聚物（美国Exxon Mobil公司）95wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）0.5wt%，光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物（美国氰特公司）0.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）0.6wt%，交联剂邻，邻-叔戊基-邻-（2-乙基己基）-单-过氧化碳酸酯（兰州助剂厂）1.4wt%。将原料混合均匀，在100℃温度下热固化5min制备得到。
最后，在PBT的另一面辊涂50微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）50wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）15wt%，固化剂六亚甲基二异氰酸酯预聚物（德国拜耳公司）25wt%，催化剂辛酸亚锡（上海新典化学材料有限公司）1wt%，扩链剂季戊四醇三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）5wt%，光引发剂1-羟基环己基苯基乙酮（上海江莱生物科技有限公司）3.5wt%，抗热氧老化剂1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮（南京康科化工有限公司）0.26wt%，光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯（北京天罡助剂有限公司）0.24wt%。先经120℃温度下热固化3min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化3min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S2。
实施例3：
在背膜制造过程中，首先将聚萘二甲酸乙二醇酯（美国杜邦公司）95wt%，遮光性填料炭黑N550(德国德固赛公司）2wt%，,水解稳定剂聚碳化二亚胺P400（德国莱茵化学）0.2wt%，紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（上海汇申化工有限公司）1.5wt%，抗热氧老化剂2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（南京康科化工有限公司）1.3wt%，混合均匀后在260-280℃熔融加工并流延成膜制得50微米厚的PEN薄膜。
然后，在PEN一面淋涂800微米厚的乙烯-辛烯共聚物POE膜，乙烯-辛烯共聚物膜的配料为乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司）99wt%，紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（上海汇申化工有限公司）0.1wt%，光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯（北京天罡助剂有限公司）0.1wt%，抗热氧老化剂2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（南京康科化工有限公司）0.3wt%，交联剂2,5-二甲基-2,5-双（苯甲酰过氧）-己烷（青岛荣基化工有限公司）0.5wt%。将原料混合均匀，在100℃温度下热固化5min制备得到。
最后，在PEN的另一面辊涂8微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）65wt%，遮光性填料炭黑N550(德国德固赛公司）8.0wt%，固化剂异佛尔酮二异氰酸酯预聚物（德国拜耳公司）20wt%，催化剂氧化单丁基锡（虹鼎国际化工有限公司）0.8wt%，扩链剂丙氧基化甘油三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）3.5wt%，光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（上海汇申化工有限公司）2.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（南京康科化工有限公司）0.06wt%，光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯（北京天罡助剂有限公司）0.14wt%。先经100℃温度下热固化4min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化3min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S3。
实施例4：
在背膜制造过程中，首先将聚萘二甲酸丁二醇酯（美国杜邦公司）90wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）2wt%，水解稳定剂新癸酸缩水甘油酯（陶氏化学公司）6wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）1.2wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）0.8wt%，混合均匀后在260-280℃熔融加工并流延成膜制得150微米厚的PBN薄膜。
然后，在PBN的一面淋涂400微米厚的乙烯-戊烯共聚物POE膜。其中，乙烯-戊烯共聚物膜的配料为乙烯-戊烯共聚物（美国Exxon Mobil公司）99wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）0.2wt%，光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物（美国氰特公司）0.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）0.05wt%，交联剂邻，邻-叔戊基-邻-（2-乙基己基）-单-过氧化碳酸酯（兰州助剂厂）0.45wt%。将原料混合均匀，在180℃温度下热固化3min制备得到。
最后，在PBN的另一面辊涂20微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）55wt%，遮光性填料二氧化硅ED30(美国格雷斯公司）10wt%，固化剂异佛尔酮二异氰酸酯三聚体（德国拜耳公司）20wt%，催化剂二月桂酸二丁基锡（虹鼎国际化工有限公司）0.05wt%，扩链剂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）9.0wt%，光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦（上海汇申化工有限公司）5.0wt%，抗热氧老化剂2,2’-亚甲基-双-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（南京康科化工有限公司）0.5wt%，光稳定剂双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物（北京天罡助剂有限公司）0.45wt%。先经90℃温度下热固化6min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化2min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S4。
实施例5：
在背膜制造过程中，首先将聚萘二甲酸丁二醇酯（美国杜邦公司）90wt%，遮光性填料二氧化硅ED30(美国格雷斯公司）2wt%，水解稳定剂单硬脂酸缩水甘油酯（陶氏化学公司）6wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）1.2wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）0.8wt%，混合均匀后在260-280℃熔融加工并流延成膜制得100微米厚的PBN薄膜。
然后，在PBN一面淋涂500微米厚的乙烯-己烯共聚物POE膜。其中，乙烯-己烯共聚物膜的配料为乙烯-己烯共聚物（美国Exxon Mobil公司）94wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）1.4wt%，光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物（美国氰特公司）0.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）1.6wt%，交联剂正丁基4,4-二（过氧化叔丁基）戊酸酯（兰州助剂厂）2.5wt%。。将原料混合均匀，在100℃温度下热固化5min制备得到。
最后，在PBN的另一面辊涂30微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）58wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）10wt%，固化剂六亚甲基二异氰酸酯预聚物（德国拜耳公司）20wt%，催化剂异辛酸钴（虹鼎国际化工有限公司）0.5wt%，扩链剂丙氧基化甘油三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）8wt%，光引发剂二苯甲酮（上海江莱生物科技有限公司）2.5wt%，抗热氧老化剂1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮（南京康科化工有限公司）0.4wt%，光稳定剂双-1-癸烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯（北京天罡助剂有限公司）0.6wt%。先经120℃温度下热固化3min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化3min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S5。
实施例6：
在背膜制造过程中，首先将聚对苯二甲酸乙二醇酯（美国杜邦公司）85wt%，遮光性填料钛白粉R960（美国杜邦公司）10wt%，水解稳定剂单体碳化二亚胺Hymax1010（上海朗亿功能材料公司）2wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）1wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）2wt%，混合均匀后在250-260℃熔融加工并流延成膜制得400微米厚的PET薄膜。
然后，在PET另一面淋涂400微米厚的乙烯-降冰片烯共聚物POE膜。其中，乙烯-降冰片烯共聚物膜的配料为乙烯-降冰片烯共聚物（美国ExxonMobil公司）98wt%，紫外吸收剂6,7’-亚甲基双（2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪-4-酮）（麦迪科化学品制造有限公司）0.2wt%，光稳定剂N,N’-双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）-1,6-己二胺与2,4-二氯-6-6（4-吗啉基）-1,3,5-三嗪的聚合物（美国氰特公司）0.5wt%，抗热氧老化剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯（甘肃省化工研究院）0.85wt%，交联剂邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯（兰州助剂厂）0.45wt%。将原料混合均匀，在180℃温度下热固化3min制备得到。
最后，在PET的另一面辊涂50微米厚的热-紫外光双重交联固化的聚酯涂料。聚酯涂料配料为含氟羟基丙烯酸树脂（雪佳氟硅化学有限公司）55wt%，遮光性填料二氧化硅ED30(美国格雷斯公司）11wt%，固化剂异佛尔酮二异氰酸酯三聚体（德国拜耳公司）20wt%，催化剂环烷酸锌（虹鼎国际化工有限公司）0.05wt%，扩链剂丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（美国沙多玛公司）8.0wt%，光引发剂安息香双醚（上海汇申化工有限公司）5.0wt%，抗热氧老化剂二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯（南京康科化工有限公司）0.5wt%，光稳定剂双（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物（北京天罡助剂有限公司）0.45wt%。先经90℃温度下热固化6min，再在800-1200MJ/cm2的紫外线辐照下固化2min制备得到。制得一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板S6。
比较例1：
市场上购得KPK背板Cynagard09100，结构为PVDF/PET/PVDF，厚度345±15微米。
对实施例1、2、3、4、5、6制得的具备抗PID作用的一体化光伏组件背板以及比较例1的材料进行性能检测，结果如表1所示。其中，PID测试用组件，除本发明的一体化光伏组件背板外还需用到其他材料包含超白压花玻璃(南玻集团)、EVA胶膜（杭州福斯特）、太阳能电池片及铝边框、汇流条等相关附件（浙江正泰太阳能科技有限公司提供）。
表1：制得的一体化背板的性能参数
由表中数据可知，本发明一体化光伏组件背板材料的水汽阻隔性好、粘结性能好、机械强度高、绝缘性能好，并能有效降低PID现象产生，完全满足太阳能电池背面保护材料的要求。同时，本发明背板集封装与保护功能于一体，可取代胶膜与普通背板两种材料，大大简化了太阳能电池组件生产工艺，提高生产效率。

Claims (7)

1.一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；所述内层为以乙烯与丙烯、辛烯、戊烯、己烯、甲基丙烯酸甲酯、降冰片烯中的一种或两种单体共聚而得的烯烃共聚物为主体树脂，添加紫外吸收剂、光稳定剂、抗热氧老化剂和交联剂制得的共混层，厚度为200～800μm，所述内层主体的树脂质量含量在90％以上；
所述中间基体层为以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯中的一种或两种为主体树脂，并添加无机遮光填料、水解稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化剂经熔融加工并流延形成的膜层，厚度为50～400μm，所述中间基体层的主体树脂质量含量在85％以上；所述外层为以含氟羟基丙烯酸树脂为主体树脂，并添加无机遮光填料、交联固化剂、催化剂、扩链剂、光引发剂、抗热氧老化剂和光稳定剂而制得的共混层，厚度为8～50μm，所述外层的主体树脂质量含量在50％以上。
2.如权利要求1所述的背板材料，其特征在于制备所述内层的原料质量组成如下：
3.如权利要求2所述的背板材料，其特征在于：
所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6,7’-亚甲基双(2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪)-4-酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2-(2’-十八烷基氧基-3’,5’-二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑；
所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺与2,4-二氯-6-6(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物；
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯；
所述交联剂为下列之一或其中两种以上的混合物：过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷、3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、邻，邻-叔戊基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、正丁基4,4-二(过氧化叔丁基)戊酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)-己烷。
4.如权利要求1所述的背板材料，其特征在于制备所述中间基体层的原料质量组成如下：
5.如权利要求4所述的背板材料，其特征在于：
所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物：钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅、炭黑；
所述水解稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：单体碳化二亚胺类水解稳定剂、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂；
所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6,7’-亚甲基双(2-甲基-4H,3,1-苯并噁嗪)-4-酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2-(2’-十八烷基氧基-3’,5’-二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑；
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯。
6.如权利要求1所述的背板材料，其特征在于制备所述外层的原料质量组成如下：
7.如权利要求6所述的背板材料，其特征在于：
所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物：钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅、炭黑；
所述固化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯预聚物、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯预聚物；
所述催化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：钛酸四丁酯、异辛酸钴、环烷酸锌、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；
所述扩链剂为下列之一或其中两种以上的混合物：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；
所述光引发剂为下列之一或其中两种以上的混合物：二苯甲酮、苯乙酮、1-羟基环己基苯基乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、安息香双醚、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；
所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯；
所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物：癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺与2,4-二氯-6-6(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物。
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