CN104057676B - 一种具有散热功能的太阳能背板及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：包括耐候层和封装功能层，所述耐候层和封装功能层之间设有中间层；其中，所述耐候层为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物；所述中间层为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；所述封装功能层为聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物。本发明解决了现有技术中太阳能背板散热效率不足的问题，通过改变材料组分，采用三层或五层共挤复合工艺生产，使太阳能电池组件背板在具有较好的加工成型性能、材料机械性能、阻隔性能和耐老化性能的情况下，同时具有散热功能。

Description

一种具有散热功能的太阳能背板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及了一种具有散热功能的太阳能背板及其生产工艺，属于太阳能技术领域。

背景技术

人类对能源的需求持续不断的增长，目前以煤和石油等传统能源为主的情形将无法得以持久。一是，这些以化石形式存在的能源是有限的，估计以目前的能源消耗速度在未来100年左右的时间，煤和石油将被消耗殆尽。二是，使用这些传统能源，向大气层排放大量的二氧化碳，带来地球温室效应，造成地球气候的反常。使用可再生能源是解决人类能源挑战的唯一途径。目前，世界上的大国，都意识到能源危机和绿色低碳减排的至关重要性，大力促进和鼓励绿色能源行业的发展。太阳能光伏发电是可再生能源的中的最重要的一种。世界各国都在争相发展太阳能光伏发电，并制定和实施光伏发电的线路图. 全球太阳能光伏产业在过去的五年，以50%以上的速度高速增长，据预测，在未来十年将以30%以上的速度持续发展。

太阳能光伏发电是基于太阳光与半导体材料的作用而形成的光生伏特效应，直接把太阳能转变为电能。工作温度是影响太阳电池能量转换效率的重要因素，尤其是晶体硅太阳电池效率具有负的温度系数，效率随电池温度的上升而线性下降，温度每提高1℃ ，功率输出将减少O.4～0.5% ，甚至达到O.66%，而效率同比下降，绝对值则降低O.08 ～O．1%。太阳电池工作时，未能转换为电能的太阳能就变为热能，使太阳电池组件的温度上升。为了降低温度，避免太阳电池的效率下降，必须将这些热量有效地导出。

由于背板是太阳电池最重要、也是最有效的散热路径，太阳电池的大部分热量都是通过组件的背板导出的，因此有必要对背板材料进行研究，提高组件的散热能力，降低电池温度，从而有效提高太阳电池组件的效率。

中国专利200910188449.4中，比亚迪股份有限公司的房军祥等人公开了一种太阳能电池背板，其包括金属板层以及附着在金属板层上下的有机绝缘层，可降低组件温度1-2度；中国专利201110074462.4中，英利能源（中国）有限公司的王士元等人公开了一种具有散热功能的光伏组件金属层压背板，利用金属的阳极氧化层绝缘，为0.3-0.5mm厚的铝合金，但没有散热效果对比结果；中国专利201120531895.3中，新高电子材料（中国）有限公司张家骥等人公开了一种用耐候性高导热涂层制作的太阳能背板，背板的导热系数由对比例的0.18W/m.k提高到实施例的1.32-4.73W/m.k；中国专利201210248101.1中，苏州赛伍应用技术有限公司的都佩华等人公开了一种太阳能电池用层压型封膜，包括透明层和功能层，功能层提供散热功能，导热率在0.2-10 W/m.k。虽然上述四篇专利都研究了具有散热功能的太阳能背板，但前两个专利都是采用金属层板，同样厚度的背板重量重，还会带来绝缘问题和组件透气性的问题，同时成本高等劣势；后两篇专利虽然采用了聚合物，但具有导热作用的仅有功能层，背板整体的散热效率仍然不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有散热功能的太阳能背板及其生产工艺，使该太阳能背板具有较好的加工成型性能、材料机械性能、阻隔性能和耐老化性能，同时具有散热功能。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种具有散热功能的太阳能背板，包括耐候层和封装功能层，所述耐候层和封装功能层之间设有中间层；其中，

所述耐候层为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物；

所述中间层为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；

所述封装功能层为聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述中间层与耐候层、封装功能层之间还设置有粘合层，所述粘合层为极性聚合物中一种或两种以上的混合物。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合质量比为80-100:20-0。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述耐候层、中间层、封装功能层和粘合层中均包含有散热填料。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述耐候层、中间层、封装功能层和粘合层中均包含表面改性剂。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述极性聚合物为聚乙烯、聚氨酯或离聚物。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述散热填料为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化铝、石墨粉、碳纤维、石墨烯中的一种或两者以上的混合物。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡、EVA蜡、微晶蜡或蒙旦蜡。

前述的一种具有散热功能的太阳能背板，其特征在于：所述耐候层、中间层、封装功能层和粘合层的厚度分别为20-30微米、180-200微米、70-100微米、20微米。

一种具有散热功能的太阳能背板的生产工艺，包括如下步骤：

（1）物料准备：按以下重量百分含量称取各物料：

耐候层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

中间层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

封装功能层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

粘合层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

上述每层各组分按重量百分含量计总和为100%；其中，

所述耐候层聚合物基体为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物；

所述中间层聚合物基体为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；

所述封装功能层聚合物基体聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物；粘合层层聚合物基体为聚乙烯、聚氨酯或离聚物一种或两种以上的混合物；

所述散热填料为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化铝、石墨粉、碳纤维、石墨烯中的一种或两者以上的混合物；

所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡、EVA蜡、微晶蜡或蒙旦蜡。

（2）导热聚合物层制备：将步骤（1）所述耐候层、中间层、封装功能层、粘合层聚合物基体分别加入到各高速混合机中，然后向各高速混合机中添加步骤（1）所述的散热填料和表面改性剂混合均匀；并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装完成导热聚合物的制备；

（3）将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层导热聚合物通过三台挤出机熔融共挤形成三层太阳能背板；或者将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层、粘合层通过四台挤出机熔融共挤形成五层太阳能背板。

本发明的有益效果是：通过改变材料组分，采用三层或五层共挤复合工艺生产，使太阳能电池组件背板在具有较好的加工成型性能、材料机械性能、阻隔性能和耐老化性能的情况下，同时具有散热功能。

附图说明

图1是本发明一种具有散热功能的太阳能背板的剖视图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种具有散热功能的太阳能背板，包括耐候层和封装功能层，所述耐候层和封装功能层之间设有中间层；其中，耐候层为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，混合比例为聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合质量比为80-100:20-0，中间层为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；封装功能层为聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物。

所述中间层与耐候层、封装功能层之间还设置有粘合层，所述粘合层为极性聚合物中一种或两种以上的混合物，该极性聚合物为聚乙烯、聚氨酯或离聚物，通过粘合层能够提高各层间的剥离力。

耐候层、中间层、封装功能层和粘合层中均包含有散热填料，该散热填料为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化铝、石墨粉、碳纤维、石墨烯中的一种或两者以上的混合物。

耐候层、中间层、封装功能层和粘合层中均包含表面改性剂，该表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡、EVA蜡、微晶蜡或蒙旦蜡，通过表面改性剂能够提高散热填料在聚合物中的分散，便于太阳能背板散热。

耐候层、中间层、封装功能层和粘合层的厚度分别为20-30微米、180-200微米、70-100微米、20微米。

本发明开提供了一种具有散热功能的太阳能背板的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：（1）物料准备：按以下重量百分含量称取各物料：

耐候层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

中间层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

封装功能层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

粘合层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

上述每层各组分按重量百分含量计总和为100%；其中，

所述耐候层聚合物基体为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物；

所述中间层聚合物基体为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；

所述封装功能层聚合物基体聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物；粘合层层聚合物基体为聚乙烯、聚氨酯或离聚物一种或两种以上的混合物；

所述散热填料为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化铝、石墨粉、碳纤维、石墨烯中的一种或两者以上的混合物；

所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡、EVA蜡、微晶蜡或蒙旦蜡。

（2）导热聚合物层制备：将步骤（1）所述耐候层、中间层、封装功能层、粘合层聚合物基体分别加入到各高速混合机中，然后向各高速混合机中添加步骤（1）所述的散热填料和表面改性剂混合均匀；并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装完成导热聚合物的制备；

（3）将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层导热聚合物通过三台挤出机熔融共挤形成三层太阳能背板；或者将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层、粘合层通过四台挤出机熔融共挤形成五层太阳能背板。

实施例1

安装质量百分比，分别采用挤出级聚偏氟乙烯粒子、聚碳酸酯、聚乙烯各60份，氧化铝39份，硅烷偶联剂1份，分别在高速混合机中分别混合均匀，分别经双螺杆挤出机挤出混合造粒，制得耐候层、中间层、封装功能层聚合物导热塑料粒子。

将聚偏氟乙烯塑料粒子，聚碳酸酯混合物塑料粒子和聚乙烯混合物塑料粒子分别通过挤出机熔融共挤，通过共挤出适配器和模口制得复合膜，挤出温度为280℃。由此得到聚偏氟乙烯/聚碳酸酯/聚乙烯三层叠层膜，三层厚度分别为20/200/100微米。

测试该背板中聚偏氟乙烯与聚碳酸酯之间的剥离强度，结果为4.8N/cm；该背板的导热率为2.3。

实施例2

采用挤出级聚偏氟乙烯粒子48份，挤出级聚甲基丙烯酸甲酯12份，氮化硼39份，钛酸酯偶联剂1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒；采用挤出级聚碳酸酯50份，挤出级聚对苯二甲酸丁二醇酯10份，石墨粉39份，铝酸酯偶联剂1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒；采用挤出级聚乙烯40份，聚氨酯20份，碳纤维39份，微晶蜡1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒。

将聚偏氟乙烯混合物塑料粒子，聚碳酸酯混合物塑料粒子和聚乙烯混合物塑料粒子分别通过挤出机熔融共挤，通过共挤出适配器和模口制得复合膜，挤出温度为280℃。由此得到聚偏氟乙烯/聚碳酸酯/聚乙烯三层叠层膜，三层厚度分别为40/200/80微米。

测试该背板中聚偏氟乙烯与聚碳酸酯之间的剥离强度，结果为4.5N/cm；该背板的导热率为6.7。

实施例3

采用挤出级聚偏氟乙烯粒子54份，挤出级聚甲基丙烯酸甲酯6份，钛白粉39份，EVA蜡1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒；采用挤出级聚苯醚50份，挤出级聚苯乙烯10份，氧化镁39份，蒙旦蜡1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒；采用挤出级线性聚乙烯40份，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物20份，氧化锌39份，微晶蜡1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒。粘合层采用马来酸酐接枝聚乙烯60份，氧化硼39份，硅烷偶联剂1份，在高速混合机中混合均匀后双螺杆挤出机挤出造粒。

将聚偏氟乙烯混合物塑料粒子，聚苯醚混合物塑料粒子，线性聚乙烯混合物塑料粒子和粘合层混合物塑料粒子分别通过挤出机熔融共挤，通过共挤出适配器和模口制得复合膜，挤出温度为280℃。由此得到聚偏氟乙烯/粘合层/聚苯醚/粘合层/聚乙烯五层叠层膜，五层厚度分别为30/20/180/20/70微米。

测试该背板中聚偏氟乙烯与聚苯醚之间的剥离强度，结果为4.8N/cm；该背板的导热率为1.7。

综上所述，本发明提供的一种具有散热功能的太阳能背板及其生产工艺，使该太阳能背板具有较好的加工成型性能、材料机械性能、阻隔性能和耐老化性能，同时具有散热功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (1)

1.一种具有散热功能的太阳能背板的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）物料准备：按以下重量百分含量称取各物料：

耐候层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

中间层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

封装功能层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

粘合层聚合物基体：30%-70%、散热填料：30%-70%、表面改性剂：0.1%-0.5%；

上述每层各组分按重量百分含量计总和为100%；其中，

所述耐候层聚合物基体为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的混合物；

所述中间层聚合物基体为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚苯醚、液晶聚合物中的两种或两种以上的混合物；

所述封装功能层聚合物基体为聚乙烯、乙烯共聚物、聚氨酯的一种或两种的混合物；粘合层层聚合物基体为聚乙烯、聚氨酯或离聚物一种或两种以上的混合物；

所述散热填料为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化铝、石墨粉、碳纤维、石墨烯中的一种或两者以上的混合物；

所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡、EVA蜡、微晶蜡或蒙旦蜡；

（2）导热聚合物层制备：将步骤（1）所述耐候层、中间层、封装功能层、粘合层聚合物基体分别加入到各高速混合机中，然后向各高速混合机中添加步骤（1）所述的散热填料和表面改性剂混合均匀；并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装完成导热聚合物的制备；

（3）将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层导热聚合物通过三台挤出机熔融共挤形成三层太阳能背板；或者将步骤（2）中制备的耐候层、中间层、封装功能层、粘合层通过四台挤出机熔融共挤形成五层太阳能背板。