CN104409548B - 一种石墨烯太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯太阳能电池背板膜及其制备方法。石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯30‑65份、聚对苯二甲酸乙二酯20‑55份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯35‑65份、聚萘二甲酸乙二醇酯20‑50份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯35‑60份、聚萘二甲酸乙二醇酯15‑40份、石墨烯20‑45份。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池背板膜，尤其涉及一种石墨烯太阳能电池背板膜及其制备方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁、无污染、取之不尽的能源受到了人们的广泛关注。太阳能电池是把太阳能直接转化成电能的有效工具。由于太阳能电池需要长期在室外受雨水、紫外线等自然因素的侵蚀，对电池板的使用寿命很不利。所以如何提高太阳能电池背板的抗氧化、耐腐蚀，以及延长太阳能电池背板的使用寿命，是当前研究的重点。
发明内容
解决的技术问题:
为了获得抗氧化性强、高耐腐蚀性的太阳能电池背板膜材料，延长太阳能电池背板的使用寿命，本发明提供了一种石墨烯太阳能电池背板膜及其制备方法。
技术方案：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯30-65份、聚对苯二甲酸乙二酯20-55份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯35-65份、聚萘二甲酸乙二醇酯20-50份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯35-60份、聚萘二甲酸乙二醇酯15-40份、石墨烯20-45份。
作为本发明的一种优选方案，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯55份、聚对苯二甲酸乙二酯45份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯60份、聚萘二甲酸乙二醇酯45份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯50份、聚萘二甲酸乙二醇酯35份、石墨烯42份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为230-375℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为30-45℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为260-400目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为245-365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为32-43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350-500目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为225-365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为34-46℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350-550目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在300-360℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在145-165℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为3.6-4.3倍，最后在245-270℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为355℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为41℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为450目。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(3)中将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为360℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为500目。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(4)中将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在330℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在155℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为4.1倍，最后在266℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
有益效果
本发明所述一种石墨烯太阳能电池背板膜及其制备方法采用以上技术方案具有以下技术效果：第一、本发明制得的石墨烯太阳能电池背板膜抗氧化性和耐腐蚀性增强；第二、本发明所述石墨烯太阳能电池背板膜使用寿命延长。
具体实施方式
实施例1：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯30份、聚对苯二甲酸乙二酯20份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯35份、聚萘二甲酸乙二醇酯20份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯35份、聚萘二甲酸乙二醇酯15份、石墨烯20份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为230℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为30℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为260目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为245℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为32℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为225℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为34℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在300℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在145℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为3.6倍，最后在245℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
实施例2：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯35份、聚对苯二甲酸乙二酯25份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯40份、聚萘二甲酸乙二醇酯25份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯40份、聚萘二甲酸乙二醇酯20份、石墨烯25份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为235℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为35℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为280目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为250℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为35℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为380目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为230℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为36℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为380目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在310℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在150℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为3.8倍，最后在250℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
实施例3：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯40份、聚对苯二甲酸乙二酯30份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯45份、聚萘二甲酸乙二醇酯30份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯45份、聚萘二甲酸乙二醇酯25份、石墨烯30份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为240℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为37℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为320目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为260℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为37℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为400目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为275℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为40℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为420目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在320℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在155℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为3.9倍，最后在255℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
实施例4：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯45份、聚对苯二甲酸乙二酯35份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯50份、聚萘二甲酸乙二醇酯40份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯50份、聚萘二甲酸乙二醇酯30份、石墨烯35份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为300℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为40℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为360目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为320℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为40℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为450目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为325℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为510目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在335℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在160℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为4.1倍，最后在260℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
实施例5：
一种石墨烯太阳能电池背板膜，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯65份、聚对苯二甲酸乙二酯55份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯65份、聚萘二甲酸乙二醇酯50份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯60份、聚萘二甲酸乙二醇酯40份、石墨烯45份。
一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为375℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为45℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为400目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为500目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为46℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为550目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在360℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在165℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为4.3倍，最后在270℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
Claims (6)
1.一种石墨烯太阳能电池背板膜，其特征在于，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯30-65份、聚对苯二甲酸乙二酯20-55份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯35-65份、聚萘二甲酸乙二醇酯20-50份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯35-60份、聚萘二甲酸乙二醇酯15-40份、石墨烯20-45份。
2.根据权利要求1所述一种石墨烯太阳能电池背板膜，其特征在于，依次包括外表膜层、结构增强层和阻隔层，其中外表膜层按以下原料重量份数配比制成：石墨烯55份、聚对苯二甲酸乙二酯45份；结构增强层按以下原料重量份数配比制成：环己烷二甲醇酯60份、聚萘二甲酸乙二醇酯45份；阻隔层按以下原料重量份数配比制成：聚乙烯50份、聚萘二甲酸乙二醇酯35份、石墨烯42份。
3.权利要求1所述一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将外表膜层的组分石墨烯和聚对苯二甲酸乙二酯加热熔融，温度为230-375℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为30-45℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为260-400目；
(2)将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为245-365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为32-43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350-500目；
(3)将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为225-365℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为34-46℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为350-550目；
(4)将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在300-360℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在145-165℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为3.6-4.3倍，最后在245-270℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
4.根据权利要求3所述一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将结构增强层的组分环己烷二甲醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯加热熔融，温度为355℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为41℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为450目。
5.根据权利要求3所述一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将阻隔层的组分聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯和石墨烯加热熔融，温度为360℃；搅拌混合均匀后迅速降温冷冻，降温速率为43℃/分钟；将冷冻后的混合物料研磨成粉状；所得粉末经双螺杆挤出造粒，粒径为500目。
6.根据权利要求3所述一种石墨烯太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将步骤(1)、(2)(3)获得的混合物料经干燥处理后加入挤出机，在330℃的温度下通过三层共挤出成膜，然后在155℃的温度条件下同时进行横向和纵向拉伸，横向和纵向的拉伸倍率为4.1倍，最后在266℃条件下热定型，即可获得石墨烯太阳能电池背板膜。
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