CN105789358A - 一种太阳能电池背板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背板，包括耐候层、基材层和聚烯烃层，所述耐候涂层由耐候涂布液涂布干燥得到，所述耐候涂布液中的无机填料由5‑90%的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子和10‑95%的二氧化钛组成。本发明的背板在保持高效紫外吸收能力的同时，其阻水性、绝缘性和耐盐雾等均能得到改善，提高了背板的整体性能。

Description

一种太阳能电池背板
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池背板。
背景技术
太阳能电池背板作为太阳能电池的保护材料，具有良好的耐老化性能，以保障太阳能电池的寿命和输出效率。随着社会发展，人们对背板提出了更多更高的要求，如更低的水汽透过率、更好的绝缘性和耐老化性能，以及更低的生产成本。目前通常是在背板中设置低水汽透过率的膜层来改善背板的水汽阻隔性能，使太阳能电池寿命大大提高。例如中国专利CN200910180618.X、CN200920220234.1、CN200920220236.0使用了含铝箔或铝膜的背板，该背板大幅降低了水蒸气透过率，但绝缘效果相对较差，容易导致局部放电、漏电现象的产生。中国专利CN201320597382.1为PET和外侧耐候层间通过胶黏剂粘合玻璃膜，能够有效保护太阳能电池不受水汽、环境的侵蚀，但复合工艺较为繁琐。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池背板，它在耐候涂层中混用二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子和二氧化钛粒子，所得到的太阳能电池背板具有良好的水汽阻隔、绝缘、阻燃等性能，同时，还降低了背板的生产成本。
本发明所述技术问题是通过如下技术方案解决的：
一种太阳能电池背板，包括耐候层、基材层和聚烯烃层，所述耐候涂层由耐候涂布液涂布干燥得到，所述耐候涂布液中的无机填料由5-90％的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子和10-95％的二氧化钛组成。
上述太阳能电池背板，所述耐候涂布液的组成及重量份数为：
耐候树脂40～70份
溶剂20～40份
无机填料10～20份
上述太阳能电池背板，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的二氧化钛与层状硅酸盐的质量比为0.2～0.8:1，层状硅酸盐的中位粒径为0.4～1.8μm，二氧化钛与层状硅酸盐的中位粒径比为0.2～0.8:1。
上述太阳能电池背板，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的层状硅酸盐为绢云母、滑石、叶蜡石、白云母、黑云母、蛭石、高岭石、蒙脱石中的一种或多种。
上述太阳能电池背板，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子的制备工艺为：
配制浆料，将烘干后的层状硅酸盐粉体加入水中，300-1000r/min球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min。
将二氧化钛加入到球磨机中，调节浆料的pH控制在2.0～7.5之间，在300-1000r/min下，球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min；
将得到的浆料洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆层状硅酸盐的复合粒子。
上述太阳能电池背板，所述球磨助剂是硅烷、钛酸酯、铝酸酯、聚乙二醇、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、聚丙烯酸或其盐类、六偏磷酸钠、DTAB、TTAB、CTAB、OTAB中的一种或多种，占粉体总质量的0.5～2.0％。
上述太阳能电池背板，球磨过程中的球磨介质为氧化锆，尺寸配比为1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为3～5:1。
上述太阳能电池背板，所述料浆浓度为30～70％。
本发明的有益效果为：
本发明太阳能电池背板的耐候涂层中添加了二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子，外壳二氧化钛能使涂层保持较高的紫外反射率和光泽度，同时内核的层状硅酸盐呈二维片状结构，在涂层中平行排列，上下重叠，使涂膜内部形成一种致密的层网状结构，从而可提高涂层的抗渗透性、阻水性、绝缘性和耐老化性能。使得到的背板在保持高效紫外吸收能力的同时，其阻水性、绝缘性和耐盐雾等均能得到改善，提高了背板的整体性能。
本发明中二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的层状硅酸盐价格低廉，降低了原材料成本。
本发明中二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子与二氧化钛混合使用，能够保证涂层具有较高的遮盖力，避免了单独使用复合粒子带来的涂层遮盖力的下降。
本发明中的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子，采用的是机械混合法，通过控制二氧化钛和层状硅酸盐的质量比，选择合适的分散剂，控制浆料的pH，球磨时间和球料比，使二氧化钛和层状硅酸盐实现更稳定的包覆，得到的复合粒子中二氧化钛和层状硅酸盐间结合力更强，性能更稳定，晶型易控制、产品纯度高、生产成本低、工艺流程简单、环境污染小等优势。
具体实施方式
本发明的太阳能电池背板，包括耐候层、基材层和聚烯烃层，以下分别作进一步详述。
耐候层
本发明的耐候层由耐候涂布液涂布干燥得到，所述的耐候涂布液包含耐候树脂、溶剂、无机填料等，其组成及质量份数为：耐候树脂40～70份；溶剂20～40份；无机填料10～20份；适用本发明的无机填料由5-90％的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子和10-95％的二氧化钛组成，在保证涂层具有较高遮盖力的同时，能够提高背板的水汽阻隔和绝缘等性能，同时还可降低背板的生产成本。
本发明中的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的二氧化钛与层状硅酸盐的质量比为0.2～0.8:1，层状硅酸盐的中位粒径d50为0.4～1.8μm，二氧化钛与层状硅酸盐的中位粒径比为0.2～0.8:1。
二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的层状硅酸盐为绢云母、滑石、叶蜡石、白云母、黑云母、蛭石、高岭石、蒙脱石中的一种或多种。从层状硅酸盐的结构和性能评价，优选绢云母、高岭石、蒙脱石中的一种或多种。
二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子的制备工艺为：
(1)配制浆料，将烘干后的层状硅酸盐粉体加入水中，300-1000r/min球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min。
(2)将二氧化钛加入到球磨机中，调节浆料的pH控制在2.0～7.5之间，在300-1000r/min下，球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min；
(3)将得到的浆料洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆层状硅酸盐的复合粒子。
球磨助剂是硅烷、钛酸酯、铝酸酯、聚乙二醇、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、聚丙烯酸或其盐类、六偏磷酸钠、DTAB、TTAB、CTAB、OTAB中的一种或多种，优选的，球磨助剂为聚乙二醇、聚丙烯酸盐和DTAB、TTAB、CTAB、OTAB中的一种或多种，为保证两种粒子均能有效分散，而且不影响两种粒子的结合，控制球磨助剂的量为粉体总质量的0.5～2.0％。
球磨所用的球磨介质为氧化锆，尺寸配比为1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为3～5:1。
配置的料浆浓度为30～70％。
基材层：
本发明对基材层没有特别限制，可以是PET、PBT、PEN、PA6、PA66、PC等的单层或多层薄膜。本发明综合考虑各种薄膜的性能和成本，优选PET作为基材层。
聚烯烃层：
本发明对聚烯烃层没有特别的限制，可以是聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物或丙烯共聚物等。
以下提供几个实施例：
实施例1
耐候层：氟碳树脂涂层，其中，
一、复合粒子的制备过程：
(1)配制浆料，将10份d50为1.80μm的绢云母低温烘干后加入去离子水中，800r/min球磨30min，加入0.1份的氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂后继续球磨，球磨转速为800r/min球磨时间40min。
(2)将2份d50为0.36μm二氧化钛加入到(1)中，600r/min球磨30min，加入盐酸调节pH至5.0，继续600r/min球磨50min。洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆绢云母的复合粒子。
其中球磨介质为氧化锆，尺寸配比1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为4:1。料浆浓度为50％。
二、在装有搅拌装置的容器中加入20份丁酮、5份的醋酸乙酯，开动搅拌，将55份的聚四氟乙烯树脂、3份的二氧化钛，12份的上述复合粒子和5份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体依次加入溶剂中，搅拌60分钟，制得含氟聚合物层涂布液。
基材层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度为250μm。
聚烯烃层：PE，厚度为60μm。
背板：厚度250μm的PET一侧通过刮刀涂布法涂布耐候涂层，热风干燥，另一侧通过胶黏剂覆合聚烯烃层，在50℃条件下熟化72h，得到本发明的太阳能背板。
实施例2
耐候层：氟碳树脂涂层，其中，
一、复合粒子的制备过程：
(1)配制浆料，将5份d50＝0.40μm的绢云母低温烘干后加入去离子水中，800r/min球磨30min，加入0.1份的氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂后继续球磨，球磨转速为800r/min球磨时间40min。
(2)将4份d50＝0.36μm二氧化钛加入到(1)中600r/min球磨30min，加入盐酸调节pH至5.0，继续600r/min球磨50min。洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆绢云母的复合粒子。
二、其中球磨介质为氧化锆，尺寸配比1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为4:1。料浆浓度为50％。在装有搅拌装置的容器中加入12份醋酸乙酯、15份的醋酸丁酯，开动搅拌，将53份的聚偏氟乙烯树脂、6份的二氧化钛，9份的复合粒子和5份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体依次加入溶剂中，搅拌60分钟，制得含氟聚合物层涂布液。
基材层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度为250μm。
聚烯烃层：PE，厚度为60μm。
背板：厚度250μm的PET一侧通过刮刀涂布法涂布耐候涂层，热风干燥，另一侧通过胶黏剂覆合聚烯烃层，在50℃条件下熟化72h，得到本发明的太阳能背板。
实施例3
耐候层：氟碳树脂涂层，其中，
一、复合粒子的制备过程：
(1)配制浆料，将6份d50＝0.80μm的绢云母低温烘干后加入去离子水中，800r/min球磨30min，加入0.1份的氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂后继续球磨，球磨转速为800r/min球磨时间40min。
(2)将4份d50＝0.36μm二氧化钛加入到(1)中600r/min球磨30min，加入盐酸调节pH至5.0，继续600r/min球磨50min。洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆绢云母的复合粒子。
其中球磨介质为氧化锆，尺寸配比1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为4:1。料浆浓度为50％。
二、在装有搅拌装置的容器中加入23份醋酸丁酯，开动搅拌，将57份的聚四氟乙烯树脂、5份的二氧化钛，10份的复合粒子和5份的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体依次加入溶剂中，搅拌60分钟，制得含氟聚合物层涂布液。
基材层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度为250μm。
聚烯烃层：PE，厚度为60μm。
背板：厚度250μm的PET一侧通过刮刀涂布法涂布耐候涂层，热风干燥，另一侧通过胶黏剂覆合聚烯烃层，在50℃条件下熟化72h，得到本发明的太阳能背板。
实施例4
耐候层：氟碳树脂涂层，其中
一、复合粒子的制备过程：
(1)配制浆料，将4份d50＝1.1μm的绢云母低温烘干后加入去离子水中，800r/min球磨30min，加入0.1份的氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂后继续球磨，球磨转速为800r/min球磨时间40min。
(2)将1份d50＝0.36μm二氧化钛加入到(1)中600r/min球磨30min，加入盐酸调节pH至5.0，继续600r/min球磨50min。洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆绢云母的复合粒子。
其中球磨介质为氧化锆，尺寸配比1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为4:1。料浆浓度为50％。
二、在装有搅拌装置的容器中加入27份醋酸丁酯，开动搅拌，将53份的聚四氟乙烯-六氟丙烯树脂、10份的二氧化钛，5份的复合粒子和5份的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体依次加入溶剂中，搅拌60分钟，制得含氟聚合物层涂布液。
基材层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度为250μm。
聚烯烃层：PE，厚度为60μm。
背板：厚度250μm的PET一侧通过刮刀涂布法涂布耐候涂层，热风干燥，另一侧通过胶黏剂覆合聚烯烃层，在50℃条件下熟化72h，得到本发明的太阳能背板。
对比例
耐候层：氟碳树脂涂层，其中，
耐候涂层的制备过程：
在装有搅拌装置的容器中加入20份丁酮、5份的醋酸乙酯，开动搅拌，将55份的偏氟乙烯树脂、15份的二氧化钛和5份的六亚甲基二异氰酸酯三聚体依次加入溶剂中，搅拌60分钟，制得含氟聚合物层涂布液。
基材层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度为250μm。
聚烯烃层：PE，厚度为60μm。
背板：厚度250μm的PET一侧通过刮刀涂布法涂布耐候涂层，热风干燥，另一侧通过胶黏剂覆合聚烯烃层，在50℃条件下熟化72h，得到本发明的太阳能背板。
对比实施例1～4的太阳能背板和对比例太阳能背板进行性能测试，结果见表1。
表1背板阻水性能和湿热老化性能数据
性能参数 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
水汽透过率 g/m2·d 0.9 1.1 1.1 1.4 1.6
局部放电电压 V 1200 1150 1160 1120 1060
UV黄变 / △b＜3 △b＜3 △b＜3 △b＜3 △b＜3
从表中数据可知，本发明提供的太阳能电池背板具有很好的水汽透过率，同时具有良好的绝缘和耐老化性能，能够满足太阳能组件的长期使用。
测试方法：
1、水汽透过率
参考GB/T21529-2008塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定电解传感器法。
2、局部放电
参考GB/T7354-2003局部放电测量(idtIEC60270:2000)。
3、紫外老化
按IEC61215标准中方法对背板耐候层进行紫外辐照，辐照量200KWh。

Claims (8)

1.一种太阳能电池背板，包括耐候层、基材层和聚烯烃层，所述耐候涂层由耐候涂布液涂布干燥得到，其特征在于，所述耐候涂布液中的无机填料由5-90％的二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子和10-95％的二氧化钛组成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述耐候涂布液的组成及重量份数为：
耐候树脂40～70份
溶剂20～40份
无机填料10～20份。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的二氧化钛与层状硅酸盐的质量比为0.2～0.8:1，层状硅酸盐的中位粒径为0.4～1.8μm，二氧化钛与层状硅酸盐的中位粒径比为0.2～0.8:1。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子中的层状硅酸盐为绢云母、滑石、叶蜡石、白云母、黑云母、蛭石、高岭石、蒙脱石中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述二氧化钛包覆层状硅酸盐复合粒子按如下步骤制备：
(1)配制浆料，将烘干后的层状硅酸盐粉体加入水中，300-1000r/min球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min。
(2)将二氧化钛加入到球磨机中，调节浆料的pH控制在2.0～7.5之间，在300-1000r/min下，球磨10～40min，加入球磨助剂后继续300-1000r/min球磨30～90min；
(3)将得到的浆料洗涤过滤干燥过筛，得到二氧化钛包覆层状硅酸盐的复合粒子。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述球磨助剂是硅烷、钛酸酯、铝酸酯、聚乙二醇、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、聚丙烯酸或其盐类、六偏磷酸钠、DTAB、TTAB、CTAB、OTAB中的一种或多种，占粉体总质量的0.5～2.0％。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池背板，其特征在于，球磨过程中的球磨介质为氧化锆，尺寸配比为1.5mm：1.2mm：0.8mm＝4:3:3，球料比约为3～5:1。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池背板，其特征在于，所述料浆浓度为30～70％。
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