CN105957913A - 一种高导热太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents

一种高导热太阳能电池背板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层，其中，所述高导热耐候层为聚丙烯复合材料，具体是由聚丙烯、多巴胺改性填料、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：(47‑74％)：(25‑50％)：(1‑3％)。本发明还公开了该太阳能背板的制备方法，该太阳能电池背板的高导热耐候层散热性能好，机械性能优异，其导热率得到大大提高。

Description

一种高导热太阳能电池背板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池背板技术领域，具体的涉及一种高导热太阳能电池背板。
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到持久。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，向大气层排出来的二氧化碳，带来地球温室效应，造成地球气候的异常。
作为传统电能生产方法的替代方案，太阳能电池组件被用来利用太阳光产生电能。太阳能电池组件是由各种半导体元件系统组装而成，因而必须加以保护以减轻环境对它的破坏。太阳能电池组件在使用时直接暴露于大气中，要经受温度变化、紫外线照射和水汽的侵蚀，其光电转换性能易于衰减，失去实用价值，而太阳能电池背板位于太阳能电池的背面，对电池片起保护和支撑作用，保护光伏组件不被水汽等其侵蚀，其需要具有可靠的绝缘性。阻水性、耐老化性，但是常用的太阳能背板力学性能差，散热性能不太好，太阳能电池将光能转化为电能时产生的热能不能及时散发出去，导致温度升高，太阳能电池的饿光电转换率下降。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高导热太阳能电池背板，其导热性能优异，耐水解、耐老化性能好，可以有效延长太阳能电池的使用寿命，且其制备成本低，工艺简单，易于操作。
本发明的另一个目的是提供该高导热太阳能电池背板的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层，其中，所述高导热耐候层为聚丙烯复合材料，具体是由聚丙烯、多巴胺改性填料、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：(47-74％)：(25-50％)：(1-3％)。
作为上述技术方案的优选，所述填料为氮化硼、氧化铝、氮化铝中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述填料的粒径大小为20-50nm。
作为上述技术方案的优选，所述马来酸酐接枝聚丙烯的分子量为9000-10000。
作为上述技术方案的优选，所述基材是由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚碳酸酯中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述粘合层为含有环氧基团的乙烯共聚物或其与乙烯类共聚物的合金。
作为上述技术方案的优选，所述保护层是由聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚乙酸乙烯、聚氨酯树脂、乙烯醋酸乙烯共聚物、环氧树脂中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声30-60min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌5-10小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为3000-5000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每600-1000ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：20-30g、0.5-1g、1-2g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为170-190℃、170-200℃、170-200℃，挤出机转速为20-60r/min，循环时间为20-60min。
一种高导热太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先称取高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层的所用物料，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层所用导热聚合物；并将高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用多巴胺对导热填料进行表面修饰，增加了导热填料表面的官能团，同时添加马来酸酐接枝聚丙烯，其可以与多巴胺改性后的导热填料表面的羟基形成键合，从而大大提高了导热填料与聚丙烯的相容性，使得制得的高导热耐候层散热性能好，机械性能优异，太阳能电池背板的导热率得到大大提高。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚烯烃，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氮化硼、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：47％：52％：1％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声30min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌5小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为3000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每600ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：20g、0.5g、1g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为170℃、170℃、170℃，挤出机转速为20r/min，循环时间为20min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚烯烃，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
实施例2
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸丁二酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚乙烯，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氧化铝、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：74％：25％：1％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声60min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌10小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为5000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每1000ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：30g、1g、2g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为190℃、200℃、200℃，挤出机转速为60r/min，循环时间为60min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸丁二酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚乙烯，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
实施例3
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸二烯丙酯的混合物、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、聚丙烯和聚乙酸乙烯的混合物，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氮化铝、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：68.5％：30％：1.5％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声40min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌6小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为3500r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每700ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：22g、0.6g、1.2g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为175℃、175℃、175℃，挤出机转速为30r/min，循环时间为30min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸二烯丙酯的混合物、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、聚丙烯和聚乙酸乙烯的混合物，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
实施例4
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚碳酸酯、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、聚氨酯树脂，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氮化铝、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：63％：35％：2％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声45min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌7小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为4000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每800ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：24g、0.7g、1.4g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为180℃、185℃、188℃，挤出机转速为40r/min，循环时间为40min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚碳酸酯、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、聚氨酯树脂，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
实施例5
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸二烯丙酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚丙烯，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氮化硼、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：57.5％：40％：2.5％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声50min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌8小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为4500r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每1000ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：26g、0.8g、1.6g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为180℃、185℃、190℃，挤出机转速为50r/min，循环时间为50min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚对苯二甲酸二烯丙酯、含有环氧基团的乙烯共聚物、聚丙烯，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
实施例6
一种高导热太阳能电池背板，所述背板从上到下依次为聚丙烯复合材料、聚碳酸酯、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、乙烯醋酸乙烯共聚物，其中，聚丙烯复合材料是由聚丙烯、多巴胺改性氮化铝、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：52％：45％：3％；
聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声55min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入适量多巴胺盐酸盐，搅拌9小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为5000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每1000ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：28g、0.9g、1.8g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为190℃、195℃、200℃，挤出机转速为55r/min，循环时间为60min。
该高导热太阳能电池背板的制备方法包括以下步骤：
首先称取聚丙烯复合材料、聚碳酸酯、含有环氧基团的乙烯共聚物与乙烯类共聚物的合金、乙烯醋酸乙烯共聚物，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到各层所用导热聚合物；并将各层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。

Claims (9)

1.一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述背板从上到下依次为高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层，其中，所述高导热耐候层为聚丙烯复合材料，具体是由聚丙烯、多巴胺改性填料、马来酸酐接枝聚丙烯组成，其质量比为：(47-74％)：(25-50％)：(1-3％)。
2.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述填料为氮化硼、氧化铝、氮化铝中的一种。
3.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述填料的粒径大小为20-50nm。
4.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚丙烯的分子量为9000-10000。
5.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述基材是由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚碳酸酯中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述粘合层为含有环氧基团的乙烯共聚物或其与乙烯类共聚物的合金。
7.如权利要求1所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述保护层是由聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚乙酸乙烯、聚氨酯树脂、乙烯醋酸乙烯共聚物、环氧树脂中的一种或多种混合。
8.如权利要求1任一所述的一种高导热太阳能电池背板，其特征在于，所述聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将填料和去离子水混合，超声30-60min，加入三(羟甲基)氨基甲烷，调节溶液的pH至8.5，再加入多巴胺盐酸盐，搅拌5-10小时，将反应后的溶液用去离子水超声离心分离5-10次，转速为3000-5000r/min，烘干，得到多巴胺改性填料，其中，每600-1000ml去离子水中，填料、三(羟甲基)氨基甲烷、多巴胺盐酸盐的添加量分别为：20-30g、0.5-1g、1-2g；
(2)将步骤(1)制得的多巴胺改性填料、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯均匀加入挤出机，得到具有高热导率的聚丙烯复合材料，其中挤出机一、二、三、四温区温度范围分别为170-190℃、170-200℃、170-200℃，挤出机转速为20-60r/min，循环时间为20-60min。
9.如权利要求1至9任一所述的一种高导热太阳能电池背板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先称取高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层的所用物料，并分别加入高速混合机中，混合均匀后，并经过双螺杆挤出机熔融共混后挤出，经过水冷、切粒、过筛、包装分别得到高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层所用导热聚合物；并将高导热耐候层、基材层、粘合层、保护层所用导热聚合物通过四台挤出机熔融共挤得到四层的太阳能电池背板。
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