CN106206801B - 一种高性能太阳能背板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能太阳能背板，包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂，并提供了制备方法。本发明的制备方法工艺简单，节约材料成本，生产效率大大提高，利于工业生产，所制得的太阳能背板膜具有很好的柔韧性、反光性和导热性能，既能满足光伏组件封装要求，又能满足组件运行过程中的散热需求。

Description

一种高性能太阳能背板
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种高性能太阳能背板。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置。它是一种未来主要发展的新型能源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点，其市场前景广阔。太阳能电池在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
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、紫外线照射及水汽的侵蚀。作为太阳能电池主要部件的太阳能电池背板，要具有耐候性、并有效阻隔紫外线和水汽的性能。现有的太阳能电池背板通常采用TPT材料，它是以聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯(PVF/PET/PVT)三层独立的薄膜通过胶水的粘结热压成型。另一种太阳能电池背板是在PET两侧各涂覆液体溶剂型涂料，经固化后形成背板。
TPT背板材料成本高，涂层对光线发射率较低。PET涂覆型背板，固化温度较低，耐候性能差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能太阳能背板，本发明的制备方法工艺简单，节约材料成本，生产效率大大提高，利于工业生产，所制得的太阳能背板膜具有很好的柔韧性、反光性和导热性能，既能满足光伏组件封装要求，又能满足组件运行过程中的散热需求。
一种高性能太阳能背板，包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层之间设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂。
所述耐候层厚度为10-300μm，所述高导热反射层厚度为0.1-10μm，所述增强层厚度为15-45μm，所述粘合层厚度为0.1-0.7μm。
所述增强层采用聚酯与聚乙烯的共煮混合物，所述聚乙烯与聚酯的配比为1:1.2-1.7，所述聚酯与聚乙烯共煮温度为60-80℃，共煮时间为20-40min，所述聚酯与聚乙烯的溶剂为乙酸乙酯或异丙醇，所述溶剂与聚酯的配比为10-15：1。
所述聚酯与聚乙烯的共煮方法是将聚酯与聚乙烯加入溶剂中，然后在水浴锅内进行回流共煮。
所述耐候层包括单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜和单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜底面的聚三氟氯乙烯树脂，所述单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜厚度是聚三氟氯乙烯树脂厚度的5-8倍。
所述高导热反射层采用导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂组成，其配方如下：导热材料10-15份、纳米反射材料8-12份、活性剂2-4份和低聚物树脂20-40份。
所述导热材料采用石墨烯粉末。
所述纳米反射材料采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的混合物，纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的比例为4:1-1.2:0.3-0.5。
所述活性剂采用二甲基苯偶酰缩酮。
所述低聚物树脂采用聚乙二醇。
所述高性能太阳能背板的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜背面喷涂聚三氟氯乙烯树脂溶液，形成聚三氟氯乙烯树脂薄膜；
步骤2，将步骤1中的聚三氟氯乙烯树脂薄膜放入烘箱内，加热烘干后即可得到耐候层；
步骤3，以导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂为原材料配置成高导热反射液；
步骤4，采用浸渍法在单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜上表面设置高导热反射层；
步骤5，将步骤4中的薄膜材料放置在甲胺气体内，加压加热密封反应，得到高导热反射薄膜；
步骤6，在高导热反射薄膜上喷涂聚酯与聚乙烯的共煮混合液，形成增强层；
步骤7，将带有耐候层、高导热反射层和增强层的薄膜材料放入烘箱内进行梯度升温，冷却后得到高性能太阳能背板。
所述步骤1中的喷涂速度为0.1mg/min。
所述步骤2中的烘箱加热温度为60-80℃，所述烘箱时间为30-60min。
所述步骤3中的配置方法是将导热材料、纳米反射材料和活性剂放入到低聚物树脂中，超声分散；所述超声频率为1.3-8.8kHz，超声时间为1.2-4.6min。
所述步骤4中的浸渍速度为20-50mm/min，所述浸渍的镀膜次数为10-18次，所述浸渍的镀膜间隔为5s，浸渍停留时间为2s。
所述步骤5中的压力为0.1-0.3MPa，温度为80-140℃，反应时间为3-6h。
所述步骤7中的梯度升温是50-70℃恒温20-30min，100-110℃恒温20-30min，130-140℃恒温2-3min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和碳酸钙作为反射材料，具有良好的反射效果，同时纳米级别的材料大大增加了比表面，更加大大提高了太阳光的反射率，将背板的反射率达到93％以上。
2、本发明的制备方法工艺简单，节约材料成本，生产效率大大提高，利于工业生产，所制得的太阳能背板膜具有很好的柔韧性、反光性和导热性能，既能满足光伏组件封装要求，又能满足组件运行过程中的散热需求。
3、本发明将导热材料和纳米反射材料混合形成薄膜，并采用甲胺气体经缺陷修复，不仅保证了反射效果，同时大大提高了导热传热速度，增加导热效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种高性能太阳能背板，包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层之间设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂。
所述耐候层厚度为10μm，所述高导热反射层厚度为0.1μm，所述增强层厚度为15μm，所述粘合层厚度为0.1μm。
所述增强层采用聚酯与聚乙烯的共煮混合物，所述聚乙烯与聚酯的配比为1:1.2，所述聚酯与聚乙烯共煮温度为60℃，共煮时间为20min，所述聚酯与聚乙烯的溶剂为乙酸乙酯，所述溶剂与聚酯的配比为10：1。
所述聚酯与聚乙烯的共煮方法是将聚酯与聚乙烯加入溶剂中，然后在水浴锅内进行回流共煮。
所述耐候层包括单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜和单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜底面的聚三氟氯乙烯树脂，所述单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜厚度是聚三氟氯乙烯树脂厚度的5倍。
所述高导热反射层采用导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂组成，其配方如下：导热材料10份、纳米反射材料8份、活性剂2份和低聚物树脂20份。
所述导热材料采用石墨烯粉末。
所述纳米反射材料采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的混合物，纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的比例为4:1:0.3。
所述活性剂采用二甲基苯偶酰缩酮。
所述低聚物树脂采用聚乙二醇。
所述高性能太阳能背板的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜背面喷涂聚三氟氯乙烯树脂溶液，形成聚三氟氯乙烯树脂薄膜；
步骤2，将步骤1中的聚三氟氯乙烯树脂薄膜放入烘箱内，加热烘干后即可得到耐候层；
步骤3，以导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂为原材料配置成高导热反射液；
步骤4，采用浸渍法在单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜上表面设置高导热反射层；
步骤5，将步骤4中的薄膜材料放置在甲胺气体内，加压加热密封反应，得到高导热反射薄膜；
步骤6，在高导热反射薄膜上喷涂聚酯与聚乙烯的共煮混合液，形成增强层；
步骤7，将带有耐候层、高导热反射层和增强层的薄膜材料放入烘箱内进行梯度升温，冷却后得到高性能太阳能背板。
所述步骤1中的喷涂速度为0.1mg/min。
所述步骤2中的烘箱加热温度为60℃，所述烘箱时间为30min。
所述步骤3中的配置方法是将导热材料、纳米反射材料和活性剂放入到低聚物树脂中，超声分散；所述超声频率为1.3kHz，超声时间为1.2min。
所述步骤4中的浸渍速度为20mm/min，所述浸渍的镀膜次数为10次，浸渍的镀膜间隔为5s，浸渍停留时间为2s。
所述步骤5中的压力为0.1MPa，温度为80℃，反应时间为3h。
所述步骤7中的梯度升温是50℃恒温20min，100℃恒温20-30min，130℃恒温2min。
实施例2
一种高性能太阳能背板，包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层之间设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂。
所述耐候层厚度为300μm，所述高导热反射层厚度为10μm，所述增强层厚度为45μm，所述粘合层厚度为0.7μm。
所述增强层采用聚酯与聚乙烯的共煮混合物，所述聚乙烯与聚酯的配比为1:1.7，所述聚酯与聚乙烯共煮温度为80℃，共煮时间为40min，所述聚酯与聚乙烯的溶剂为异丙醇，所述溶剂与聚酯的配比为15：1。
所述聚酯与聚乙烯的共煮方法是将聚酯与聚乙烯加入溶剂中，然后在水浴锅内进行回流共煮。
所述耐候层包括单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜和单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜底面的聚三氟氯乙烯树脂，所述单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜厚度是聚三氟氯乙烯树脂厚度的8倍。
所述高导热反射层采用导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂组成，其配方如下：导热材料15份、纳米反射材料12份、活性剂4份和低聚物树脂40份。
所述导热材料采用石墨烯粉末。
所述纳米反射材料采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的混合物，纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的比例为4:1.2:0.5。
所述活性剂采用二甲基苯偶酰缩酮。
所述低聚物树脂采用聚乙二醇。
所述高性能太阳能背板的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜背面喷涂聚三氟氯乙烯树脂溶液，形成聚三氟氯乙烯树脂薄膜；
步骤2，将步骤1中的聚三氟氯乙烯树脂薄膜放入烘箱内，加热烘干后即可得到耐候层；
步骤3，以导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂为原材料配置成高导热反射液；
步骤4，采用浸渍法在单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜上表面设置高导热反射层；
步骤5，将步骤4中的薄膜材料放置在甲胺气体内，加压加热密封反应，得到高导热反射薄膜；
步骤6，在高导热反射薄膜上喷涂聚酯与聚乙烯的共煮混合液，形成增强层；
步骤7，将带有耐候层、高导热反射层和增强层的薄膜材料放入烘箱内进行梯度升温，冷却后得到高性能太阳能背板。
所述步骤1中的喷涂速度为0.1mg/min。
所述步骤2中的烘箱加热温度为80℃，所述烘箱时间为60min。
所述步骤3中的配置方法是将导热材料、纳米反射材料和活性剂放入到低聚物树脂中，超声分散；所述超声频率为8.8kHz，超声时间为4.6min。
所述步骤4中的浸渍速度为50mm/min，所述浸渍的镀膜次数为18次，浸渍的镀膜间隔为5s，浸渍停留时间为2s。
所述步骤5中的压力为0.3MPa，温度为140℃，反应时间为6h。
所述步骤7中的梯度升温是70℃恒温30min，110℃恒温30min，140℃恒温3min。
实施例3
一种高性能太阳能背板，包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层之间设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂。
所述耐候层厚度为190μm，所述高导热反射层厚度为6μm，所述增强层厚度为35μm，所述粘合层厚度为0.4μm。
所述增强层采用聚酯与聚乙烯的共煮混合物，所述聚乙烯与聚酯的配比为1:1.5，所述聚酯与聚乙烯共煮温度为70℃，共煮时间为30min，所述聚酯与聚乙烯的溶剂为乙酸乙酯，所述溶剂与聚酯的配比为13：1。
所述聚酯与聚乙烯的共煮方法是将聚酯与聚乙烯加入溶剂中，然后在水浴锅内进行回流共煮。
所述耐候层包括单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜和单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜底面的聚三氟氯乙烯树脂，所述单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜厚度是聚三氟氯乙烯树脂厚度的7倍。
所述高导热反射层采用导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂组成，其配方如下：导热材料13份、纳米反射材料11份、活性剂3份和低聚物树脂35份。
所述导热材料采用石墨烯粉末。
所述纳米反射材料采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的混合物，纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的比例为4:1.1:0.4。
所述活性剂采用二甲基苯偶酰缩酮。
所述低聚物树脂采用聚乙二醇。
所述高性能太阳能背板的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜背面喷涂聚三氟氯乙烯树脂溶液，形成聚三氟氯乙烯树脂薄膜；
步骤2，将步骤1中的聚三氟氯乙烯树脂薄膜放入烘箱内，加热烘干后即可得到耐候层；
步骤3，以导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂为原材料配置成高导热反射液；
步骤4，采用浸渍法在单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜上表面设置高导热反射层；
步骤5，将步骤4中的薄膜材料放置在甲胺气体内，加压加热密封反应，得到高导热反射薄膜；
步骤6，在高导热反射薄膜上喷涂聚酯与聚乙烯的共煮混合液，形成增强层；
步骤7，将带有耐候层、高导热反射层和增强层的薄膜材料放入烘箱内进行梯度升温，冷却后得到高性能太阳能背板。
所述步骤1中的喷涂速度为0.1mg/min。
所述步骤2中的烘箱加热温度为70℃，所述烘箱时间为40min。
所述步骤3中的配置方法是将导热材料、纳米反射材料和活性剂放入到低聚物树脂中，超声分散；所述超声频率为5.8kHz，超声时间为3.2min。
所述步骤4中的浸渍速度为35mm/min，所述浸渍的镀膜次数为16次，浸渍的镀膜间隔为5s，浸渍停留时间为2s。
所述步骤5中的压力为0.2MPa，温度为100℃，反应时间为4h。
所述步骤7中的梯度升温是60℃恒温25min，105℃恒温23min，133℃恒温2min。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高性能太阳能背板，其特征在于，它包括耐候层、高导热反射层和增强层，所述增强层和耐候层之间设置有高导热反射层，所述耐候层和高导热反射层之间设置有粘合层，所述粘合层采用有机硅树脂，所述增强层采用聚酯与聚乙烯的共煮混合物，所述聚乙烯与聚酯的配比为1:1.2-1.7，所述聚酯与聚乙烯共煮温度为60-80℃，共煮时间为20-40min，所述聚酯与聚乙烯的溶剂为乙酸乙酯或异丙醇，所述溶剂与聚酯的配比为10-15：1；所述聚酯与聚乙烯的共煮方法是将聚酯与聚乙烯加入溶剂中，然后在水浴锅内进行回流共煮。
2.根据权利要求1所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述耐候层厚度为10-300μm，所述高导热反射层厚度为0.1-10μm，所述增强层厚度为15-45μm，所述粘合层厚度为0.1-0.7μm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述耐候层包括单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜和单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜底面的聚三氟氯乙烯树脂，所述单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜厚度是聚三氟氯乙烯树脂厚度的5-8倍。
4.根据权利要求1所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述高导热反射层采用导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂组成，其配方如下：导热材料10-15份、纳米反射材料8-12份、活性剂2-4份和低聚物树脂20-40份。
5.根据权利要求4所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述导热材料采用石墨烯粉末；所述纳米反射材料采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的混合物，纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的比例为4:1-1.2:0.3-0.5；所述活性剂采用二甲基苯偶酰缩酮；所述低聚物树脂采用聚乙二醇。
6.根据权利要求1所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述高性能太阳能背板的制备方法，其步骤如下：
步骤1，将单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜背面喷涂聚三氟氯乙烯树脂溶液，形成聚三氟氯乙烯树脂薄膜；
步骤2，将步骤1中的聚三氟氯乙烯树脂薄膜放入烘箱内，加热烘干后即可得到耐候层；
步骤3，以导热材料、纳米反射材料、活性剂和低聚物树脂为原材料配置成高导热反射液；
步骤4，采用浸渍法在单向拉伸聚醚酰亚胺薄膜上表面设置高导热反射层；
步骤5，将步骤4中的薄膜材料放置在甲胺气体内，加压加热密封反应，得到高导热反射薄膜；
步骤6，在高导热反射薄膜上喷涂聚酯与聚乙烯的共煮混合液，形成增强层；
步骤7，将带有耐候层、高导热反射层和增强层的薄膜材料放入烘箱内进行梯度升温，冷却后得到高性能太阳能背板。
7.根据权利要求6所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述步骤1中的喷涂速度为0.1mg/min；所述步骤2中的烘箱加热温度为60-80℃，所述烘箱时间为30-60min。
8.根据权利要求6所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述步骤3中的配置方法是将导热材料、纳米反射材料和活性剂放入到低聚物树脂中，超声分散；所述超声频率为1.3-8.8kHz，超声时间为1.2-4.6min。
9.根据权利要求6所述的一种高性能太阳能背板，其特征在于，所述步骤4中浸渍法的浸渍速度为20-50mm/min，所述浸渍次数为10-18次，浸渍间隔为5s，浸渍停留时间为2s；所述步骤5中的压力为0.1-0.3MPa，温度为80-140℃，反应时间为3-6h；所述步骤7中的梯度升温是50-70℃恒温20-30min，100-110℃恒温20-30min，130-140℃恒温2-3min。
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