CN108878567A - 一种功能性太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents

一种功能性太阳能电池背板膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所揭示的一种功能性太阳能电池背板膜，包括粘接阻隔层，光转换层以及反射层，其中：所述粘接阻隔层厚度为60~150μm，其由如下成分组成：聚烯烃树脂、增粘剂、热稳定剂、抗氧化剂、抗水解剂、紫外吸收剂及表面活性剂；所述光转换层厚度为20~100μm，其由如下成分组成：聚烯烃树脂、热稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、无机填料及光转换粒子；所述反射层厚度为10~100μm，其由如下成分组成：聚烯烃树脂、热稳定剂、高反射填料、分散剂、抗氧剂及紫外吸收剂。本发明不仅可有效提高背板反射率，同时可将白天所吸收的日光进行转换，夜晚发光，进一步提高组件发电效率。

Description

一种功能性太阳能电池背板膜及其制备方法
技术领域
本发明属于光伏背板膜技术领域，具体涉及一种功能性太阳能电池背板膜及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏组件主要是由光伏钢化玻璃、上层EVA胶膜、晶体硅电池片、下层EVA胶膜和背板组成。而常见的光伏背板一般为五层结构，从上往下依次是背板内层、粘合层、PET层、粘合层及最外层保护层。目前市场上各背板厂家均推出了自家特有的背板内层膜，如回天的H膜，明冠的M膜，中天的O膜等，各有所长，使功能性背板膜上升了一个新台阶。
光伏背板不仅有保护组件的功能，还能有效的提高发电效率。据研究， 背板反射率每提升8%，250W的组件发电功率能够提高1-2W，同时，反射率提高之后还可以有效降低组件温度，并提高背板对紫外光的抵抗能力，缓解背板的变黄和变脆过程，有效降低背板的老化速度，延长使用寿命。而背板的内层膜在其中起着至关重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能性太阳能电池背板膜，其不仅可有效提高背板反射率，同时可将白天所吸收的日光进行转换，夜晚发光，进一步提高组件发电效率。
为达到上述目的，本发明所揭示的一种功能性太阳能电池背板膜，包括粘接阻隔层，光转换层以及反射层，其中：
所述粘接阻隔层厚度为60~150μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂 50-85份；增粘剂 1-30份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂 0.1-0.5份；抗水解剂 0.1-2份；紫外吸收剂 0.1~1份；表面活性剂 0.1-5份；
所述光转换层厚度为20~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-95份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份；无机填料0.1-5份；光转换粒子1-30份；
所述反射层厚度为10~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-80份；热稳定剂0.1-0.5份；高反射填料5-60份；分散剂 1-10份；抗氧剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份。
作为优选，所述粘接阻隔层，光转换层以及反射层中聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、PET、α-烯烃或环烯烃中的一种或多种组合。
作为优选，所述热稳定剂为三乙基磷酸酯、亚磷酸三苯酯中的一种或多种的组合。
作为优选，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、硫代二丙酸二月桂酯、受阻酚、季戊四醇四(双-T-丁基羟基氢化肉桂酸)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯中的一种或多种的组合。
作为优选，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类中的一种或多种的组合。
作为优选，所述表面活性剂为羧酸盐类氟碳表面活性剂，磺酸盐类氟碳表面活性剂，磷酸盐类氟碳表面活性剂中的一种或几种组合。
作为优选，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03、环氧化脂肪酸烷基酯、环氧化脂肪酸甘油酯中的一种或多种的组合。
作为优选，所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡碳酸钙中的一种或多种的组合。
作为优选，所述光转换粒子为一种或多种稀土氧化物组合。
作为优选，所述高反射填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡和滑石粉中的一种或多种的组合。
作为优选，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇及聚丙烯酰胺中的一种或多种组合。
一种功能性太阳能电池背板膜的制备工艺，包括如下步骤：
a、粘接阻隔层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、抗紫外剂以及表面活性剂与聚烯烃树脂混合并挤出造成母粒，然后将该母粒与聚烯烃树脂，增粘剂按照一定比例放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到粘接阻隔层配方料；
b、光转换层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、抗水解剂、紫外吸收剂与聚烯烃树脂混合并挤出造成添加剂母粒；将无机填料与光转换粒子与聚烯烃树脂混合造粒成填料母粒；然后将添加剂母粒与填料母粒及聚烯烃树脂放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到光转换层配方料；
c、反射层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂与聚烯烃树脂混合造成并挤出造成母粒，然后将该母粒与聚烯烃树脂，高反射填料放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到反射层配方料；
d、将上述阻隔粘附层配方料、光转换层配方料以及反射层配方料分别加入三台双螺杆挤出机中挤出熔融，分别从进料口进入到模具内，然后经过各层的流道，形成不同料层，然后在模内经挤压复合成多层膜，相互粘合成一个整体，最后经过流延机头的模唇挤出复合膜，再经过冷却辊冷却后收卷,即可得到目标膜。
本发明所揭示的一种功能性太阳能电池背板膜，其采用三层结构，依次为：粘接阻隔层，光转换层，反射层 ，其中粘接阻隔层既要保证该膜与PET的粘接，同时要保证良好的耐老化性能，而光转换层在白天将能量储存，夜晚自发光，保证组件晚上也能正常发电，反射层的设计保证太阳光能更大程度的被组件所利用，同时保证与EVA的粘接。本太阳能背板膜在制成背板利用后，具有良好粘接性，较优的阻隔性、电绝缘性以及耐老化性能，最重要的是能大幅度提高组件发电效率，提高光能利用率。
与现有技术相比，本发明所揭示的一种功能性太阳能电池背板膜，具有如下有益效果：
可以保证与PET及EVA的粘结性的同时，通过光转换粒子的引入，使得光伏组件不仅能在白天充分利用太阳光，晚上也能够进行光电转换，在大幅度提高了背板的反射率的同时提高了组件的光电转换效率，使其背板的反射率达到99%左右，组件增益达到2W以上；同时，通过原料树脂的选型，使得背板的DTI更为优越，可满足1500V使用要求，外层阻隔粘接层使得膜的阻隔性能更为优越，水汽透过率小于1.0g/m2∙day。
具体实施例
下面通过具体的实施例将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种功能性太阳能电池背板膜，包括粘接阻隔层，光转换层以及反射层，其中：
所述粘接阻隔层厚度为60~150μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂 50-85份；增粘剂 1-30份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂 0.1-0.5份；抗水解剂 0.1-2份；紫外吸收剂 0.1~1份；表面活性剂 0.1-5份；
所述光转换层厚度为20~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-95份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份；无机填料0.1-5份；光转换粒子1-30份；
所述反射层厚度为10~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-80份；热稳定剂0.1-0.5份；高反射填料5-60份；分散剂 1-10份；抗氧剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份。
其中：所述粘接阻隔层，光转换层以及反射层中聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、PET、α-烯烃或环烯烃中的一种或多种组合；所述热稳定剂为三乙基磷酸酯、亚磷酸三苯酯中的一种或多种的组合；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、硫代二丙酸二月桂酯、受阻酚、季戊四醇四(双-T-丁基羟基氢化肉桂酸)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯中的一种或多种的组合；所述紫外吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类中的一种或多种的组合；所述表面活性剂为羧酸盐类氟碳表面活性剂，磺酸盐类氟碳表面活性剂，磷酸盐类氟碳表面活性剂中的一种或几种组合；所述抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03、环氧化脂肪酸烷基酯、环氧化脂肪酸甘油酯中的一种或多种的组合；所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡碳酸钙中的一种或多种的组合；所述光转换粒子为一种或多种稀土氧化物组合，而稀土氧化物为NaYF4、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Eu2O3等；所述高反射填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡和滑石粉中的一种或多种的组合；所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇及聚丙烯酰胺中的一种或多种组合。
下面以具体实施例对本申请的技术内容进行详细描述。
具体实施例1
一种功能性太阳能电池背板膜的制备工艺，包括如下步骤：
a、阻隔粘接层混合料制备
a1、将72份聚丙烯，10份热稳定剂三乙基磷酸酯，5份抗氧剂1010，3份聚碳化二亚胺UN-03，5份二苯甲酮类紫外吸收剂，以及5份羧酸盐类氟碳表面活性剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度65℃，Ⅱ区温度165 ℃，Ⅲ区温度185℃，Ⅳ区温度195 ℃，Ⅴ区温度210 ℃，机头温度200℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到阻隔粘接层添加剂母粒；
a2、取5份乙烯-醋酸乙烯共聚物增粘剂母粒，在真空转鼓中40 ℃下干燥5小时，加入4份添加剂母粒，61份聚丙烯树脂，30份PET树脂放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到阻隔粘接层混合料；
b、光转换层混合料制备
b1、将75份聚丙烯树脂，10份热稳定剂三乙基磷酸酯，5份抗氧剂1010，5份二苯甲酮类紫外吸收剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度120℃，Ⅱ区温度170℃，Ⅲ区温度190℃，Ⅳ区温度200 ℃，Ⅴ区温度200 ℃，机头温度190℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到光转换层添加剂母粒；
b2、取5份二氧化钛母粒，3份Y2O3，3份Gd2O3在真空转鼓中80 ℃下干燥3小时，加入4份添加剂母粒，加入65份聚丙烯树脂，20份聚乙烯树脂放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到光转换层混合料；
c、反射层混合料制备
c1、将72份聚丙烯树脂，10份热稳定剂三乙基磷酸酯，5份抗氧剂1010，5份二苯甲酮类紫外吸收剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度65℃，Ⅱ区温度165 ℃，Ⅲ区温度185℃，Ⅳ区温度195 ℃，Ⅴ区温度210 ℃，机头温度200℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到反射层添加剂母粒；
c2、取8份分散剂，30份二氧化钛与碳酸钙混合填料（混合比为5:1）在真空转鼓中80 ℃下干燥3小时，加入4份反射层添加剂母粒，58份聚丙烯树脂，放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到反射层混合料；
d、将上述阻隔粘附层混合料、光转换层混合料以及反射层混合料分别加入三台双螺杆挤出机中挤出熔融，其中阻隔粘接层混合料挤出熔融温度为100-220℃，光转换层混合料挤出熔融温度为120-250℃，反射层混合料挤出熔融温度为100-220℃，经三台挤出机分别挤出熔融后进入到模具内，然后经过各层的流道，形成不同料层，然后在模内经挤压复合成多层膜，相互粘合成一个整体，最后经过流延机头的模唇挤出复合膜，再经过冷却辊冷却后收卷，即可得到目标太阳能电池背板膜。
具体实施例2
a、阻隔粘接层混合料制备
将61份聚丙烯树脂，30份PET树脂，0.5份热稳定剂三乙基磷酸酯，5份乙烯-醋酸乙烯共聚物，0.5份三乙基磷酸酯、0.5份抗氧化剂1010、2份聚碳化二亚胺UN-03、1.5份2-（4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基-）-5-己氧基苯酚混合，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度120℃，Ⅱ区温度200 ℃，Ⅲ区温度220℃，Ⅳ区温度235 ℃，Ⅴ区温度250 ℃，机头温度220℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到阻隔粘附层母粒；
b、光转换层混合料制备
将65份聚丙烯树脂，20份聚乙烯树脂，5份热稳定剂三乙基磷酸酯，0.15份抗氧剂1010，0.15份二苯甲酮类紫外吸收剂，5份二氧化钛母粒，3份Y2O3，3份Gd2O3放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度65℃，Ⅱ区温度165 ℃，Ⅲ区温度185℃，Ⅳ区温度195 ℃，Ⅴ区温度210 ℃，机头温度200℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到光转换层母粒；
c、反射层混合料制备
将54份聚丙烯树脂，5份热稳定剂三乙基磷酸酯，0.1份抗氧剂1010，0.1份二苯甲酮类紫外吸收剂，取0.2份分散剂，30份二氧化钛与碳酸钙混合填料（混合比为5:1）在真空转鼓中80 ℃下干燥3小时，放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机中Ⅰ区温度65℃，Ⅱ区温度165 ℃，Ⅲ区温度185℃，Ⅳ区温度195℃，Ⅴ区温度210 ℃，机头温度200℃，物料在双螺杆中停留3.5 min，得到反射层母粒；
d、将上述阻隔粘附层母粒、光转换层母粒以及高反层母粒分别加入三台双螺杆挤出机中挤出熔融，其中阻隔粘接层母粒挤出熔融温度为100-220℃，光转换层母粒挤出熔融温度为120-250℃，反射层母粒挤出熔融温度为100-220℃，经三台挤出机分别挤出熔融后进入到模具内，然后经过各层的流道，形成不同料层，然后在模内经挤压复合成多层膜，相互粘合成一个整体，最后经过流延机头的模唇挤出复合膜，再经过冷却辊冷却后收卷,即可得到目标太阳能电池背板膜。
性能测试方法如下：
耐湿热老化性：双85耐老化测试，在温度85℃，湿度85%环境条件下进行测试；
UV老化试验：用Q8/UV紫外光加速老化试验机进行测试；
水蒸气透过率测试：红外传感器法，条件：38℃,100%相对湿度。
反射率测试：用安捷伦 Cary 5000进行反射率测试，积分球为110mm内置型积分球；
上述两个实施例中配比完成的成品各项性能的对比如表1所示：
表1

Claims (9)

1.一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：包括粘接阻隔层，光转换层以及反射层，其中：
所述粘接阻隔层厚度为60~150μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂 50-85份；增粘剂 1-30份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂 0.1-0.5份；抗水解剂 0.1-2份；紫外吸收剂 0.1~1份；表面活性剂 0.1-5份；
所述光转换层厚度为20~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-95份；热稳定剂0.1-0.5份；抗氧化剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份；无机填料0.1-5份；光转换粒子1-30份；
所述反射层厚度为10~100μm，其由质量比如下的成分组成：聚烯烃树脂50-80份；热稳定剂0.1-0.5份；高反射填料5-60份；分散剂 1-10份；抗氧剂0.1-0.5份；紫外吸收剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述粘接阻隔层，光转换层以及反射层中聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、PET、α-烯烃或环烯烃中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述表面活性剂为羧酸盐类氟碳表面活性剂，磺酸盐类氟碳表面活性剂，磷酸盐类氟碳表面活性剂中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述抗水解剂为聚碳化二亚胺UN-03、环氧化脂肪酸烷基酯、环氧化脂肪酸甘油酯中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡碳酸钙中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述光转换粒子为一种或多种稀土氧化物组合。
7.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述高反射填料为二氧化钛、二氧化硅、硫酸钡和滑石粉中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种功能性太阳能电池背板膜，其特征在于：所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇及聚丙烯酰胺中的一种或多种组合。
9.一种功能性太阳能电池背板膜的制备工艺，实现对权利要求1中光伏背板膜的制备，其特征在于包括如下步骤：
a、粘接阻隔层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、抗紫外剂以及表面活性剂与聚烯烃树脂混合并挤出造成母粒，然后将该母粒与聚烯烃树脂，增粘剂按照一定比例放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到粘接阻隔层配方料；
b、光转换层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、抗水解剂、紫外吸收剂与聚烯烃树脂混合并挤出造成添加剂母粒；将无机填料与光转换粒子与聚烯烃树脂混合造粒成填料母粒；然后将添加剂母粒与填料母粒及聚烯烃树脂放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到光转换层配方料；
c、反射层配方料制备：先将热稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂与聚烯烃树脂混合造成并挤出造成母粒，然后将该母粒与聚烯烃树脂，高反射填料放入高速搅拌机中搅拌5min～30min，混合均匀得到反射层配方料；
d、将上述阻隔粘附层配方料、光转换层配方料以及反射层配方料分别加入三台双螺杆挤出机中挤出熔融，分别从进料口进入到模具内，然后经过各层的流道，形成不同料层，然后在模内经挤压复合成多层膜，相互粘合成一个整体，最后经过流延机头的模唇挤出复合膜，再经过冷却辊冷却后收卷,即可得到目标膜。
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