CN109728116B - 用于导热太阳能电池背板的内层膜及导热太阳能电池背板 - Google Patents

用于导热太阳能电池背板的内层膜及导热太阳能电池背板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于导热太阳能电池背板的内层膜，所述内层膜的厚度为0.1～0.3mm；以质量份计，由如下组分构成：聚乙烯30～80份、聚丙烯30～80份、球形氧化铝20～25份、铝粉2～3份、添加剂0.1～5份；所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm。试验证明：本发明的背板的层间剥离力可达20N/cm以上，因而具有极高的层间粘结力，同时，背板的导热系数大于0.6K(w/m.k)，此外背板还具有高粘结性、高阻隔性、高机械强度和优异的耐低温冲击性，完全可以满足太阳能电池组件的使用要求。

Description

用于导热太阳能电池背板的内层膜及导热太阳能电池背板
技术领域
本发明涉及一种用于导热太阳能电池背板的内层膜及导热太阳能电池背板，属于太阳能电池背板技术领域。
背景技术
随着不可再生能源的衰竭及愈发严重的环境问题，作为清洁能源的太阳能受到前所未有的关注和重视。太阳能发电(又称为光伏发电)是有效利用太阳能的主要途径之一，而作为太阳能发电的核心部件，太阳能电池(又称为光伏电池)的可靠性直接决定了太阳能发电的效能。
现有技术中，太阳能电池一般由上层盖板、胶膜、电池片、胶膜和太阳能背板组成。其中，太阳能背板是太阳能电池的重要部分，一方面起到太阳能电池组件的结构粘结封装作用，另一方面保护太阳能电池，防止水汽渗入，提高太阳能电池的耐湿热老化性能和光电转换效率，延长太阳能电池的使用寿命。目前，太阳能背板主要包括耐候层、结构增强层和反射层三层结构，而目前通常用到的背板结构有TPT结构和TPE结构，其中T指杜邦公司的Tedlar薄膜，成分为聚氟乙烯(PVF)，P指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，E指乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)薄膜。因此，TPT结构指PVF薄膜+PET薄膜+PVF薄膜结构，而TPE结构指PVF薄膜+PET薄膜+EVA薄膜结构，这三层薄膜间都用胶黏剂粘接。TPT结构的背板其典型生产商为欧洲的Isovolta公司。TPE结构的背板为美国的Madico公司的专利产品(见专利申请W02004/091901 A2)。
上述传统背板制备工艺多层聚合物薄膜溶剂胶涂覆复合的技术，制备工艺为：首先PET薄膜卷放卷，通过上胶辊对PET薄膜的一侧涂覆溶剂胶，然后通过烘箱对PET薄膜干燥，除去有机溶剂，再与氟聚合物薄膜复合，这样的工艺还需要重复一遍，在PET薄膜的另外一侧再涂覆溶剂胶，干燥后与聚烯烃薄膜复合在一起，再经过在高温高湿的条件下熟化72小时，由此制成背板。然而，这种背板存在如下问题：(1)由于这种制备工艺使用有机溶剂胶，有机溶剂的挥发会造成环境污染，对溶剂的回收也带来制备成本的增加。另外，由于需要经过两次涂胶、干燥和复合，以及熟化后处理，背板生产效率较低。(2)背板中用到使用氟塑料薄膜作为耐候层，其耐长期户外老化性能优异，但是氟塑料薄膜本身的成本高昂，会限制其更大规模的应用；另外，在未来太阳能组件报废的时候，氟塑料薄膜本身优异的耐腐蚀、耐老化性能，阻止了环境对其降解处理的能力，未来，氟塑料污染将比现在的白色污染更难处理。(3)背板的结构增强层使用的PET薄膜塑料，其耐湿热水解性能差，在长期湿热环境使用中会脆化开裂，导致太阳能电池性能的劣化或失效。
针对上述问题，现有技术中出现了聚烯烃背板，并采用共挤出的制备方式，例如，中国发明专利CN103895304A公开了一种三层共挤出背板，其内层包括聚乙烯树脂或乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，中间为聚乙烯和聚丙烯树脂组合物，外层为聚丙烯树脂组合物；由此熔融挤出制得太阳能背板。然而，实际应用发现，尽管内层聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯共聚物具有较大的熔融粘度，可以保证太阳能背板内层与EVA胶膜之间的粘结力，但是由于这两种材料的刚性较低，与中间层较刚性的聚丙烯材料粘结力较弱，导致层间粘结力较低，进而降低了太阳能背板的机械强度；同时，外层聚丙烯树脂耐低温冲击强度较低，导致了太阳能背板较差的耐低温冲击性。因此，研发一种具有优异层间粘合力的背板，同时又能保证背板高机械强度、高低温冲击性的要求，成了研发聚烯烃背板的重点。
另一方面，太阳能电池在将光能转化成电能的过程中会产生热能，使电池片的温度升高。而电池片温度升高，会导致太阳能电池的光电转换率下降。针对这一问题，现有的解决方案主要有2种：(1)采用增加金属或高导热层来增加其散热性能，例如申请号为201310600822.9的中国专利，通过增加铝合金层，来增加背板的散热性能；申请号为201180063061.7的中国专利，则通过增加散热墨层和金属层，来增加背板的散热性能；(2)通过在高分子材料中加入导热绝缘填料来提高其热导率。然而，第一种方法通过增加金属或高导热层来改善背板的散热性能，这无疑都会增加太阳能背板的制作工艺和成本。第二种方法则不仅存在成本问题(只能添加低成本的导热填料)，而且还会影响内中外三层的层间粘合力。
因此，开发一种低成本、具有优异层间粘合力，又能保证高机械强度、高低温冲击性的太阳能电池背板，显然具有积极的现实意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种用于导热太阳能电池背板的内层膜及导热太阳能电池背板。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于导热太阳能电池背板的内层膜，所述内层膜的厚度为0.1～0.3mm；以质量份计，由如下组分构成：
Figure BDA0001923358080000041
所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物，其密度为0.860～0.940g/cm3，DSC熔点为50～135℃，熔体流动速率为0.1～40g/10min(2.16kg，190℃)；所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物，其DSC熔点为110～168℃，熔体流动速率为0.1～20g/10min(2.16kg，230℃)；
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；
所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种。
上文中，所述球形氧化铝为20～25份；优选的，当聚丙烯和聚乙烯的总量为100份时，球形氧化铝为20～25份，更优选为21～24份，更优选为22～23份，同时，铝粉优选为2～3份；优选的，球形氧化铝和铝粉的质量比为10：1。
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm，其可以是550nm，580nm，600nm，650nm，680nm，700nm，750nm，760nm，770nm，780nm，790nm；优选为700～730nm。所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；其可以是55nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，120nm，140nm，150nm，160nm，170nm，180nm，190nm，195nm。优选的，当所述球形氧化铝的尺寸为700～730nm时，铝粉的尺寸为70～73nm。
所述抗氧剂可以防止有机化合物材料因氧化而引起的变质，抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基或促进氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行，有效抑制聚合物的热氧老化，防止背板在使用过程中的黄变。光稳定剂和紫外光吸收剂一起使用，具有良好的协同作用，可以起到单一组分无法达到的效果，有效防止材料的黄变和阻滞物理性能的损失，进一步提高光稳定效能。
上述技术方案中，所述抗氧剂选自双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、四〔β-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯、特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基酚、2,2'-硫代双(4-甲基-6-特丁基苯酚)、4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、N,N'-二仲丁基对苯二胺、仲丁基对苯二胺、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸二月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚中的一种或几种。
上述技术方案中，所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(1,2,2,6,6,-五甲哌啶基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6，-四甲基哌啶、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)镍、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)]}亚氨、聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基](2,2,6,6-四甲基)哌啶、1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述球形氧化铝为采用硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂处理后的球形氧化铝。
本发明同时请求保护一种导热太阳能电池背板，从内到外依次包括内层膜和外层膜，所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80；所述背板的总厚度为0.1～0.6mm；
其中，所述内层膜以质量份计，由如下组分构成：
Figure BDA0001923358080000071
所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物，其密度为0.860～0.940g/cm3，DSC熔点为50～135℃，熔体流动速率为0.1～40g/10min(2.16kg，190℃)；所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物，其DSC熔点为110～168℃，熔体流动速率为0.1～20g/10min(2.16kg，230℃)；
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；
所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种；
所述外层膜以质量份计，由如下组分构成：
Figure BDA0001923358080000081
所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物；
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述陶瓷的尺寸为50～200nm；
所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种。
上文中，针对内层膜，所述球形氧化铝为20～25份；优选的，当聚丙烯和聚乙烯的总量为100份时，球形氧化铝为20～25份，更优选为21～24份，更优选为22～23份，同时，铝粉优选为2～3份；优选的，球形氧化铝和铝粉的质量比为10：1。所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm，其可以是550nm，580nm，600nm，650nm，680nm，700nm，750nm，760nm，770nm，780nm，790nm；优选为700～730nm。所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；其可以是55nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，120nm，140nm，150nm，160nm，170nm，180nm，190nm，195nm。优选的，当所述球形氧化铝的尺寸为700～730nm时，铝粉的尺寸为70～73nm。
针对外层膜，所述球形氧化铝为20～25份；优选的，当聚丙烯和聚乙烯的总量为100份时，球形氧化铝为20～25份，更优选为21～24份，更优选为22～23份，同时，陶瓷优选为3～5；优选的，球形氧化铝和陶瓷的质量比为5：1。所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm，其可以是550nm，580nm，600nm，650nm，680nm，700nm，750nm，760nm，770nm，780nm，790nm；优选为700～730nm。所述陶瓷的尺寸为50～200nm，其可以是55nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，120nm，140nm，150nm，160nm，170nm，180nm，190nm，195nm；优选的，当所述球形氧化铝的尺寸为700～730nm时，陶瓷的尺寸为70～73nm。优选的，陶瓷呈长条形或针状。
上文中，所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80，优选为1：4～1：5。所述背板的总厚度为0.1～0.6mm，优选的，内层膜的厚度为0.1～0.2mm，而外层膜的厚度为0.3～0.5mm；优选的，内层膜和外层膜的厚度比为1：4～1：5。
上述技术方案中，所述抗氧剂选自双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、四〔β-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯、特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基酚、2,2'-硫代双(4-甲基-6-特丁基苯酚)、4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、N,N'-二仲丁基对苯二胺、仲丁基对苯二胺、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸二月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚中的一种或几种。
上述技术方案中，所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(1,2,2,6,6,-五甲哌啶基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6，-四甲基哌啶、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)镍、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)]}亚氨、聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基](2,2,6,6-四甲基)哌啶、1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述球形氧化铝为采用硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂处理后的球形氧化铝。
优选的，所述外层膜的组分中的聚丙烯选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
上述技术方案中，所述背板的制备方法如下：
(1)按上述配比将内层膜的物料充分混合均匀；
(2)按上的配比将外层膜的物料充分混合均匀；
(3)将上述混合均匀后的内层膜和外层膜物料分别加入到二层共挤出片材机组的A螺杆、B螺杆中，同时在螺杆挤出机熔融挤出，经流延、冷却、牵引、卷取即得到所述导热太阳能电池背板。
与之相应的另一种技术方案：一种导热太阳能电池背板，从内到外依次包括内层膜和外层膜，所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80；所述背板的总厚度为0.1～0.6mm；
其中，所述内层膜以质量份计，由如下组分构成：
Figure BDA0001923358080000121
所述组分A为聚乙烯接枝物，或者，所述组分A为聚乙烯和聚乙烯接枝物的混合物；所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种；
所述外层膜以质量份计，由如下组分构成：
Figure BDA0001923358080000122
所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述组分B为聚乙烯接枝物，或者，所述组分B为聚乙烯和聚乙烯接枝物的混合物；所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述陶瓷的尺寸为50～200nm；所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种。
所述内层膜和外层膜中的聚乙烯接枝物相同或不同，分别选自聚乙烯的马来酸酐接枝物、丙烯酸接枝物或硅烷接枝物中的一种或几种。
上文中，针对内层膜，所述球形氧化铝为20～25份；优选的，当聚丙烯和聚乙烯的总量为100份时，球形氧化铝为20～25份，更优选为21～24份，更优选为22～23份，同时，铝粉优选为2～3份；优选的，球形氧化铝和铝粉的质量比为10：1。所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm，其可以是550nm，580nm，600nm，650nm，680nm，700nm，750nm，760nm，770nm，780nm，790nm；优选为700～730nm。所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；其可以是55nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，120nm，140nm，150nm，160nm，170nm，180nm，190nm，195nm。优选的，当所述球形氧化铝的尺寸为700～730nm时，铝粉的尺寸为70～73nm。
针对外层膜，所述球形氧化铝为20～25份；优选的，当聚丙烯和聚乙烯的总量为100份时，球形氧化铝为20～25份，更优选为21～24份，更优选为22～23份，同时，陶瓷优选为3～5；优选的，球形氧化铝和陶瓷的质量比为5：1。所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm，其可以是550nm，580nm，600nm，650nm，680nm，700nm，750nm，760nm，770nm，780nm，790nm；优选为700～730nm。所述陶瓷的尺寸为50～200nm，其可以是55nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，120nm，140nm，150nm，160nm，170nm，180nm，190nm，195nm；优选的，当所述球形氧化铝的尺寸为700～730nm时，陶瓷的尺寸为70～73nm。优选的，陶瓷呈长条形或针状。
上文中，所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80，优选为1：4～1：5。所述背板的总厚度为0.1～0.6mm，优选的，内层膜的厚度为0.1～0.2mm，而外层膜的厚度为0.3～0.5mm；优选的，内层膜和外层膜的厚度比为1：4～1：5。
上述技术方案中，所述抗氧剂选自双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、四〔β-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯、特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基酚、2,2'-硫代双(4-甲基-6-特丁基苯酚)、4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、N,N'-二仲丁基对苯二胺、仲丁基对苯二胺、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸二月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚中的一种或几种。
上述技术方案中，所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(1,2,2,6,6,-五甲哌啶基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6，-四甲基哌啶、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)镍、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)]}亚氨、聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基](2,2,6,6-四甲基)哌啶、1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或几种。
上述技术方案中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
本发明的机理如下：(1)为了解决层与层之间的粘合强度问题，本申请采用了内外两层结构，同时内外两层膜的主体材料都是聚乙烯和聚丙烯的混合物，相比三层结构，两层结构更为稳定，从而解决了添加导热填料带来的层间粘合力降低的问题；(2)针对导热性，本发明创造性的引入了价格低廉的导热填料(球形氧化铝和金属铝粉)，通过大颗粒的球形氧化铝均匀分散在膜层中，然后用尺寸较小的长条形的金属铝粉连接这些球形氧化铝，从而形成导热链，大大提高了内层膜的导热性能；但由于金属铝粉可能会产生导电的问题，因此本发明不仅降低了内层膜的厚度，而且在配合的外层材料中采用了球形氧化铝和陶瓷的组合，进一步杜绝了导电问题；(3)接枝材料的引入，改善了材料的界面，提高了导热填料与高分子基体的相容性，使填料的分散性更好、更均匀，提高了背板产品的均匀性，也就进一步提高了背板的层间粘结力。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明设计了一种导热太阳能电池背板，为了解决添加导热填料带来的层间粘合力降低的问题，本发明一方面采用了内外两层结构，同时内外两层膜的主体材料都是聚乙烯和聚丙烯的混合物，相比传统的三层结构，两层结构更为稳定，层间剥离力可以满足太阳能电池组件的使用要求；从而得到了不仅具有优良导热性能、又具有良好层间剥离力的太阳能电池背板，取得了显著的效果；试验证明：本发明的背板的层间剥离力可达20N/cm以上，因而具有极高的层间粘结力，同时，背板的导热系数大于0.6K(w/m.k)，此外背板还具有高粘结性、高阻隔性、高机械强度和优异的耐低温冲击性，完全可以满足太阳能电池组件的使用要求；
2.本发明创造性的引入了价格低廉的导热填料：球形氧化铝和金属铝粉，通过大颗粒的球形氧化铝均匀分散在膜层中，然后用尺寸较小的长条形的金属铝粉连接这些球形氧化铝，从而形成导热链，本发明大胆的采用了导电的金属铝粉，大大提高了内层膜的导热性能；同时，本发明兼顾了金属铝粉的优异导热性能，并解决了金属铝粉可能会产生导电(短路)的问题；
3.本发明引入接枝材料，不仅保证了导热填料的分散性，提高了背板的粘结力；而且接枝的烯烃基材料具有一定的极性，提高了其与极性的EVA胶膜之间的粘结力，并提高了电晕处理后背板的表面张力，保证了硅胶粘结组件的密封性能；
4.本发明的制备方法简单易行，适于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种导热太阳能电池背板，具有内层膜/外层膜两层结构；
(1)内层膜：将20份球形氧化铝、2份铝粉和0.6份硅烷偶联剂3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560(丹阳市有机硅材料实业有限公司)加入高搅机中，搅拌30分钟，转速600转/分，得到硅烷偶联剂预处理的球形氧化铝和铝粉；
所述球形氧化铝的尺寸为700nm，铝粉的尺寸为70nm；
然后将上述硅烷偶联剂预处理的球形氧化铝、铝粉和40份线性低密度聚乙烯LLDPE7042(中国石化扬子石油化工有限公司，其密度为0.918g/cm3，DSC熔点为121℃，190℃/2.16kg的熔体流动速率为2g/10min)、30份无规共聚聚丙烯R370Y(韩国SK集团，其DSC熔点为164℃，230℃/2.16kg的熔体流动速率为18g/10min)、30份嵌段共聚聚丙烯K8303、0.1份抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，混合均匀；将所述混合均匀后的物料投入共挤出片材机组的A螺杆，螺杆直径为75mm，长径比为33；
(2)外层膜：将20份球形氧化铝、4份陶瓷和0.6份硅烷偶联剂3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560(丹阳市有机硅材料实业有限公司)加入高搅机中，搅拌30分钟，转速600转/分，得到硅烷偶联剂预处理的球形氧化铝和陶瓷；
所述球形氧化铝的尺寸为700nm，陶瓷的尺寸为70nm；陶瓷呈长条形或针状；
然后将上述硅烷偶联剂预处理的球形氧化铝和陶瓷与97份嵌段共聚聚丙烯K8303、3份线性低密度聚乙烯LLDPE7042、0.1份抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，混合均匀；将所述混合均匀后的物料投入共挤出片材机组的B螺杆，螺杆直径为75mm，长径比为33；
(3)将内层膜、外层膜两种物料同时在螺杆挤出机熔融挤出，温度控制在180～240℃，转速控制在100转/分，物料在螺杆内停留的时间为2～4分钟，两层物料在分配器内进行分配，比例为40/60，然后进入T-型模头，模头宽度1200mm，经冷却、牵引、卷取等工序得到成品，辊冷却水温度60～70℃，牵引速度3～4米/分。
产品总厚度0.5mm，其中内层膜厚度为0.1mm，外层膜厚度为0.4mm，宽度1000mm；检测结果见表1。
实施例二至六以及对比例一至三都采用与实施例一相同的物料和制备方法，只是导热填料的配方不同，具体配方和测试数据参见下表：
Figure BDA0001923358080000191
各实施例和对比例的性能如下：
Figure BDA0001923358080000192
由上表可见，与对比例相比，本发明的实施例解决了添加导热填料带来的层间粘合力降低的问题(对比例的层间剥离力都很差)，同时，背板的导热系数都大于0.6K(w/m.k)，而对比例的导热系数都小于0.1K(w/m.k)，说明其无法进行导热。尤其需要指出的是：当采用实施例四的配方，其导热系数达到了0.92，同时层间剥离力也极佳，取得了意想不到的效果。
为了保证背板的综合性能可以满足太阳能电池组件的使用要求，下面又进行了其他性能测试，结果如下：
Figure BDA0001923358080000201
由上表可见，本发明的背板还具有高粘结性、高阻隔性、高机械强度和优异的耐低温冲击性，完全可以满足太阳能电池组件的使用要求。
上述实施例和对比例进行性能测试，具体方法如下：
1、收缩率测试
测试按照GB/T 13541《电气用塑料薄膜试验方法》规定的试验操作方法进行。
2、水蒸气透过率测试
测试按照GB/T 21529《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定试验方法》规定的试验操作方法进行。
3、弹性模量测试
测试按照GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定》第3部分：薄膜和薄片的试验条件规定的试验操作方法进行。
4、饱和吸水率测试
测试按照GB/T 1034《塑料吸水性试验方法》规定的试验操作方法进行。
5、层间剥离强度测试
测试内层与外层之间的层间剥离强度，测试按照GB/T2792《压敏胶粘带180°剥离强度试验方法》规定的试验操作方法进行。
6、低温冲击强度测试
测试按照GB/T2423.1-2008《电工电子产品环境试验》第2部分：试验方法试验A：低温和GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》规定的实验操作方法进行，测试温度为-40℃。将制备好的悬臂梁缺口冲击样条放到事先设置好温度的低温箱中4h，待样条达到热平衡后，逐个将样条取出并迅速在悬臂梁冲击试验机上进行冲击测试。
7、湿热老化测试
测试按照IEC 61215：2005中的湿热老化试验方法进行湿热老化试验，试验条件为：温度85℃，相对湿度85％，测试时间1500小时。
8、高温加速老化试验(PCT)前后与EVA粘结强度测试
PCT试验按照JESD 22-102A进行，试验条件为：相对湿度100％、121℃、2atm、48小时。背板与EVA粘结强度测试按照GB/T2792《压敏胶粘带180°剥离强度试验方法》规定的试验操作方法进行。
9、体积电阻率测试
测试按照GB/T1410《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率》规定的试验操作方法进行。
10、断裂强度和断裂伸长率测试
测试按照ASTM D638《塑料拉伸性能的标准试验方法》，样品随机取自背板的不同部位，每块背板取5个试样，测试纵向的断裂强度和断裂伸长率，用来分析背板的均匀性。
11、电晕处理前后样品的表面张力
ASTM D7490-2013《标准测试方法的固体分涂料，颜料和底材的表面张力测量使用接触角测量》，测试背板在经过电晕处理之后的表面张力。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不能依此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述内层膜的厚度为0.1～0.3 mm；以质量份计，由如下组分构成：
聚乙烯 30～80份
聚丙烯 30～80份
球形氧化铝 20～25份
铝粉 2～3份
硅烷偶联剂 0.1～5份
添加剂 0.1～5份；
所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物，其密度为0.860～0.940 g/cm3，DSC熔点为50～135℃，190℃/2.16kg下的熔体流动速率为0.1～40 g/10min；所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物，其DSC熔点为110～168℃，190℃/2.16 kg下的熔体流动速率为0.1～20 g/10min；
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；
所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种；
通过大颗粒的球形氧化铝均匀分散在内层膜中，然后用尺寸较小的长条形的金属铝粉连接这些球形氧化铝，从而形成导热链。
2.根据权利要求1所述的用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述抗氧剂选自双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、四〔β-(3', 5'-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯、特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基酚、2,2'-硫代双(4-甲基-6-特丁基苯酚)、4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、N,N'-二仲丁基对苯二胺、仲丁基对苯二胺、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸二月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-（2'-羟基-3',5'-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑、2-（2-羟基-3,5-二特戊基苯基）苯并三唑、2-（2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基）-5氯-2H-苯并三唑、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-（4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2）-5-正己烷氧基苯酚中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述光稳定剂选自双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、三（1,2,2,6,6,-五甲哌啶基）亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6，-四甲基哌啶、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)镍、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)]}亚氨、聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基](2,2,6,6-四甲基)哌啶、1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述球形氧化铝为采用硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂处理后的球形氧化铝。
6.根据权利要求1所述的用于导热太阳能电池背板的内层膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
7.一种导热太阳能电池背板，从内到外依次包括内层膜和外层膜，其特征在于：所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80；所述背板的总厚度为0.1～0.6 mm；
其中，所述内层膜以质量份计，由如下组分构成：
聚乙烯 30～80份
聚丙烯 30～80份
球形氧化铝 20～25份
铝粉 2～3份
硅烷偶联剂 0.1～5份
添加剂 0.1～5份；
所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物，其密度为0.860～0.940 g/cm3，DSC熔点为50～135℃，190℃/2.16kg下的熔体流动速率为0.1～40 g/10min；所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物，其DSC熔点为110～168℃，190℃/2.16 kg下的熔体流动速率为0.1～20 g/10min；
所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；
所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种；通过大颗粒的球形氧化铝均匀分散在内层膜中，然后用尺寸较小的长条形的金属铝粉连接这些球形氧化铝，从而形成导热链；
所述外层膜以质量份计，由如下组分构成：
聚丙烯 75～99份
聚乙烯 1～25份
球形氧化铝 20～25份
陶瓷 3～5份
硅烷偶联剂 0.1～5份
添加剂 0.1～5份；
所述外层膜的所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述外层膜的所述聚乙烯选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯或其共聚物中的一种或几种的混合物；
所述外层膜的所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述陶瓷的尺寸为50～200nm；
所述外层膜的所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的导热太阳能电池背板，其特征在于：所述外层膜和所述内层膜的所述球形氧化铝为采用硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂处理后的球形氧化铝。
9.根据权利要求7所述的导热太阳能电池背板，其特征在于：所述外层膜的组分中的聚丙烯选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或两种的混合物。
10.一种导热太阳能电池背板，从内到外依次包括内层膜和外层膜，其特征在于：所述内层膜和外层膜的质量比为10～40：10～80；所述背板的总厚度为0.1～0.6 mm；
其中，所述内层膜以质量份计，由如下组分构成：
组分A 30～80份
聚丙烯 30～80份
球形氧化铝 20～25份
铝粉 2～3份
硅烷偶联剂 0.1-5份
添加剂 0.1～5份；
所述组分A为聚乙烯接枝物，或者，所述组分A为聚乙烯和聚乙烯接枝物的混合物；所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述铝粉呈长条形，其尺寸为50～200nm；所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种；通过大颗粒的球形氧化铝均匀分散在内层膜中，然后用尺寸较小的长条形的金属铝粉连接这些球形氧化铝，从而形成导热链；
所述外层膜以质量份计，由如下组分构成：
聚丙烯 75～99份
组分B 1～25份
球形氧化铝 20～25份
陶瓷 3～5份
硅烷偶联剂 0.1～5份
添加剂 0.1～5份；
所述外层膜和所述内层膜的所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述组分B为聚乙烯接枝物，或者，所述组分B为聚乙烯和聚乙烯接枝物的混合物；所述外层膜和所述内层膜的所述球形氧化铝的尺寸为500～800nm；所述陶瓷的尺寸为50～200nm；所述外层膜和所述内层膜的所述添加剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或几种。
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