CN109747247A - 一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法，该背板膜由阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层的三层结构组成，层与层之间由改性胶黏剂粘合得到，其中，耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层均以PET树脂为基料，辅以耐热填料、降解助剂、润滑增塑剂。该太阳能电池背板膜的制备方法包括耐磨抗拉伸内侧制备、阻燃耐热外层制备、真空层压、等离子处理。该电池背板膜具有良好的耐热阻燃性、抗拉伸强度、断裂伸长率，适合在日照时间长、温度较高的环境下使用。

Description

一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光伏材料技术领域，具体涉及一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法。

背景技术

太阳能电池背板膜主要分为氟背膜与不含氟背膜两大类，其中含氟背膜分为双面含氟与单面含氟两种，而不含氟的背膜则对通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成。目前，商用晶硅太阳电池组件的使用要求为25年，而背膜作为直接与外环境大面积接触的光伏封装材料，应当具备优良的耐长期老化、湿热、干热、紫外线，耐电气绝缘，水蒸气阻隔等性能。

常用的光伏背板聚氟乙烯薄膜制备工艺有以下三种：一是直接复合法，直接将两张聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)复合到耐高温聚酯薄膜(PET薄膜)中，该法设备投入低，生产周期短，但是PVDF膜的成本较高，效益低；二是涂布法，将氟化物的溶液涂布到PET薄膜上，该法要求掌握氟化物树脂溶液的配置要点，设备要求高，参数优化耗费时间；三是交联反应法，通过交联剂将氟化物与PET薄膜反应，形成网状的整体结构，该法制备的背板膜表面硬度比复合法和涂布法高，适用于野外的太阳能电站或是风沙较大的地方。

申请号201610635948.3的专利公开了一种太阳能电池背膜的制备方法，将纳米二氧化钛粉末利用异丁基三乙氧基硅烷对其改性，得改性纳米二氧化钛溶胶，并添加聚氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，在玻璃板流延成膜得聚氟乙烯膜，将膜表面清洗后用等离子体处理法在膜表面接枝丙烯酸单体，干燥后制得太阳能电池背膜。该太阳能电池背膜利用等离子体处理法在聚氟乙烯膜表面接枝亲水性丙烯酸单体，有效解决了聚氟乙烯膜的表面能极低，亲水性差问题，使接触角小于70°，在膜中添加异丁基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化钛有效提高了膜的耐湿热性、耐紫外线及抗老化性能。

但是，经研究发现，现有技术中使用交联反应法制备的背板膜仍然存在以下问题：1、改性后的耐高温聚酯薄膜虽然虽然具有优良的耐老化、耐热性能、耐电气绝缘性能，但是由于对填料的要求高，使得背板膜的断裂强度、断裂伸长率等力学性能仍需进一步加强；2、背板膜长期在日光照射下，紫外红外热量集聚，温度升高，导热系数升高，大大降低了耐高温阻燃性能；3、背板膜的原料中，会引入芳环来提高聚合物的拉伸强度和断裂伸长率，但是随着芳环含量的增加，聚合物结晶度下降，降解性能先上升、后下降，无法兼顾成本和薄膜的降解性能。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法，该背板膜由阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层的三层结构组成，层与层之间由改性胶黏剂粘合得到，其中，耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层均以PET树脂为基料，辅以耐热填料、降解助剂、润滑增塑剂，通过真空层压、等离子处理技术制备而成，该电池背板膜具有良好的耐热阻燃性、抗拉伸强度、断裂伸长率，适合在日照时间长、温度较高的环境下使用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，该背板膜从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，所述阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，所述PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合；

所述耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂85-112份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂8-14份、耐磨增韧填料12-18份、硬脂酸钙4-9份、纳米二氧化钛3-6份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S；

所述阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂67-92份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂12-18份、膨胀珍珠岩8-15份、硬脂酸镁5-11份、纳米二氧化钛3-9份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S；

所述耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：

(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150-165份，在50-55℃、真空度-20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12-18份、高分子量聚乳酸25-42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30-40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；

(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155-165℃、螺杆转速120-160r/min的条件下挤出即可。

本发明的阻燃复合型太阳能电池背板膜，在结构和原料的研究筛选中，考虑到如今单一的PET聚酯膜复合结构无法长期在户外使用，外层覆上含氟膜后，虽然提高了耐候性和耐老化能力，但是加工困难，成本高昂。因此，在结构上选择传统的三层结构，使用改性环保胶黏剂粘合而成，三层膜结构均以PET树脂作为基料。考虑到背板膜的外层长期接触紫外线和湿气，需要具有良好的耐热阻燃性能、生物降解性能；内层长期与晶体硅接触，避免外界的侵蚀，保障着晶体硅的长期储热性能与光电转化效率，同时在更换晶体硅的过程中，需要对背板膜进行撕扯和拉伸，需要其具备良好的耐磨抗拉伸性能。

本发明的耐磨抗拉伸内层，选择固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S的PET树脂作为基料，耐热改性淀粉作为环保耐热填料，辅以耐磨增韧填料、增塑剂硬脂酸钙、抗紫外剂纳米二氧化钛制备而成，通过耐热改性淀粉与内层PET树脂混合后，形成交联的网状大分子结构，其他添加剂在硬脂酸钙润滑、助流、增塑的作用下，可以良好地相容混合。

本发明的阻燃耐热外层，选择固含量28±2％，粘度≤200mPa·S的外层PET树脂，耐热改性淀粉作为环保耐热填料，辅以降解促进剂、膨胀珍珠岩、增塑剂硬脂酸镁、抗紫外剂纳米二氧化钛制备而成，通过耐热改性淀粉与外层PET树脂混合后，形成交联的网状大分子结构，其他添加剂在硬脂酸镁润滑、助流、增塑的作用下，可以良好地相容混合。

内层PET树脂与外层PET树脂相比，固含量高，粘度较大，使得耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层相比，具有更好的粘附力和机械强度，可以更稳定地与晶体硅粘附。

耐热改性淀粉的制备方法中，考虑到玉米淀粉具有可再生、易降解、廉价易得的特点，但是耐热性和热稳定性差，高温下易变性、分解，甚至脱水交联、炭化；高分子量的聚乳酸具有良好的机械性能、易加工性、耐热阻燃性、相容性。采用先将工业级玉米淀粉在真空条件下干燥，再与增塑剂单硬脂酸甘油酯、少量的高分子量聚乳酸辐照杀菌混合，挤出造粒得到该耐热改性淀粉。由于单硬脂酸甘油酯的结构中含有一个亲油的长脂肪酸碳链和两个亲水的羟基，即亲水又亲油，具有良好的表面活性。该改性淀粉在遇水后能够形成稳定的水合分散体，对于提高复合薄膜的憎水性、耐水性也有所帮助。

作为本发明进一步的方案，所述改性胶黏剂的制备方法包括以下步骤：

1)聚氨酯制备：取三羟甲基丙烷、低聚合度聚酯多元醇，混合均匀后加入反应釜中，加热至120-130℃并保温1-2h；关闭加热，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后于70-80℃保温搅拌3-4h；加入钙锌粉体热稳定剂，升温至85-95℃，保温搅拌1-2h；自然冷却至30-40℃，加入冰醋酸调节pH至中性，超声分散，过滤重结晶后得到聚氨酯；

2)氧化疏水石墨烯浆液制备：将疏水石墨烯加入盐酸中，超声分散5min，55℃搅拌2h，减压过滤，干燥至含水量小于5％，得到氧化疏水石墨烯；按重量份计，将15-22份氧化疏水石墨烯加入到80-110份乙醇溶剂中，再加入5-12份聚乙烯吡咯烷酮粉体，离心分离8min，得到氧化疏水石墨烯浆液；

3)组分A制备：按照重量份计，取步骤1)制备的聚氨酯35-50份、步骤2)制备的氧化疏水石墨烯浆液80-136份、纳米二硫化钼6-13份、紫外线吸收剂3-6份，于常温下混合搅拌均匀得到组分A，置于阴凉干燥处保存；

4)组分B制备：按照重量份计，取低分子量双酚S型环氧树脂6-8份、无水乙醇40-60份，混合搅拌均匀后得到组分B，置于阴凉干燥处保存；其中，低分子量双酚S型环氧树脂的环氧当量为185-195g/mol，软化点为165-168℃。

本发明在对改性胶黏剂制备方法的研究中，考虑到常用的复合聚氨酯粘胶剂是由主剂成分与固化剂成分混合而成，存在毒性较高、耐水性、耐温性较差等缺陷，影响了背板膜使用过程中的安全性。通过大量的筛选实验，将聚氨酯溶解在氧化疏水石墨烯浆液中，配合纳米二硫化钼、紫外线吸收剂等助剂，可以提高组分A的疏水耐水性能、相容性、耐紫外线性能、耐温性。聚氨酯，具有良好分散性、润滑性的纳米二硫化钼和紫外线吸收剂，可以分散到溶剂中，与氧化疏水石墨烯浆液相容，协效发挥出粘结性、耐水性、耐温性。

本发明在固化剂组分B的研究中，选择低分子量双酚S型环氧树脂为基料，凭借其固有的附着性，与无水乙醇得到的组分B在和组分A混合后，能够与组分A中的成分快速相容固化，与聚氨酯、氧化疏水石墨烯形成交联的多层网状大分子结构，发挥胶粘作用。

作为本发明进一步的方案，所述耐磨增韧填料的制备方法包括以下步骤：

1)将硅酸铝纤维、二氧化硅气凝胶粉末按照质量比1:2混合，并在100-120℃下加水搅拌均匀，真空抽滤、洗涤、干燥，得到纤维凝胶粉末；

2)将纤维凝胶粉末在40-50℃下恒温陈化12小时，用乙醇老化两次，每次12小时，用石油醚对其表面进行修饰，并在70℃下常压干燥即可。

本发明的耐磨增韧填料，在加水搅拌混合的过程中，硅酸铝纤维无规则的交错排列，形成具有孔隙的骨架结构，二氧化硅气凝胶粉末形成隔热胶团填充于孔隙中，不仅能够阻隔红外辐射，提高隔热效果，纤维凝胶粘结成型，保证了材料良好的力学性能和抗拉伸性能，提高了内层的耐磨抗拉伸性能。

作为本发明进一步的方案，所述降解促进剂由低分子量聚乳酸、钛白粉、纳豆菌粉按照质量比3-6:2:0.02混合后，粉碎至粒径＜0.5mm得到；其中，低分子量聚乳酸的分子量为2万-3万。

本发明还提供了一种阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、耐磨抗拉伸内层制备：将内层PET树脂、耐热改性淀粉、纳米二氧化钛混合均匀，80-90℃干燥2-3h，加入硬脂酸钙、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机中挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到耐磨抗拉伸内层；

S2、阻燃耐热外层制备：将外层PET树脂、耐热改性淀粉、膨胀珍珠岩、纳米二氧化钛混合均匀，80-90℃干燥1-2h，加入硬脂酸镁、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到阻燃耐热外层；

S3、真空层压：在-10KPa的真空条件下，将耐磨抗拉伸内层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂层压，将PET抗压层与阻燃耐热外层之间通过改性胶黏剂层压，得到背板膜粗品；

S4、等离子处理：将背板膜粗品放入等离子体处理装置中，真空室抽真空至4×10^-3-6×10^-3Pa，通入氩气置换，等离子激发40-50s后，真空干燥3-4h，得到背板膜成品。

本发明太阳能电池背板膜的制备方法，将各层之间通过改性黏合剂层压粘合后，再经过等离子处理得到，真空层压使得各层之间与改性胶黏剂均匀充分地粘合，而且不会发生挤压空气致孔起泡的现象；等离子体处理过程中，通过无线电波范围内高频产生的等离子体方向性不强，可以深入物体的微细孔眼和凹陷，除去背板膜表面的污染物，保障背板膜的清洁度。

作为本发明进一步的方案，所述步骤S2中挤出工艺条件为：造粒温度一区125℃、二区145℃，三区155℃，四区165℃，口模190℃；吹塑工艺条件为：吹塑温度一区131℃，二区150℃，三区160℃，四区170℃，口模195℃。

本发明的有益效果：

1、本发明的太阳能电池背板膜，由阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层的三层结构组成，层与层之间由改性胶黏剂粘合得到，其中，耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层均以PET树脂为基料，辅以耐热填料、降解助剂、润滑增塑剂，通过真空层压、等离子处理技术制备而成，该电池背板膜具有良好的耐热阻燃性、抗拉伸强度、断裂伸长率，适合在日照时间长、温度较高的环境下使用。

2、改性胶黏剂制备中，将聚氨酯溶解在氧化疏水石墨烯浆液中，配合纳米二硫化钼、紫外线吸收剂等助剂，可以提高组分A的疏水耐水性能、相容性、耐紫外线性能、耐温性。聚氨酯，具有良好分散性、润滑性的纳米二硫化钼和紫外线吸收剂，可以分散到溶剂中，与氧化疏水石墨烯浆液相容，协效发挥出粘结性、耐水性、耐温性。

3、耐磨增韧填料的制备过程中，硅酸铝纤维无规则的交错排列，形成具有孔隙的骨架结构，二氧化硅气凝胶粉末形成隔热胶团填充于孔隙中，不仅能够阻隔红外辐射，提高隔热效果，纤维凝胶粘结成型，保证了材料良好的力学性能和抗拉伸性能，提高了内层的耐磨抗拉伸性能。

4、本发明太阳能电池背板膜的制备方法，将各层之间通过改性黏合剂层压粘合后，再经过等离子处理得到，真空层压使得各层之间与改性胶黏剂均匀充分地粘合，而且不会发生挤压空气致孔起泡的现象；等离子体处理过程中，通过无线电波范围内高频产生的等离子体方向性不强，可以深入物体的微细孔眼和凹陷，除去背板膜表面的污染物，保障背板膜的清洁度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合。PET抗压层采用市售的PET单层膜。

其中，耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂96份、耐热改性淀粉37份、降解促进剂12份、耐磨增韧填料15份、硬脂酸钙6份、纳米二氧化钛4份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S。

阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂78份、耐热改性淀粉35份、降解促进剂15份、膨胀珍珠岩13份、硬脂酸镁8份、纳米二氧化钛6份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S。

耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：

(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150-165份，在50-55℃、真空度-20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12-18份、高分子量聚乳酸25-42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30-40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；

(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155-165℃、螺杆转速120-160r/min的条件下挤出即可。

改性胶黏剂的制备方法包括以下步骤：

1)聚氨酯制备：取三羟甲基丙烷、低聚合度聚酯多元醇，混合均匀后加入反应釜中，加热至120-130℃并保温1-2h；关闭加热，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后于70-80℃保温搅拌3-4h；加入钙锌粉体热稳定剂，升温至85-95℃，保温搅拌1-2h；自然冷却至30-40℃，加入冰醋酸调节pH至中性，超声分散，过滤重结晶后得到聚氨酯；

2)氧化疏水石墨烯浆液制备：将疏水石墨烯加入盐酸中，超声分散5min，55℃搅拌2h，减压过滤，干燥至含水量小于5％，得到氧化疏水石墨烯；按重量份计，将15-22份氧化疏水石墨烯加入到80-110份乙醇溶剂中，再加入5-12份聚乙烯吡咯烷酮粉体，离心分离8min，得到氧化疏水石墨烯浆液；

3)组分A制备：按照重量份计，取步骤1)制备的聚氨酯35-50份、步骤2)制备的氧化疏水石墨烯浆液80-136份、纳米二硫化钼6-13份、紫外线吸收剂3-6份，于常温下混合搅拌均匀得到组分A，置于阴凉干燥处保存；

4)组分B制备：按照重量份计，取低分子量双酚S型环氧树脂6-8份、无水乙醇40-60份，混合搅拌均匀后得到组分B，置于阴凉干燥处保存；其中，低分子量双酚S型环氧树脂的环氧当量为185-195g/mol，软化点为165-168℃。

耐磨增韧填料的制备方法包括以下步骤：

1)将硅酸铝纤维、二氧化硅气凝胶粉末按照质量比1:2混合，并在100-120℃下加水搅拌均匀，真空抽滤、洗涤、干燥，得到纤维凝胶粉末；

2)将纤维凝胶粉末在40-50℃下恒温陈化12小时，用乙醇老化两次，每次12小时，用石油醚对其表面进行修饰，并在70℃下常压干燥即可。

降解促进剂由低分子量聚乳酸、钛白粉、纳豆菌粉按照质量比3-6:2:0.02混合后，粉碎至粒径＜0.5mm得到；其中，低分子量聚乳酸的分子量为2万-3万。

本实施例阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、耐磨抗拉伸内层制备：将内层PET树脂、耐热改性淀粉、纳米二氧化钛混合均匀，86℃干燥2.5h，加入硬脂酸钙、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机中挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到耐磨抗拉伸内层；

S2、阻燃耐热外层制备：将外层PET树脂、耐热改性淀粉、膨胀珍珠岩、纳米二氧化钛混合均匀，86℃干燥1.2h，加入硬脂酸镁、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到阻燃耐热外层；其中，挤出工艺条件为：造粒温度一区125℃、二区145℃，三区155℃，四区165℃，口模190℃；吹塑工艺条件为：吹塑温度一区131℃，二区150℃，三区160℃，四区170℃，口模195℃。

S3、真空层压：在-10KPa的真空条件下，将耐磨抗拉伸内层与PET抗压层之间涂布改性胶黏剂后层压，将PET抗压层与阻燃耐热外层之间涂布改性胶黏剂后层压，得到背板膜粗品；

S4、等离子处理：将背板膜粗品放入等离子体处理装置中，真空室抽真空至5×10^{- 3}Pa，通入氩气置换，等离子激发40s后，真空干燥3h，得到背板膜成品。

实施例2

本实施例的一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合。PET抗压层采用市售的PET单层膜。

其中，耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂106份、耐热改性淀粉27份、降解促进剂13份、耐磨增韧填料17份、硬脂酸钙8份、纳米二氧化钛5份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S。

阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂84份、耐热改性淀粉38份、降解促进剂17份、膨胀珍珠岩13份、硬脂酸镁9份、纳米二氧化钛8份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S。

其中，耐热改性淀粉的制备方法与实施例1相同。改性胶黏剂的制备方法与实施例1相同。耐磨增韧填料的制备方法与实施例1相同。

本实施例阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、耐磨抗拉伸内层制备：将内层PET树脂、耐热改性淀粉、纳米二氧化钛混合均匀，86℃干燥2.5h，加入硬脂酸钙、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机中挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到耐磨抗拉伸内层；

S2、阻燃耐热外层制备：将外层PET树脂、耐热改性淀粉、膨胀珍珠岩、纳米二氧化钛混合均匀，87℃干燥1.6h，加入硬脂酸镁、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到阻燃耐热外层；其中，挤出工艺条件为：造粒温度一区125℃、二区145℃，三区155℃，四区165℃，口模190℃；吹塑工艺条件为：吹塑温度一区131℃，二区150℃，三区160℃，四区170℃，口模195℃。

S3、真空层压：在-10KPa的真空条件下，将耐磨抗拉伸内层与PET抗压层之间涂布改性胶黏剂后层压，将PET抗压层与阻燃耐热外层之间涂布改性胶黏剂后层压，得到背板膜粗品；

S4、等离子处理：将背板膜粗品放入等离子体处理装置中，真空室抽真空至5.2×10^-3Pa，通入氩气置换，等离子激发50s后，真空干燥3.6h，得到背板膜成品。

实施例3

本实施例的一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合。PET抗压层采用市售的PET单层膜。

其中，耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂108份、耐热改性淀粉40份、降解促进剂14份、耐磨增韧填料15份、硬脂酸钙8份、纳米二氧化钛6份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S。

阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂85份、耐热改性淀粉37份、降解促进剂18份、膨胀珍珠岩13份、硬脂酸镁10份、纳米二氧化钛8份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S。

其中，耐热改性淀粉的制备方法与实施例1相同。改性胶黏剂的制备方法与实施例1相同。耐磨增韧填料的制备方法与实施例1相同。

本实施例阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、耐磨抗拉伸内层制备：将内层PET树脂、耐热改性淀粉、纳米二氧化钛混合均匀，90℃干燥2h，加入硬脂酸钙、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机中挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到耐磨抗拉伸内层；

S2、阻燃耐热外层制备：将外层PET树脂、耐热改性淀粉、膨胀珍珠岩、纳米二氧化钛混合均匀，90℃干燥1.8h，加入硬脂酸镁、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到阻燃耐热外层；其中，挤出工艺条件为：造粒温度一区125℃、二区145℃，三区155℃，四区165℃，口模190℃；吹塑工艺条件为：吹塑温度一区131℃，二区150℃，三区160℃，四区170℃，口模195℃。

S3、真空层压：在-10KPa的真空条件下，将耐磨抗拉伸内层与PET抗压层之间涂布改性胶黏剂后层压，将PET抗压层与阻燃耐热外层之间涂布改性胶黏剂后层压，得到背板膜粗品；

S4、等离子处理：将背板膜粗品放入等离子体处理装置中，真空室抽真空至6×10^{- 3}Pa，通入氩气置换，等离子激发50s后，真空干燥3.5h，得到背板膜成品。

对比例1

与实施例1相比，本对比例的耐磨抗拉伸内层、阻燃耐热外层中缺少耐热改性淀粉。

对比例2

与实施例1相比，本对比例的耐磨抗拉伸内层中缺少耐磨增韧填料。

对比例3

与实施例1相比，本对比例的制备方法步骤S3中真空层压采用在-10KPa的真空条件下，直接将耐磨抗拉伸内层、PET抗压层、阻燃耐热外层的三层结构层压。

双八五老化试验

对实施例1-3、对比例1-3制备的背板膜进行了双八五老化试验，结果如表1所示：

表1.双八五老化试验结果

项目	双八五老化/≥h
		实施例1	2560
实施例2	2529
		实施例3	2542
对比例1	2035
		对比例2	2147
对比例3	2170

从上表可以看出，在85℃、相对湿度85％RH的条件下，实施例的抗老化耐候性高于对比例。对比例1中缺少耐热改性淀粉，对背板膜的耐水性、耐热性改善较小，使得水分容易进入膜内，长期受热加快了膜的老化。对比例2由于缺少耐磨增韧填料，降低了内层的阻隔红外辐射的隔热性能，抗老化性能降低。对比例3由于缺少改性胶黏剂的粘合，使得层压后三层结构的粘结性、耐水性、耐温性降低，抗老化性能有一定的降低。

力学性能测试

参照标准GB/T 29848-2013，对实施例1-3、对比例1-3制备的背板膜进行了抗拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度的测定，具体测定结果见表2：

表2.力学性能测试结果

项目	抗拉伸强度(N/mm<sup>2</sup>)	断裂伸长率(％)	剥离强度(N/cm)
				实施例1	148	58	64
实施例2	143	52	61
				实施例3	145	55	59
对比例1	127	46	48
				对比例2	119	41	37
对比例3	133	48	41

从上表可以看出，本发明实施例背板膜的抗拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度等力学性能优于对比例，对光伏板的晶体硅起到良好地保护作用，经久耐用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，该背板膜从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，所述阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，所述PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合；

所述耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂85-112份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂8-14份、耐磨增韧填料12-18份、硬脂酸钙4-9份、纳米二氧化钛3-6份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S；

所述阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂67-92份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂12-18份、膨胀珍珠岩8-15份、硬脂酸镁5-11份、纳米二氧化钛3-9份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S；

所述耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：

(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150-165份，在50-55℃、真空度-20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12-18份、高分子量聚乳酸25-42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30-40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；

(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155-165℃、螺杆转速120-160r/min的条件下挤出即可。

2.根据权利要求1所述的阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述改性胶黏剂的制备方法包括以下步骤：

1)聚氨酯制备：取三羟甲基丙烷、低聚合度聚酯多元醇，混合均匀后加入反应釜中，加热至120-130℃并保温1-2h；关闭加热，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后于70-80℃保温搅拌3-4h；加入钙锌粉体热稳定剂，升温至85-95℃，保温搅拌1-2h；自然冷却至30-40℃，加入冰醋酸调节pH至中性，超声分散，过滤重结晶后得到聚氨酯；

2)氧化疏水石墨烯浆液制备：将疏水石墨烯加入盐酸中，超声分散5min，55℃搅拌2h，减压过滤，干燥至含水量小于5％，得到氧化疏水石墨烯；按重量份计，将15-22份氧化疏水石墨烯加入到80-110份乙醇溶剂中，再加入5-12份聚乙烯吡咯烷酮粉体，离心分离8min，得到氧化疏水石墨烯浆液；

3)组分A制备：按照重量份计，取步骤1)制备的聚氨酯35-50份、步骤2)制备的氧化疏水石墨烯浆液80-136份、纳米二硫化钼6-13份、紫外线吸收剂3-6份，于常温下混合搅拌均匀得到组分A，置于阴凉干燥处保存；

4)组分B制备：按照重量份计，取低分子量双酚S型环氧树脂6-8份、无水乙醇40-60份，混合搅拌均匀后得到组分B，置于阴凉干燥处保存；其中，低分子量双酚S型环氧树脂的环氧当量为185-195g/mol，软化点为165-168℃。

3.根据权利要求1所述的阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述耐磨增韧填料的制备方法包括以下步骤：

1)将硅酸铝纤维、二氧化硅气凝胶粉末按照质量比1:2混合，并在100-120℃下加水搅拌均匀，真空抽滤、洗涤、干燥，得到纤维凝胶粉末；

2)将纤维凝胶粉末在40-50℃下恒温陈化12小时，用乙醇老化两次，每次12小时，用石油醚对其表面进行修饰，并在70℃下常压干燥即可。

4.根据权利要求1所述的阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述降解促进剂由低分子量聚乳酸、钛白粉、纳豆菌粉按照质量比3-6:2:0.02混合后，粉碎至粒径＜0.5mm得到；其中，低分子量聚乳酸的分子量为2万-3万。

5.一种阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、耐磨抗拉伸内层制备：将内层PET树脂、耐热改性淀粉、纳米二氧化钛混合均匀，80-90℃干燥2-3h，加入硬脂酸钙、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机中挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到耐磨抗拉伸内层；

S2、阻燃耐热外层制备：将外层PET树脂、耐热改性淀粉、膨胀珍珠岩、纳米二氧化钛混合均匀，80-90℃干燥1-2h，加入硬脂酸镁、降解促进剂，高速搅拌均匀后，送入单螺杆挤出机挤出，吹塑成膜，牵拉处理得到阻燃耐热外层；

S3、真空层压：在-10KPa的真空条件下，将耐磨抗拉伸内层与PET抗压层之间涂布改性胶黏剂后层压，将PET抗压层与阻燃耐热外层之间涂布改性胶黏剂后层压，得到背板膜粗品；

S4、等离子处理：将背板膜粗品放入等离子体处理装置中，真空室抽真空至4×10^-3-6×10^-3Pa，通入氩气置换，等离子激发40-50s后，真空干燥3-4h，得到背板膜成品。

6.根据权利要求5所述的阻燃复合型太阳能电池背板膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中挤出工艺条件为：造粒温度一区125℃、二区145℃，三区155℃，四区165℃，口模190℃；吹塑工艺条件为：吹塑温度一区131℃，二区150℃，三区160℃，四区170℃，口模195℃。