CN112951936B - 一种高反射率太阳能电池背板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能光伏背板技术领域，具体涉及一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，内PO层的制备原料至少包括PP、LDPE、HDPE、LLDPE、POE、EVA中的至少一种；外PO层的制备原料包括LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂。

Description

一种高反射率太阳能电池背板及其制备工艺
技术领域
本发明属于太阳能光伏背板技术领域，尤其涉及一种高反射率太阳能电池背板及其制备工艺。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，太阳能电池由低铁钢化玻璃、硅片、EVA胶和背膜经过层压制备。目前太阳能电池主要是晶硅型太阳能，由于发电效率一直在13-15％的范围内，影响了光伏的电价成本，因此通过技术提升，如通过高反射背板提升发电效率具有极其重要的现实意义。
近年来，提高组件背面的反射率是提升发电效率的一大重要措施。提高组件背面反射率可以通过使用白色EVA实现，但是白色EVA需要大量白色填料添加，白色填料会迁移污染电池片，增加成本同时降低EVA耐老化性能，降低组件寿命。提高组件背面反射率也可以通过提高背板的反射率来实现，提高背板反射率目前主要采用的是添加钛白粉填料，过多的钛白粉加入会导致背板变脆，湿热老化性能差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述外PO层的制备原料至少包括PP、LDPE、HDPE、LLDPE、POE、EVA中的至少一种；所述内PO层的制备原料至少包括PP、LDPE、HDPE、LLDPE、POE、EVA中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述外PO层的制备原料包括LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂。
作为一种优选的技术方案，所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10-30份、PP 50-70份、钇掺杂氧化锆0.1-1份、颜料助剂1-3份、抗氧剂0.5-1.5份。
作为一种优选的技术方案，所述LDPE与PP的重量比为1：(6-10)。
作为一种优选的技术方案，所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为1-10g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为10-40g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为10-30nm。
作为一种优选的技术方案，所述钇掺杂氧化锆中氧化钇的质量百分比为5-10％。
作为一种优选的技术方案，所述颜料助剂中含有镍锑钛复合氧化物。
本发明还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，所述高反射率太阳能电池背板通过挤出机挤出成型。
有益效果：
本发明提供的太阳能光伏背板，通过双层PO层挤出成型，其中外PO层通过加入钇掺杂氧化锆和含有镍锑钛复合氧化物的颜料助剂有效提高背板光的反射率。同时还解决了颜料助剂粒子向外迁移的速率，从而使其稳定持久的作用于基体材料中，使得该太阳能背板的高反射性能作用时间更长。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述外PO层的制备原料至少包括聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的至少一种；所述内PO层的制备原料至少包括PP、LDPE、HDPE、LLDPE、POE、EVA中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述内PO层的制备原料包括LDPE与PP的混合，重量比为1：(6-10)。
在一些优选的实施方式中，所述外PO层的制备原料包括LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂。
在一些优选的实施方式中，所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10-30份、PP 50-70份、钇掺杂氧化锆0.1-1份、颜料助剂1-3份、抗氧剂0.5-1.5份。
在一些优选的实施方式中，所述LDPE与PP的重量比为1：(6-10)。
在一些优选的实施方式中，所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为1-10g/10min。
为了利于挤出成型，在一些优选的实施方式中，所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为10-40g/10min。
氧化锆经过稀土钇的掺杂，可以改变氧化锆的晶体结构，使其具有更好的导热性能和近红外反射性能。在一些优选的实施方式中，所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为10-30nm。
在一些优选的实施方式中，所述钇掺杂氧化锆中氧化钇的质量百分比为5-10％。在该范围内，氧化锆随氧化钇掺杂量的增加，氧空位浓度增大，氧空位的形成使其附近的晶格产生畸变，导致Zr-O键键长增大，Zr-O键伸缩振动力常数变小，从而使Zr-O键的红外吸收向低波数方向位移，提高红外反射波长范围。
在一些优选的实施方式中，所述颜料助剂中含有镍锑钛复合氧化物。该颜料助剂中的锑、镍和氧化钛在高温下生成稳定的共晶的固熔体，化学性质呈现惰性，即使在强酸、强碱的环境下，也不会析出有毒的游离金属离子具有优异的耐高温性能，从而提高背板寿命及恶劣环境的适用性。同时其对700～1300nm范围内的红外光/近红外光具有很高的反射率，将其应用于太阳能背板材料中，可显著提高太阳能背板在700～1300nm波长范围内的光反射率。当其与钇掺杂氧化锆原料共同作用时，不仅可以提高材料的红外反射率，还可以抑制颜料助剂粒子向外迁移的速率，从而使其稳定持久的作用于基体材料中，使得该太阳能背板的高反射性能作用时间更长。在一些优选的实施方式中，所述颜料助剂优选巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
在一些优选的实施方式中，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂264中的至少一种。
本发明还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，所述高反射率太阳能电池背板通过挤出机挤出成型。在挤出过程中，层与层之间高温挤出过程中分子之间相互渗透形成粘结层，这样不用使用胶水等即可实层与层之间的紧密贴合连接。相比于通过胶水等复合方式，能够显著提高层与层之间的结合强度，提高背板的使用寿命。
所述高反射率太阳能电池背板的制备工艺包括以下步骤：
S1、按配方，将内PO层的制备原料混合均匀得到内PO层物料；将外PO层的制备原料混合均匀得到外PO层物料。
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后同时在螺杆挤出机中熔融挤出，挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，使熔融物料降至同一温度后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
实施例1提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP 80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP80份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
实施例1还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
实施例2
实施例2提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP75份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP75份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
实施例2还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
实施例3
实施例3提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP75份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
实施例3还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
实施例4
实施例4提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP 80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP 80份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
实施例4还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在240℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
对比例1
对比例1提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP80份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
对比例1还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
对比例2
对比例2提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP 80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP 80份、钇掺杂氧化锆0.5份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
对比例2还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
对比例3
对比例3提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP 80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP 80份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂0.5份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
对比例3还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
对比例4
对比例4提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE10份、PP 80份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10份、PP80份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为60g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为PP7935E1。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
对比例4还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
对比例5
对比例5提供了一种高反射率太阳能电池背板，包括外PO层和内PO层，所述内PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE20份、PP 60份。
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 20份、PP 60份、钇掺杂氧化锆0.5份、颜料助剂2份、抗氧剂1份。
所述低LDPE 190℃/2.16kg的熔融指数为4g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为LD 160AT。
所述PP 230℃/2.16kg的熔融指数为30g/10min，购自埃克森美孚化工，牌号为AP03B。
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为20nm，购自北京德科岛金科技有限公司，型号为DK417-5。
所述颜料助剂为巴斯夫公司生产的Sicotan Yellow K1010颜料助剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1076。
对比例5还提供了一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按配方，将LDPE和PP混合均匀得到内PO层物料；将LDPE、PP、钇掺杂氧化锆、颜料助剂、抗氧剂混合均匀得到外PO层物料；
S2、将内PO层物料、外PO层物料分别加入到共挤出机的两组螺杆中，然后，同时在螺杆挤出机中熔融挤出，温度控制在250℃；挤出的两层熔融物料进入复合模具；
S3、在复合模具内，对两层熔融物料进行降温，当熔融物料降至200℃后共挤得到复合薄膜，再经过冷却、牵引、卷取得到所述高反射率太阳能电池背板。
性能评价
1、反射率测试
对以上实施例和对比例制备的光伏背板，按照GB/T 3979-2008标准测量400-1200nm光的反射率；反射率大于等于95％记为优，否则记为良，结果见表1。
2、水蒸气透过率测试：
对以上实施例和对比例制备的光伏背板，按照GB 1037-88测试上述实施例和对比例制备得到的光伏背板的水蒸气透过率，测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002945801410000111
通过上述实施例和对比例可以得知，本发明提供了一种高反射率太阳能电池背板及其制备方法，制备的高反射率太阳能电池背板具有高的反射率，同时具有较强的阻隔水蒸气的能力。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高反射率太阳能电池背板，其特征在于：包括外PO层和内PO层，所述外PO层的制备原料至少包括PP、LDPE、HDPE、LLDPE、POE、EVA中的至少一种；
所述外PO层的制备原料，按重量份计，包括LDPE 10-30份、PP 50-70份、钇掺杂氧化锆0.1-1份、颜料助剂1-3份、抗氧剂0.5-1.5份；
所述钇掺杂氧化锆的平均粒径为10-30nm；
所述钇掺杂氧化锆中氧化钇的质量百分比为5-10%；
所述颜料助剂中含有镍锑钛复合氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种高反射率太阳能电池背板，其特征在于：所述LDPE与PP的重量比为1：（6-10）。
3.根据权利要求1所述的一种高反射率太阳能电池背板，其特征在于：所述LDPE 190°C/2.16 kg的熔融指数为1-10 g/10 min。
4.根据权利要求3所述的一种高反射率太阳能电池背板，其特征在于：所述PP 230°C/2.16 kg的熔融指数为10-40 g/10 min。
5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的一种高反射率太阳能电池背板的制备工艺，其特征在于：所述高反射率太阳能电池背板通过挤出机挤出成型。
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