CN115216044B - 一种高透光高击穿电压背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透光高击穿电压背板及其制备方法，所述背板依次包括：增透层A、增透层B和PET改性层；所述制备方法包括如下步骤：S1：增透层B和PET改性层通过挤出机熔融共挤出成型；S2：将苯乙烯‑丙烯酸聚硅氧烷酯共聚物与甲苯均匀混合，制得浓度为1/30‑1/50 g/mL的溶液，将所述溶液涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化得到增透层A。本发明的制备方法根据背板各层原料的特点设计，首先采用共挤出成型方式制得能够提供支撑和机械性能的复合层，之后在复合层上涂覆成型其他层，最终得到透光性能优异且具有高击穿电压、耐老化性、机械性能以及电学性能等综合性能的透明背板。

Description

一种高透光高击穿电压背板及其制备方法
技术领域
本发明属于光伏背板材料技术领域，特别是聚酯基背板材料及成型领域，尤其涉及一种高透光高击穿电压背板及其制备方法。
背景技术
近年来，中国光伏产业得到快速发展，已成为世界光伏电池的最大生产国。随着光伏电池产能急剧扩张，极大推进了产业链上配套材料的发展和升级。在光伏组件中，背板一直是除硅片以外最重要的材料。透明背板是能够应用于光伏领域双面电池组件的新型封装材料。传统光伏组件仅能接受正面太阳光发电，而双面电池组件的背面可以利用地面、周围物体和空气反射、散射而来的太阳光发电，从而显著提高组件整体的发电效率。根据安装高度和反射地面条件的差异，光电转换效率可提升5%~25%，且双面电池价格与单面电池相当，因此双面电池组件已成为未来的发展趋势。中国光伏协会预计近年双面组件市场的占比将大幅提升。目前的双面组件普遍采用具有良好透光率的玻璃作为背面封装材料，但在应用过程中暴露出诸多问题，如易碎、重量大、易变形、运行温度高等。
具有优异柔韧性和强度的聚酯背板，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基透明背板可避免以上问题。PET材料具有高透光性、耐老化性及电绝缘性，在较宽的温度范围内还具有优良的机械性能、长期使用温度可达120℃等诸多优良性能，且质轻易加工、价格低廉，能够满足高效双面发电的要求，并且安装和运维简单、成熟，能够最大程度利用现有设备和工艺。
专利CN114211844A公开了一种光伏用透明背板，包括：第一含氟等离子接枝层、无氟基材层、阻隔涂层、透明基材层、聚偏氟乙烯层和第二含氟等离子接枝层，透明基材层具有A面和与A 面相对应设置的B面，在A面上依次设有阻隔涂层、无氟基材层和第一含氟等离子接枝层，所述阻隔涂层与所述A面贴合，在B面上依次设有聚偏氟乙烯层和第二含氟等离子接枝层，所述聚偏氟乙烯层与B面贴合。上述各层采用等离子作业、涂覆等方式依次复合。虽然该背板的耐老化、耐候性较好，但其结构、各层成型工艺相对复杂，容易导致成品率较低，材料成本较高，不适合大规模推广。
专利CN107134502B公开了一种三层共挤高反射型太阳能电池背板膜及其制备方法，所述背板膜为ABA三层结构，A层原料配比为：94-96wt％PEN或PET切片，2.5-3.5wt％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体，1.5-2.5wt％二氧化硅，二氧化硅粒径3-5μm；B层原料配比为：91-93wt％PET切片，4.5-5.5wt％金红石型钛白粉，金红石型钛白粉粒径为0.3-0.5μm，0.4-0.6wt％碳化二亚胺，0.4-0.6wt％GMA-g-POE，GMA-g-POE的接枝率≥0.5％，1.7-2.3wt％纳米蒙脱土。该背板一步成型，A层提供机械性能，B层提供反射率，绝缘性和阻水性能。该发明的背板虽具有较好的机械性能、绝缘性、耐老化性等优势，但其使用的钛白粉等紫外屏蔽剂使其难以提供满意的透光性能。
因此，如何从材料选择、生产工艺等多个环节出发，生产出低成本、高性能的透明背板，使其兼顾透光性、耐老化性、机械性能以及绝缘性能，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高透光高击穿电压背板及其制备方法。本发明的制备方法根据背板各层原料的特点设计，首先采用共挤出成型方式制得能够提供支撑和机械性能的复合层，所述复合层包括PET改性层和增透层B，之后在所述增透层B的外侧涂覆成型其他层，最终得到透光性能优异且具有高击穿电压等综合性能的背板。
具体而言，本发明提供一种高透光高击穿电压背板的制备方法，所述背板依次包括：
增透层A，苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物多孔层；
增透层B，包括纳米多孔二氧化硅及PET，厚度为20-50μm；
PET改性层，1-3wt%蒙脱土，97-99wt% PET，厚度为150-300μm；
所述制备方法包括如下步骤：
S1：增透层B和PET改性层通过挤出机熔融共挤出成型；
S2：将苯乙烯-丙烯酸聚硅氧烷酯共聚物与甲苯均匀混合，制得浓度为1/30-1/50g/mL的溶液，将所述溶液涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化得到增透层A。
进一步的，所述蒙脱土为粒径1-4μm的小粒径蒙脱土、粒径8-12μm的中粒径蒙脱土和粒径为15-20μm的大粒径蒙脱土复配而成；以重量百分比计，所述小粒径蒙脱土、中粒径蒙脱土、大粒径蒙脱土的重量比为（1-3）：（70-80）：（17-29）。针对PET改性层，本发明在PET基体中添加少量蒙脱土，特别是复配的蒙脱土，使PET和蒙脱土熔融插层混合得到分散均匀的改性层原料，有利于所得改性层在耐热性、机械性能、透光性等方面的综合性能显著提高。对应于所述复配的蒙脱土，PET改性层的原料熔融插层
本发明PET改性层根据蒙脱土粒径由大到小、分步混合的方式进行，充分利用和考虑大小粒径复配的特殊情况，实现了蒙脱土在PET基体中的均匀、有效填充，整体上提升了背板的透光性、机械性能和加工性能。
进一步的，为了确保蒙脱土与PET基体更好的相容性，在熔融插层混合包括如下步骤：
步骤一：向预热的捏合机中加入PET，搅拌熔融30-50min；
步骤二：加入大粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
步骤三：加入中粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
步骤四：加入小粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
步骤五：抽真空；过滤出料。
混合前，优选对所述蒙脱土经改性处理，包括以下步骤：
步骤一：将蒙脱土和有机阳离子插层剂加入乙醇水溶液中，得到浓度为2-8wt%的蒙脱土悬浊液，加热至75-85℃，搅拌30-60min；优选的，乙醇水溶液中，乙醇与水的重量比为（0.8-1.2）：1；
步骤二：抽滤分离，充分洗涤，真空干燥。
优选的，所述有机阳离子插层剂选自十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵中至少一种，且所述有机阳离子插层剂与蒙脱土的重量比为（3-6）:10。
因为蒙脱土层间有大量无机离子，其对有机化合物呈疏性，利用蒙脱土层间金属离子的可交换性， 以有机阳离子(插层剂)交换金属离子， 可使蒙脱土有机化。有机阳离子的作用主要有三个方面: 通过离子交换反应，将蒙脱土层间的金属离子置换出来，并形成离子键；扩大蒙脱土层间距离；与高分子化合物有较好的相容性。通过上述改性，一方面可直接提高蒙脱土与PET基体的相容性；另一方面，蒙脱土层间距离的扩展，更有利于提高后续熔融插层混合的效果。通过上述改性处理，改性蒙脱土的层间距能够增大到原来的1.4-3.5倍，比表面积相应增大。
进一步的，纳米多孔二氧化硅通过如下方法制备：
步骤一：配置浓度为0.2-0.3mol/L的水玻璃溶液；将所述溶液通入反应器，搅拌，保持反应器温度50-60℃；
步骤二：将加压CO2气体以0.2L/min的速度从反应器底部通入；在pH值为7.8-8.1时，停止通入加压CO2气体；保温80-85℃陈化2-5h；离心，洗涤，得到中间体；
步骤三：将中间体加入球磨机，以去离子水为分散剂，球磨5-8h；
步骤四：将经球磨后的中间体以去离子水稀释，经高剪切分散机分散得到悬浮液；所述悬浮液利用喷雾干燥装置进行喷雾干燥，得到纳米多孔二氧化硅。
进一步的，所述纳米多孔二氧化硅还经表面改性处理，包括如下步骤：
步骤一：将硅烷偶联剂加入乙醇的水溶液中，调节pH值为4-5，得到硅烷偶联剂水解溶液；
步骤二：将纳米多孔二氧化硅加入所述硅烷偶联剂水解溶液，制得粘稠液状物；
步骤三：对所述粘稠液状物进行微波辐射，搅拌反应至反应物干燥，用万能粉碎机粉碎。
二氧化硅表面有大量羟基，亲水性强，与有机基体复合的相容性和分散性差，难以发挥其优良的性能，对其表面进行改性修饰能够显著提高其对有机相的相容性。
对于所述硅烷偶联剂的用量，优选为待处理二氧化硅重量的1-5%。硅烷偶联剂用量不足时，二氧化硅表面包覆不完全；但用量过多时，偶联剂之间易发生交联，使体系凝聚，影响偶联剂与二氧化硅之间的相互作用，甚至破坏二氧化硅的分散稳定性。
进一步的，增透层B通过如下方法制备：
步骤一：以重量百分比计，将纳米多孔二氧化硅 8-10%、对苯二甲酸38-42％、乙二醇 50-54％、催化剂0.05-1％加入反应罐，氮气保护下，搅拌1-2h；
步骤二：以速度10±2℃/min升温至180±5℃，继续搅拌，保温30-60min。
为了进一步提高纳米多孔二氧化硅在PET基体中的相容性和分散性，提升该层的增透性能，本发明优选采用原位聚合分散方式，将纳米多孔二氧化硅预先分散于低粘度的对苯二甲酸单体和乙二醇单体中，在单体聚合得到高分子量的PET聚合物的同时，预先分散的二氧化硅粒子均匀沉积于聚合物中，更有利的，所述纳米多孔二氧化硅表面的化学组成和物理结构，使其与聚合物分子形成化学键合和机械锚固，从而在空间上形成稳定的网状结构和大量小尺寸结晶区域，有利于获得良好的机械性能和透光性能。
进一步的，增透层A中的苯乙烯-丙烯酸聚硅氧烷酯共聚物，可通过如下方法制备：
步骤一：制备PS-Br：
1.1在反应釜中加入氯化亚铜和2,2-联吡啶，抽真空后通入氮气，优选抽真空-通氮气反复循环至少3次；
1.2加入苯乙烯单体，及占单体重量1.0-2.5%的α-溴代异丁酸乙酯引发剂，在110-130℃搅拌反应10-15h，优选在120℃的恒温油浴中搅拌反应12h；
1.3洗涤产物，真空干燥，得白色粉末PS-Br；优选在45℃真空干燥24h，密封低温保持；
步骤二：制备丙烯酸聚硅氧烷酯：
2.1在反应釜中，将聚硅氧烷溶于甲苯，氮气鼓泡10-20min；
2.2加入三乙胺，将反应釜置于冰盐浴中搅拌，滴加丙烯酰氯和甲苯的混合溶液，避光反应2-5ｈ后撤冰盐浴，室温下反应1-2h；优选使用恒压滴液漏斗缓慢滴加丙烯酰氯和甲苯的混合溶液；
2.3离心，取上清液，用甲醇/水混合溶液沉淀，产物真空干燥，得到丙烯酸聚硅氧烷酯；
步骤三：制备共聚物：
3.1 在反应釜中加入氯化亚铜和2,2-联吡啶，抽真空后通入氮气；优选抽真空-通氮气反复循环至少3次；
3.2以重量百分比计，加入40-60%丙烯酸聚硅氧烷酯、5-15%PS-Br及35-45%甲苯溶剂，在85-95℃搅拌反应10-15ｈ；
3.3 洗涤聚合产物，真空干燥；优选在60℃真空干燥24h。
本发明的共聚物属于有机/无机杂化结构，能够形成分散均匀的多相材料，有机相与无机相间的界面面积较大、相互作用强，使清晰的界面变得模糊。因此，其结构和性能与传统的复合材料，或者与单一的有机聚合物或无机聚合物相比，存在本质区别。有机无机杂化材料在光学透明性、可调折射率等方面具有明显的性能优势。另一方面，增透层A中共聚单体包括苯乙烯，有利于提高背板击穿电压，这是由于苯乙烯由Ｃ-Ｃ键和Ｃ-Ｈ键组成，为非极性分子；相比于透光材料领域常用的甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）、甲基丙烯酸丁酯（ＢＭＡ）等具有一定极性的单体而言，苯乙烯单体的使用更适合于得到高击穿电压的背板。
得到上述聚合物后，将其与溶剂混合，所述溶剂可选本领域常用的甲苯、乙酸乙酯等溶剂。优选与甲苯均匀混合，制得浓度为1/30-1/50 g/mL的溶液，将溶液采用旋涂等方式涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化，得到具有分布均匀的、微米级蜂窝状多孔结构的增透层A，有效改善背板的透光性。
未改性PET背板的透光率通常约在85％以下，采用共挤出方式得到PET改性层和增透层B的复合层的透光率在87%以上，涂覆上述共聚物增透膜A后的背板的透光率能提高至90%左右。当共聚物中硅氧烷含量为18-20wt%时，优选19.5±0.3wt%时，折射率降低明显，透光率能够达90%以上。
进一步的，在增透层A的外侧还包括透明氟碳耐候层，包含氟碳树脂、丙烯酸树脂和耐老化助剂，所述耐候层的厚度为1-20μm，优选8-12μm。
优选的，所述透明氟碳耐候层通过如下方法形成：
步骤一：将氟碳树脂、丙烯酸树脂、耐老化助剂和溶剂搅拌混匀，静置消泡；优选的，采用1000-1200r/min转速，搅拌混合1-3h，静置消泡20-60min得到固含量50-70wt%的混合液；
步骤二：向步骤一的混合液中加入固化剂、溶剂，配置成固含量为25-35wt%的透明涂覆液；
步骤三：将所述涂覆液均匀涂覆在所述增透层A的外侧，放入烘箱中，在140-180℃的温度下固化干燥。
所述透明氟碳耐候层的设置，避免了在背板中使用钛白粉等紫外屏蔽剂，为高透光性背板提供了材料上的保障；并且，由于氟树脂低折射率的特点，透明氟碳耐候层的增加，不仅不会降低背板的透光性，随着氟碳树脂含量的增加，还有利于进一步提高背板的透光性，因此在由氟碳树脂和丙烯酸树脂组成的主体树脂中，氟碳树脂与丙烯酸树脂的重量比优选（1-3）：1，综合性能及成本因素，更优选（1-2）：1。另一方面，本发明的氟碳耐候层中添加丙烯酸树脂，有利于提高其与增透层A之间的化学相容性；加之在涂覆、固化得到多孔的增透层A之后施加所述氟碳耐候层，随着氟碳耐候层组合物对增透层A表面孔隙进行浸润，将在界面形成牢固的机械锚固进一步提高层间结合力，提高背板机械、耐候等综合性能。
所述耐老化助剂包含紫外吸收剂、光稳定剂等。其中，所述紫外吸收剂优选有机紫外吸收剂，紫外吸收剂结构中存在分子内氢键，当受到波长为290~400nm的紫外光照射时，会吸收紫外光能量，达到激发态，分子内质子转移使分子内氢键打开，变成一种不稳定的酮式结构并回到基态，同时把光能转化为热能释放出去，避免高能紫外线破坏树脂结构中的化学键，有效防止了高分子材料发生光降解。此外，本发明优选使用有机紫外吸收剂，并搭配受阻胺（HALS）光稳定剂。HALS 可捕捉自由基，使链反应中止，进而降低高分子降解的程度。优选的，在步骤一所述的混合液中，优选的，相对主体树脂即氟碳树脂和丙烯酸树脂总重量，采用2-5wt%的紫外吸收剂与1-2wt%的光稳定剂进行复配可明显改善背板的耐紫外老化性能。
基于上述制备方法，本发明还提供了一种通过上述制备方法得到的高透光高击穿电压背板。该背板具有优异的透光和高击穿电压等特点，特别适合用于光伏领域，用作太阳能电池的双面透明背板。
本发明，优点具体在于：
1）本发明的背板各层材料组成和排列顺序，具有相互补充，协同增强的作用。PET改性层在具有较好透光性能的同时为背板提供了可靠的机械强度；增透层B提升PET基复合层的透光性，且增强了PET改性层与涂覆的增透层A的结合强度；增透层A的材料组成及其多孔结构有利于提升背板的透光性和提高击穿电压；最外层透明氟碳耐候层的施加，为背板提供了稳定的耐老化性能，且不必损失背板透光性能。
2）本发明的制备方法根据各层材料的特点，将共挤出和涂覆工艺相结合，利用共挤出得到PET改性层和增透层B的连续复合层，无需使用额外粘合剂，即可实现一体牢固的结合；之后根据需要采用涂覆工艺施加相应层，简化操作。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1是示出根据本发明实施例1的背板结构；
图2是示出根据本发明实施例2的背板结构。
附图标记说明：1. PET改性层、2. 增透层B、3. 增透层A、4. 透明氟碳耐候层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示的，一种高透光高击穿电压背板，依次包括：
增透层A，苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物多孔层；
增透层B，包括纳米多孔二氧化硅及PET，厚度为20-50μm；
PET改性层，1-3wt%蒙脱土，97-99wt% PET，厚度为150-300μm；
蒙脱土为粒径1-4μm的小粒径蒙脱土、粒径8-12μm的中粒径蒙脱土和粒径为15-20μm的大粒径蒙脱土复配而成，小粒径蒙脱土、中粒径蒙脱土、大粒径蒙脱土的重量比为（1-3）：（70-80）：（17-29）。
高透光高击穿电压背板的制备方法包括如下步骤：
1. PET改性层共混
1.1蒙脱土经改性处理，包括以下步骤：
1.1.1将蒙脱土和有机阳离子插层剂加入乙醇水溶液中，乙醇与水的重量比为（0.8-1.2）：1，得到浓度为2-8wt%的蒙脱土悬浊液，加热至75-85℃，搅拌30-60min；所述有机阳离子插层剂选自十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵中至少一种，且所述有机阳离子插层剂与蒙脱土的重量比为（3-6）:10；
1.1.2抽滤分离，充分洗涤，真空干燥。
1.2 将1-3wt%的蒙脱土和97-99wt%的PET共混，包括如下步骤：
1.2.1：向预热的捏合机中加入PET，搅拌熔融30-50min；
1.2.2：加入大粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
1.2.3：加入中粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
1.2.4：加入小粒径蒙脱土，捏合20-40分钟；
1.2.5：抽真空；过滤出料。
2.制备增透层B
2.1 制备纳米多孔二氧化硅：
2.1.1配置浓度为0.2-0.3mol/L的水玻璃溶液；将所述溶液通入反应器，搅拌，保持反应器温度50-60℃；
2.1.2将加压CO2气体以0.2L/min的速度从反应器底部通入；在pH值为7.8-8.1时，停止通入加压CO2气体；保温80-85℃陈化2-5h；离心，洗涤，得到中间体；
2.1.3将中间体加入球磨机，以去离子水为分散剂，球磨5-8h；
2.1.4将经球磨后的中间体以去离子水稀释，经高剪切分散机分散得到悬浮液；所述悬浮液利用喷雾干燥装置进行喷雾干燥，得到纳米多孔二氧化硅。
2.2 纳米多孔二氧化硅表面改性处理：
2.2.1将硅烷偶联剂加入乙醇的水溶液中，调节pH值为4-5，得到硅烷偶联剂水解溶液；硅烷偶联剂的用量为待处理二氧化硅重量的1-5wt%；
2.2.2将纳米多孔二氧化硅加入所述硅烷偶联剂水解溶液，制得粘稠液状物；
2.2.3对所述粘稠液状物进行微波辐射，搅拌反应至反应物干燥，用万能粉碎机粉碎。
2.3 增透层B原位混合
2.3.1以重量百分比计，将纳米多孔二氧化硅 8-10%、对苯二甲酸38-42％、乙二醇50-54％、催化剂0.05-1％加入反应罐，氮气保护下，搅拌1-2h；
2.3.2以速度10±2℃/min升温至180±5℃，继续搅拌，保温30-60min。
3. 将增透层B和PET改性层通过挤出机熔融共挤出成型；
4. 涂覆固化增透层A：
将苯乙烯-丙烯酸聚硅氧烷酯共聚物与甲苯均匀混合，制得浓度为1/30-1/50 g/mL的溶液，将所述溶液涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化得到增透层A。
5.涂覆透明氟碳耐候层：
可选的，参考图2，为了提高背板耐候性，在所述增透层A的外侧，进一步涂覆透明氟碳耐候层，所述透明氟碳耐候层包含氟碳树脂、丙烯酸树脂和耐老化助剂，所述耐候层的厚度为1-20μm；具体步骤如下：
5.1将氟碳树脂、丙烯酸树脂、耐老化助剂和溶剂搅拌混匀，静置消泡，得到固含量60wt%的混合液；其中，氟碳树脂与丙烯酸树脂重量比（1-3）：1；耐老化助剂包含紫外吸收剂和光稳定剂，以氟碳树脂和丙烯酸树脂总重量为100%计，紫外吸收剂含量为2-5wt%，光稳定剂含量1-2wt%；
5.2向步骤一的混合液中加入固化剂、溶剂，配置成固含量为25-35wt%的透明涂覆液；其中，以氟碳树脂和丙烯酸树脂总重量为100%计，固化剂含量10wt%；
5.3将所述涂覆液均匀涂覆在所述增透层A的外侧，放入烘箱中，在140-180℃的温度下固化干燥。
实施例1
参见图1，一种高透光高击穿电压背板，依次包括：
增透层A，苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物多孔层；
增透层B，包括纳米多孔二氧化硅及PET，厚度为40μm；
PET改性层，2wt%蒙脱土，98wt% PET，厚度为250μm；
蒙脱土为粒径1-4μm的小粒径蒙脱土、粒径8-12μm的中粒径蒙脱土和粒径为15-20μm的大粒径蒙脱土复配而成，小粒径蒙脱土、中粒径蒙脱土、大粒径蒙脱土的重量比为3：75：22。
高透光高击穿电压背板的制备方法包括如下步骤：
1. PET改性层共混
1.1蒙脱土经改性处理，包括以下步骤：
1.1.1将蒙脱土和十八烷基三甲基溴化铵以重量比2:1加入乙醇水溶液中，得到浓度为6wt%的蒙脱土悬浊液，加热至80℃，搅拌45min；
1.1.2抽滤分离，充分洗涤，真空干燥。
1.2 将2wt%的蒙脱土和98wt%的PET按照蒙脱土粒径从大到小分步共混；
2.制备增透层B
2.1 制备纳米多孔二氧化硅：
2.1.1配置浓度为0.2mol/L的水玻璃溶液；将所述溶液通入反应器，搅拌，保持反应器温度55℃；
2.1.2将加压CO2气体以0.2L/min的速度从反应器底部通入；在pH值为7.8时，停止通入加压CO2气体；保温85℃陈化4h；离心，洗涤，得到中间体；
2.1.3将中间体加入球磨机，以去离子水为分散剂，球磨7h；
2.1.4将经球磨后的中间体以去离子水稀释，经高剪切分散机分散得到悬浮液；所述悬浮液利用喷雾干燥装置进行喷雾干燥，得到纳米多孔二氧化硅。
2.2 纳米多孔二氧化硅表面改性处理
2.2.1将硅烷偶联剂加入乙醇的水溶液中，调节pH值为4.5，得到硅烷偶联剂水解溶液；
2.2.2将纳米多孔二氧化硅加入所述硅烷偶联剂水解溶液，制得粘稠液状物；
2.2.3对所述粘稠液状物进行微波辐射，搅拌反应至反应物干燥，用万能粉碎机粉碎。
2.3. 增透层B原位混合
2.3.1以重量百分比计，将纳米多孔二氧化硅 9%、对苯二甲酸40％、乙二醇 50％、催化剂1％加入反应罐，氮气保护下，搅拌1.5h；
2.3.2以速度11℃/min升温至183℃，继续搅拌，保温50min。
3. 将增透层B和PET改性层通过挤出机熔融共挤出成型。
4. 涂覆固化增透层A：
将苯乙烯-丙烯酸聚硅氧烷酯共聚物与甲苯均匀混合，制得浓度为1/40 g/mL的溶液，将所述溶液涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化得到增透层A；其中，所述共聚物中硅氧烷含量为19.5-19.8wt%。
实施例2
参见图2，本实施例与实施例1主要区别在于，在增透层A外侧，加设了透明氟碳耐候层，其中所述透明氟碳耐候层包含氟碳树脂、丙烯酸树脂和耐老化助剂，耐候层的厚度为10μm；
制备和涂覆固化透明氟碳耐候层的步骤如下：
步骤一：将氟碳树脂与丙烯酸树脂的重量比为2:1、耐老化助剂和溶剂搅拌混匀，静置消泡，得到固含量为60wt%的混合液；其中，耐老化助剂中，以氟碳树脂和丙烯酸树脂总重量为100%计，紫外吸收剂含量为3.5wt%，光稳定剂含量1.5wt%；
步骤二：向步骤一的混合液中加入固化剂、溶剂，配置成固含量为35wt%的透明涂覆液；其中，以氟碳树脂和丙烯酸树脂总重量为100%计，固化剂含量10wt%；
将所述涂覆液均匀涂覆在所述增透层A的外侧，放入烘箱中，在160℃的温度下固化干燥。
对比例1
该对比例与实施例1的区别在于，仅有共挤出成型的PET改性层和增透层B；无增透层A。
对比例2
该对比例与实施例1的区别在于，无增透层B；在挤出的PET改性层外涂覆增透层A。
对比例3
厚度为250μm的透明PET背板。
性能测试
对实施例1-2和对比例1-3的样品进行如下测试：
透光率测试：按照ISO13468标准，用德国BYK HAZE-gard i 测试。
电气绝缘性能测试：根据GB/T13542-2009对背板击穿电压极性测试。
拉伸强度测试：根据《CQC3308-2013 光伏组件封装用背板认证技术规范》的要求，按ASTM D882-2012的规定测试。
耐紫外老化性能测试：将背板最外侧的面经紫外累计照射200 kWh/m2后，对背板的断裂伸长率、拉伸强度、透光率和黄变进行测试。
表1示出了本发明实施例和对比例的背板结构组成及性能参数。
表1
Figure 113980DEST_PATH_IMAGE001
本发明的实施例1-2与对比例相比，实施例样品均具有较好的透光率和击穿电压，能够满足双面背板使用时对透光率和绝缘性的要求，并且，经过紫外老化处理后，实施例1-2在拉伸强度、断裂伸长率、透光率方面的保持率均高于对比例样品，且黄变 Δb<2. 0，为背板长期户外使用提供了稳定持久的保障。
实施例1综合了对比例1-2的优势得到，其透光率和机械性能在对比例1-2的基础上具有明显的提升。实施例2在实施例1的基础上通过增加透明氟碳耐候层，为背板提供了更加优秀的耐老化性能，在老化处理后，其拉伸强度/断裂伸长率保持率大于70%，透光性保持率进一步提升到大于96%，黄变 Δb仅为1，能够充分满足光伏背板在户外及高光照环境中的长期使用。
以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高透光高击穿电压背板的制备方法，其特征在于，所述背板依次包括：
增透层A，苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物多孔层；
增透层B，包括纳米多孔二氧化硅及PET，厚度为20-50μm；
PET改性层，1-3wt%蒙脱土，97-99wt% PET，厚度为150-300μm；
所述纳米多孔二氧化硅通过如下方法制备：
步骤一：配置浓度为0.2-0.3mol/L的水玻璃溶液；将所述溶液通入反应器，搅拌，保持反应器温度50-60℃；
步骤二：将加压CO2气体以0.2L/min的速度从反应器底部通入；在pH值为7.8-8.1时，停止通入加压CO2气体；保温80-85℃陈化2-5h；离心，洗涤，得到中间体；
步骤三：将中间体加入球磨机，以去离子水为分散剂，球磨5-8h；
步骤四：将经球磨后的中间体以去离子水稀释，经高剪切分散机分散得到悬浮液；所述悬浮液利用喷雾干燥装置进行喷雾干燥，得到纳米多孔二氧化硅；
所述纳米多孔二氧化硅经表面改性处理，包括如下步骤：
步骤一：将硅烷偶联剂加入乙醇的水溶液中，调节pH值为4-5，得到硅烷偶联剂水解溶液；
步骤二：将纳米多孔二氧化硅加入所述硅烷偶联剂水解溶液，制得粘稠液状物；
步骤三：对所述粘稠液状物进行微波辐射，搅拌反应至反应物干燥，用万能粉碎机粉碎；
所述蒙脱土为粒径1-4μm的小粒径蒙脱土、粒径8-12μm的中粒径蒙脱土和粒径为15-20μm的大粒径蒙脱土复配而成；以重量百分比计，所述小粒径蒙脱土、中粒径蒙脱土、大粒径蒙脱土的重量比为（1-3）：（70-80）：（17-29）；
所述蒙脱土经改性处理，包括以下步骤：
步骤一：将蒙脱土和有机阳离子插层剂加入乙醇水溶液中，得到浓度为2-8wt%的蒙脱土悬浊液，加热至75-85℃，搅拌30-60min；
步骤二：抽滤分离，充分洗涤，真空干燥；
所述背板的制备方法包括如下步骤：
S1：增透层B和PET改性层通过挤出机熔融共挤出成型；
S2：将苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物与甲苯均匀混合，制得浓度为1/30-1/50 g/mL的溶液，将所述溶液涂覆于所述增透层B的外侧，烘干固化得到增透层A。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机阳离子插层剂选自十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵中至少一种，且所述有机阳离子插层剂与蒙脱土的重量比为（3-6）:10。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增透层B通过如下方法制备：
步骤一：以重量百分比计，将纳米多孔二氧化硅 8-10%、对苯二甲酸38-42％、乙二醇50-54％、催化剂0.05-1％加入反应罐，氮气保护下，搅拌1-2h；
步骤二：以速度10±2℃/min升温至180±5℃，继续搅拌，保温30-60min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在增透层A的外侧还包括透明氟碳耐候层，所述透明氟碳耐候层包含氟碳树脂、丙烯酸树脂和耐老化助剂，所述耐候层的厚度为1-20μm。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述透明氟碳耐候层通过如下方法形成：
步骤一：将氟碳树脂、丙烯酸树脂、耐老化助剂和溶剂搅拌混匀，静置消泡；
步骤二：向步骤一的混合液中加入固化剂、溶剂，配置成固含量为25-35wt%的透明涂覆液；
步骤三：将所述涂覆液均匀涂覆在所述增透层A的外侧，放入烘箱中，在140-180℃的温度下固化干燥。
6.一种通过权利要求1-5任一项所述制备方法得到的高透光高击穿电压背板。
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