CN116023877B - 一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光伏背板技术领域，具体涉及一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法。所述背板由下到上依次为耐候层、胶层、支撑基材、水氧阻隔层和耐候粘结层，所述的耐候粘结层由耐候粘结层涂布液涂布于水氧阻隔层表面固化后得到，所述耐候粘结层涂布液按照重量百分数计，包括如下组分：FEVE氟碳树脂40%‑60%，溶剂20%‑40%，固化剂1%‑5%，增粘树脂10%‑20%，下转换材料0.5%‑5%，消光粉1%‑5%，光稳定剂0.5‑5%。本发明具有耐老化性能、透光率和粘结性能优异的优点。

Description

一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏背板技术领域，具体涉及一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法。

背景技术

背板作为保护光伏组件的最外部材料，尤其容易受到环境气候应力的影响。背板材料的粘接性能、抗紫外能力和机械强度都是影响其可靠性的关键因素，甚至影响整个组件的功率输出和使用寿命。

按各层组成来分，太阳能电池背板包括含氟背板和不含氟背板，目前市场上主流含氟背板是在PET一面或两面涂布或复合功能性氟材料，其中含氟涂覆型背板按结构划分包括：TPC、KPC或CPC等，涂覆型含氟背板主要应用FEVE作为含氟树脂。通常背板膜由外到内依次为耐候层、绝缘层和粘结层。背板粘结层材料需要具备良好的粘接性（与EVA）、耐候性和一定的机械性能，以期达到背板与EVA粘接可靠、阻挡从组件正面照射进来的紫外线并保护中间层PET的作用。

粘结层可以使用高耐候的透明氟碳涂层来实现长久有效的封装。为了提高粘结层的耐紫外线性能及其使用寿命，在材料加工过程中向氟碳配方体系引入一些诸如抗老化功能的助剂，是一种行之有效的策略。透明背板为了保证透光率，各层材料中无法添加钛白粉等紫外屏蔽剂，耐紫外老化性能需要通过使用有机紫外吸收剂等助剂来实现，但粘结层配方体系与光稳定剂等添加剂的兼容性不佳时会造成耐候性、与EVA胶膜粘结力、透光率降低等一系列问题。因此，在不显著增加成本的条件下，为了提升氟碳粘结层的耐紫外性能，需要对粘结层配方进行综合考量和系统优化。

因此，开发一种能解决上述技术问题的高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法，不仅能将紫外光转化为可见光提升背板的耐候性，还可以提升电池光电转化效率，改善热封层与胶膜的粘结性能，提升背板透光率，防止长期使用后背板出现内层发黄、开裂等问题，提高背板的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高耐候太阳能电池透明背板，由下到上依次为耐候层、胶层、支撑基材、水氧阻隔层和耐候粘结层，所述的耐候粘结层由耐候粘结层涂布液涂布于水氧阻隔层表面，固化后得到；

所述耐候粘结层涂布液按照重量百分数计，包括如下组分：

FEVE氟碳树脂40%-60%

溶剂20%-40%

固化剂1%-5%

增粘树脂10%-20%

下转换材料0.5%-5%

消光粉1%-5%

光稳定剂0.5-5%。

优选地，所述的耐候层选自耐候涂层或耐候薄膜层。

更优选地，所述耐候涂层选自含氟涂料、丙烯酸涂料、聚酯涂料、环氧涂料和聚氨酯涂料中的一种或多种。

更优选地，所述耐候薄膜层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、

、

、改性聚氯乙烯中的至少一种材质的薄膜。耐候薄膜通过胶粘剂与支撑基材粘接在一起。

优选地，所述的胶层选自双组分聚氨酯胶水、无溶剂性的热熔胶和水溶性的丙烯酸酯胶水中的至少一种。

更优选地，所述的胶层厚度为5-15μm。

优选地，所述的支撑基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一种材质的单层或多层膜层。

优选地，所述的支撑基材厚度为100-800μm，进一步优选150-300μm。

优选地，所述的水氧阻隔层为无机阻隔层或包含一个或几个无机阻隔层/有机阻隔层的成对层。

更优选地，所述无机阻隔层包含金属氧化物或氮化物。

更优选地，所述金属选自Al、Si、Zr、Ti、Hf、Ta、In、Sn、Zn中的至少一种。

更优选地，所述有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂。

更优选地，所述无机阻隔层为氮化硅、氧化铝和氧化硅中的至少一种。

更优选地，所述无机阻隔层厚度为10-600nm。

更优选地，所述无机阻隔层厚度为50-200nm。

更优选地，所述有机阻隔层厚度为0.5-20μm。

更优选地，所述有机阻隔层厚度为0.8-2μm。

更优选地，所述水氧阻隔层的水汽渗透率WVTR＜10^-2g/m²/day。

优选地，所述的耐候粘结层厚度为6-12μm。

优选地，所述的FEVE氟碳树脂为三氟氯乙烯乙烯基醚和三氟氯乙烯乙烯基酯中的至少一种。

更优选地，所述的FEVE氟碳树脂羟值为50-60mgKOH/g，固含量为50-60%。

优选地，所述的增粘树脂为聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物。

更优选地，所述的聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物M_w分子量为10，000-100，000。

更优选地，聚硅氧烷在共聚物中质量分数为30-50wt%。

优选地，所述的下转换材料为氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料。

更优选地，所述的下转换材料为Ca₂V₂O₇:7%Yb³⁺、SrMoO₄:10%Yb³⁺、YVO₄: 1%Tm³⁺、CYP:15%Ce³⁺中的一种或几种。

优选地，所述的固化剂为HDI类多异氰酸酯。

更优选地，所述的固化剂为HDI缩二脲多异氰酸酯、HDI三聚体、HDI-TDI混合多聚体、HDI-TMP加成物中的一种或几种。

更优选地，所述的固化剂为三聚体类HDI固化剂。

优选地，所述的消光粉为SiO₂粒子，消光粉粒径分布为9-11μm。

优选地，所述的溶剂选自芳烃、酮类和酯类中的至少一种。

更优选地，所述的溶剂选自碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丁酯、正丁醇和乙醇中的一种或几种。

优选地，所述的光稳定剂包括苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和有机镍盐类光稳定剂中的一种或几种的组合。

优选地，所述的其他助剂为流平剂和分散剂中的至少一种。

本发明还涉及上述的背板的制备方法，包括如下步骤：

（1）将支撑基材内表面进行等离子处理，采用真空镀膜方法形成水氧阻隔层；

（2）将步骤（1）形成的水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层涂布液，干燥后形成耐候粘结层；

（3）在步骤（2）在所述支撑基材的外表面涂布胶层后再通过复合或涂布形成耐候层，即得。

优选地，所述真空镀膜方法为等离子化学气相沉积、磁控溅射、原子层沉积中的至少一种。

优选地，步骤（1）中采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层形成水氧阻隔层；或采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层，接着涂布有机阻隔层，形成水氧阻隔层。

本发明的有益效果是：

（1）本发明添加了氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料代替传统的紫外吸收剂，选用的下转换材料在200-500nm波段有很强的吸收，能够将照射至背板内层的紫外光转换为可见光或近红外光等可以被太阳能电池吸收的光，有效避免了紫外光对背板的破坏的同时，还可以提高电池的光采集和转化效率。此外，氟硅烷聚合物修饰的下转换材料具有更加优异的耐老化性能及配方体系兼容性。

（2）本发明采用聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物材料作为增粘树脂，该共聚物具有优异的热稳定性、耐辐照性能、良好的机械强度和柔初性。硅氧链段在聚酰亚胺主链中的引入使共聚物的自由体积增加，柔韧性及粘结性增强。这使得背板粘结层能够有效地承受机械应力和适应体积膨胀，提高了结构稳定性、热稳定性和粘结性能，比添加聚丙烯酸酯类增粘树脂的背板具有更优异的综合性能。

（3）本发明的支撑基材内表面含有水氧阻隔层，耐候粘结层是在水氧阻隔层表面进行沉积，水氧阻隔层可以有效阻隔水汽进一步侵入耐候粘结层，减缓高温高湿条件下耐候粘结层的老化分解，使老化后的耐候粘结层具有较好的透光率、与胶膜粘结力及耐黄变性能。

附图说明

图1为本发明一种太阳能电池透明背板的结构示意图。

附图标记说明：1-耐候层、2-胶层、3-支撑基材、4-水氧阻隔层、5-耐候粘结层。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

图1是本发明的一种高耐候太阳能电池透明背板的结构示意图，由下到上依次为耐候层1、胶层2、支撑基材3、水氧阻隔层4、耐候粘结层5，在支撑基材3外表面涂布胶层2后复合或涂布耐候层1，在支撑基材3内表面形成水氧阻隔层4，在水氧阻隔层4表面形成耐候粘结层5，耐候粘结层5由耐候粘结层涂布液涂布于水氧阻隔层表面，固化后得到。

所述耐候粘结层涂布液按照重量百分数计，包括如下组分：

FEVE氟碳树脂40%-60%

溶剂20%-40%

固化剂1%-5%

增粘树脂10%-20%

下转换材料0.5%-5%

消光粉1%-5%

光稳定剂0.5-5%。

在一个实施例中，所述的耐候层选自耐候涂层或耐候薄膜层。

在一个实施例中，所述耐候涂层选自含氟涂料、丙烯酸涂料、聚酯涂料、环氧涂料和聚氨酯涂料中的一种或多种。

在一个实施例中，所述耐候薄膜层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、

、/>

、改性聚氯乙烯中的至少一种材质的薄膜。耐候薄膜通过胶粘剂与支撑基材粘接在一起。

在一个实施例中，所述的胶层选自双组分聚氨酯胶水、无溶剂性的热熔胶和水溶性的丙烯酸酯胶水中的至少一种。

在一个实施例中，所述的胶层厚度为5-15μm。

胶层的作用主要是粘接支撑基材和耐候层，要求胶层具有优异的耐高低温及耐紫外老化性能，经过老化实验后，粘接后界面剥离力＞10N/cm，避免因长期户外使用而使太阳能电池透明背板出现层间分层现象，外界水蒸气从层间渗入太阳能电池透明背板内部而影响其长期阻水性能。

在一个实施例中，所述的支撑基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一种材质的单层或多层膜层。

在一个实施例中，所述的支撑基材厚度为100-800μm，进一步优选150-300μm。

支撑基材作为整个背板的主体材料，薄膜厚度大于镀膜基材厚度。太薄不能很好的起到支撑及对组件的保护作用，太厚则会增加背板重量，增加生产成本。

在一个实施例中，所述的水氧阻隔层为无机阻隔层或包含一个或几个无机阻隔层/有机阻隔层的成对层。

在一个实施例中，所述无机阻隔层包含金属氧化物或氮化物。

在一个实施例中，所述金属选自Al、Si、Zr、Ti、Hf、Ta、In、Sn、Zn中的至少一种。

在一个实施例中，所述有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂。

在一个实施例中，所述无机阻隔层为氮化硅、氧化铝和氧化硅中的至少一种。

在一个实施例中，所述无机阻隔层厚度为10-600nm。

在一个实施例中，所述无机阻隔层厚度为50-200nm。

在一个实施例中，所述有机阻隔层厚度为0.5-20μm。

在一个实施例中，所述有机阻隔层厚度为0.8-2μm。

在一个实施例中，所述水氧阻隔层的水汽渗透率WVTR＜10^-2g/m²/day。

无机阻隔层太薄阻隔性不佳，太厚薄膜脆性增加，易产生开裂现象，形成水汽通道导致阻隔性降低。有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂，厚度为0.5-20μm，优选0.8-2μm。有机阻隔层太薄无法覆盖无机阻隔层的缺陷，太厚则附着力不佳。有机阻隔层在无机阻隔层上方还可以掩盖无机阻隔层缺陷并起到保护作用。

水氧阻隔层膜采用真空镀膜方式制备，真空镀膜方法为等离子化学气相沉积、磁控溅射、原子层沉积中的至少一种。对于水氧阻隔层的材料，多采用结构致密、性质稳定的材料。沉积成膜过程的不同，会导致膜层结构的变化，但在沉积过程中始终需要保持材料原有的致密性，减少缺陷的出现，这样能够使得膜层中的水汽通路数量下降，最终呈现出良好的水氧阻隔性。不同的薄膜沉积方式具有不同的沉积原理，所能够达到的阻隔性能极限也不尽相同，形成水汽透过通路的多少是决定阻隔效果好坏的重要因素。因此，提高无机阻隔层成膜质量，减少水汽通路的形成是降低水汽透过率的关键。

在一个实施例中，所述的耐候粘结层厚度为6-12μm。耐候粘结层太薄，太阳光会直接穿过耐候粘结层到达PET层，加速背板老化，起不到耐候保护的效果；太厚则大幅增加成本。

在一个实施例中，所述的FEVE氟碳树脂为三氟氯乙烯乙烯基醚和三氟氯乙烯乙烯基酯中的至少一种。

在一个实施例中，所述的FEVE氟碳树脂羟值为50-60mgKOH/g，固含量为50-60%。

FEVE氟碳树脂是氟烯烃和烷基乙烯基醚或氟烯烃和烷基乙烯基酯交替排列的共聚物。在该共聚物分子结构中，氟烯烃单元提供了耐候性和耐腐蚀性；乙烯基单元提供了树脂的可溶性、透明度、光泽、硬度；羧基提供了颜料润湿性、附着性。

在一个实施例中，所述的增粘树脂为聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物。

在一个实施例中，所述的聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物M_w分子量为10，000-100，000。

在一个实施例中，聚硅氧烷在共聚物中质量分数为30-50wt%。

氟碳树脂的分子间作用力弱，且氟原子的极化率小，直接导致氟碳涂层表面能极低、化学惰性较高，直接作为背板内层难以实现与 EVA 间的良好粘结。为改善氟碳涂层与EVA粘结力低的问题，本发明将增粘树脂与FEVE树脂混合，选择特定结构聚硅氧烷-酰亚胺嵌段作为增粘树脂。该共聚物具有优异的热稳定性、耐辐照性能、良好的机械强度和良好的柔韧性。硅氧链段在聚酰亚胺主链中的引入使共聚物的自由体积增加，柔韧性增强。这使得背板耐候粘结层能够有效地承受机械应力和适应体积膨胀，提高了结构稳定性、热稳定性和粘结性能。

在一个实施例中，所述的下转换材料为氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料。

在一个实施例中，所述的下转换材料为Ca₂V₂O₇:7%Yb³⁺、SrMoO₄:10%Yb³⁺、YVO₄: 1%Tm³⁺、CYP:15%Ce³⁺中的一种或几种。

下转换材料能够调节太阳电池的吸收光谱，提高电池的光采集和转化效率。下转换材料又称斯托克斯效应，其特点是吸收一个高能量光子（紫外光）后，能自发地发射出两个或者多个低能量光子（可见光），即吸收高能短波辐射，发射低能长波辐射。下转换可以将短波光子（紫外线或者蓝光）转移到太阳电池光谱响应较为敏感的长波光子区域。本发明中Tm³⁺、Yb³⁺、Ce³⁺等离子在紫外光区具有电荷迁移吸收带，易被紫外光激发，且发射谱线主要位于可见光区，常常作为下转换激活剂。本发明添加了氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料，优选的下转换材料在200-500nm波段有很强的吸收，能够将照射至背板内层的紫外光转换为可见光或近红外光等可以被太阳能电池吸收的光。有效避免了紫外光对背板的破坏的同时，还可以提高电池的光采集和转化效率。此外，氟硅烷聚合物修饰的下转换材料具有更加优异的耐老化性能及配方体系兼容性。

在一个实施例中，所述的固化剂为HDI类多异氰酸酯。

在一个实施例中，所述的固化剂为HDI缩二脲多异氰酸酯、HDI三聚体、HDI-TDI混合多聚体、HDI-TMP加成物中的一种或几种。

在一个实施例中，所述的固化剂为三聚体类HDI固化剂。

FEVE涂料固化剂的选择需考虑与主体树脂的反应活性、涂层初期固化后的耐粘连性、耐候性等因素。选自HDI类多异氰酸酯类固化剂，最优选三聚体类HDI固化剂。三聚体类HDI固化剂耐紫外性能优异，反应活性较高，易造成涂层硬度高；封端 HDI 三聚体，耐湿热性能优异，其在高温短时不能完全解封，封端异氰酸酯在长时间的湿热老化过程中缓慢解封，释放出-NCO 基团，与涂层中大分子链段分解断裂产生的-OH 或-NH₂片段发生交联，保证湿热老化后涂层的交联度，从而保证了涂层中树脂分子链与 EVA 分子链的有效缠绕。HDI固化剂多搭配反应催化剂使用，添加催化剂可以在一定程度上加快-NCO与-OH反应，并改善涂层抗粘连性能。

在一个实施例中，所述的消光粉为SiO₂粒子，消光粉粒径分布为9-11μm。

加入SiO₂后，当光线照射在涂料表面，由于SiO₂颗粒大于可见光波长的一半，且涂层表面有一定的粗糙度从而对入射光的散射及折射作用增强，透射光减少，造成涂料的透光率下降。随着SiO₂添加量增加，涂层的透光率影响呈下降趋势。随着无机粒子粒径增大，树脂对无机粒子的包裹效果较差；粒子随着用量的增加，雾度增加不明显。当用量增加到1-5wt%后，还可以起到涂层的抗粘连性作用。

在一个实施例中，所述的溶剂选自芳烃、酮类和酯类中的至少一种。

在一个实施例中，所述的溶剂选自碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丁酯、正丁醇和乙醇中的一种或几种。

在一个实施例中，所述的光稳定剂包括苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和有机镍盐类光稳定剂中的一种或几种的组合。

在一个实施例中，所述的其他助剂为流平剂和分散剂中的至少一种。

本发明还涉及上述的背板的制备方法，包括如下步骤：

（1）将支撑基材内表面进行等离子处理，采用真空镀膜方法形成水氧阻隔层；

（2）将步骤（1）形成的水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层涂布液，干燥后形成耐候粘结层；

（3）在步骤（2）在所述支撑基材的外表面涂布胶层后再通过复合或涂布形成耐候层，即得。

在一个实施例中，所述真空镀膜方法为等离子化学气相沉积、磁控溅射、原子层沉积中的至少一种。

在一个实施例中，步骤（1）中采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层形成水氧阻隔层；或采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层，接着涂布有机阻隔层，形成水氧阻隔层。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

第一步，制备水氧阻隔层：

在200μm支撑基材PET内表面采用氧等离子体进行处理，然后采用PECVD设备沉积SiN_x无机阻隔层，采用SiH₄和NH₃为原料，SiH₄/NH₃=0.6，N₂流量为5ml/min，压力为53.329Pa，射频频率为160Khz，功率240W，SiN_x层厚度250nm；接着微凹版涂布有机硅改性聚丙烯酸酯（硅丙乳液，保立佳化工BLJ-KD96）有机阻隔层，干燥后厚度为2μm，完成水氧阻隔层的制备。

第二步，在水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=10，000,聚硅氧烷含量30wt%）16%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺0.5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%

经 150℃干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为8μm。

第三步，将XPC样片支撑基材外表面进行电晕处理，然后涂布双组份聚氨酯胶粘剂获得胶层，胶黏剂以聚酯多元醇（科思创 Desmophen 670）为主剂、二异氰酸酯的三聚体（科思创 固化剂N3390）为固化剂，主剂与固化剂的比例为40:1，涂胶量为8g/m²，表面复合25μm厚的PVDF薄膜获得耐候层，55℃干燥熟化4天后完成TPC太阳能电池透明背板制备。

实施例2

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为55 KOH/g，固含量为55%） 43%

溶剂：碳酸二甲酯30%

固化剂：三聚体类HDI

（日本东曹 HXR90B）2%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=20，000,聚硅氧烷含量40wt%）20%

下转换材料: SrMoO₄:10%Yb³⁺1%

消光粉:SiO₂（粒径10μm）3%

光稳定剂: 苯并三唑类光稳定剂

（天罡助剂 光稳定剂788） 1%

经 150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为9μm。

实施例3

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为60 KOH/g，固含量为60%） 50%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯27%

固化剂：三聚体类HDI

( Desmodur N 3390)3%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=35，000,聚硅氧烷含量35wt%）13%

下转换材料: YVO₄: 1%Tm³⁺4%

消光粉:SiO₂（粒径11μm）1%

光稳定剂: 二苯甲酮类光稳定剂

(2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮)2%

经150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为10μm。

实施例4

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为60 KOH/g，固含量为50%） 56%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯 /碳酸二甲酯=1/1(V/V)20%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=50，000，聚硅氧烷含量40wt %）14%

下转换材料: CYP:15%Ce³⁺3%

消光粉:SiO₂（粒径10μm）1%

光稳定剂: 苯并三唑类及受阻胺类复合光稳定剂

(天罡助剂 光稳定剂HS3310)5%

经 150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为11μm。

实施例5

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为55KOH/g，固含量为50%） 42%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯30%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)5%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=80，000,聚硅氧烷含量50wt %）10%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）5%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂783)3%

经 150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为12μm。

实施例6

第一步，制备水氧阻隔层：

在275μm支撑基材PET内表面采用氧等离子体进行处理，然后采用ALD设备沉积Al₂O₃薄膜，获得厚度为40nm的水氧阻隔层。

第二步，在水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为60%） 60%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯20%

固化剂：三聚体类HDI

（日本东曹 HXR90B） 1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=100，000，聚硅氧烷含量30wt%）15%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺1.5%

消光粉:SiO₂（粒径10μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

（天罡助剂 光稳定剂HS-508）0.5%

经 150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为8μm。

第三步，将XPC样片支撑基材外表面进行电晕处理，然后涂布双组份聚氨酯胶粘剂获得胶层，胶黏剂以聚酯多元醇为主剂（科思创 Desmophen 670）、二异氰酸酯的三聚体（科思创 固化剂N3390）为固化剂，主剂与固化剂的比例为40:1，涂胶量为8g/m²,表面复合20μm厚的PVF薄膜获得耐候层，55℃干燥熟化4天后完成TPC太阳能电池透明背板制备。

实施例7

与实施例6的区别仅在于，第三步，将XPC样片支撑基材外表面进行电晕处理，然后涂布FEVE耐候层涂布液，紫外光固化后10μm厚的FEVE薄膜获得耐候层，完成CPC太阳能电池透明背板制备。

实施例8

与实施例1的区别仅在于，第一步，水氧阻隔层采用如下方法制备：

在300μm支撑基材PEN内表面采用氧等离子体进行处理，然后采用PECVD设备沉积SiN_x薄膜，制备工艺同实施例1，获得厚度为150nm的水氧阻隔层。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=10,000，聚硅氧烷含量30wt %）16%

紫外吸收剂：

0.5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%

经 150℃ 干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为8μm。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚丙烯酸树脂16%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺0.5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%

经150℃干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为8μm。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚丙烯酸树脂15%

紫外吸收剂：

0.5%/>

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%

经150℃干燥后，60℃熟化72h后得透明背板半成品XPC，耐候粘结层厚度为8μm。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，支撑基材内表面未镀制水氧阻隔层。经电晕处理后，直接在支撑基材内表面涂布耐候粘结层。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=300，000，聚硅氧烷含量70wt%）16%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺0.5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%。

对比例6

与实施例1的区别仅在于，耐候粘结层涂布液质量配比如下：

FEVE氟碳树脂：三氟氯乙烯乙烯基醚

（羟值为50 KOH/g，固含量为50%） 40%

溶剂：丙二醇甲醚醋酸酯40%

固化剂：三聚体类HDI

(Desmodur N 3300)1%

增粘树脂：聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物

（Mw=8，000，聚硅氧烷含量20wt%）16%

下转换材料: Ca₂V₂O₇：7%Yb³⁺0.5%

消光粉:SiO₂（粒径9μm）2%

光稳定剂: 受阻胺类光稳定剂

(上海翎睿化工 光稳定剂622)0.5%。

测试

对上述实施例1-8和对比例1-6制备得到的太阳能电池透明背板及耐候粘结层在400-1100nm波段的透光率进行测定。

将太阳能电池透明背板的耐候粘结层面与EVA封装胶膜贴合，在150℃下抽真空10min，热压10min，使二者发生粘合，对耐候粘结层与EVA封装胶膜间的粘结力进行测试；PCT(测试条件121℃，2atm，100％湿度)老化24h，再次测定粘结力；PCT老化48h后再次测定附着力等级。

用300kWh紫外光照射太阳能电池透明背板，测定紫外光照射前后靠近EVA侧的耐候粘结层的黄变Δb。

上述性能的测试标准/方法如下：

透光率：用紫外光分光光度计测定；

Δb：按照

和/>

的方法进行测定；

粘结力：按照

色漆和清漆漆膜的划格试验方法进行测定；

附着力等级：

0级：切割边缘完全平滑，无一格脱落；

1级：在切口交叉处有少许涂层脱落，但交叉切割面积受影响不能明显大于5%。

2级：在切口交叉处和或沿切口边缘有涂层脱落，受影响的交叉切割面积明显大于5%，但不能明显大于15%。

3级：涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落和或在格子不同部位上部分或全部剥落受影响的交叉切割面积明显大于15%，但不能明显大于35%。

4级：涂层沿切割边缘大碎片剥落和或一些方格部分或全部出现脱落，受影响的交叉切割面积明显大于35%，但不能明显大于65%。5级：剥落的程度超过4级。

上述性能测试的结果如下表1所示：

表1实施例和对比例测试数据对比

由表1的性能数据可以看出，本发明提供的耐候粘结层涂布液固化后形成的耐候粘结层具有较高的透光率、粘结性能和耐老化性。由实施例1-8与对比例1-3、对比例5-6可以看出，本发明在增粘树脂及表面改性下转换材料的协同作用下，耐候粘结层与EVA胶膜表现出优异的初始的粘结力，经过PCT-24hr及48hr老化后，粘结力及附着力优于对比例。同时，下转换材料代替传统紫外吸收材料后，背板及耐候粘结层的透光率改善，老化后黄变值降低。

本发明背板在水氧阻隔层表面制备耐候粘结层，实施例1-8与对比例4数据显示，水氧阻隔层对背板的耐老化性能、黄变值和透光率影响显著。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种耐候太阳能电池透明背板，其特征在于，由下到上依次为耐候层、胶层、支撑基材、水氧阻隔层和耐候粘结层，所述的耐候粘结层由耐候粘结层涂布液涂布于水氧阻隔层表面，固化后得到；

所述耐候粘结层涂布液按照重量百分数计，包括如下组分：

FEVE氟碳树脂40%-60%

溶剂20%-40%

固化剂1%-5%

增粘树脂10%-20%

下转换材料0.5%-5%

消光粉1%-5%

光稳定剂0.5-5%；

所述的FEVE氟碳树脂为三氟氯乙烯乙烯基醚和三氟氯乙烯乙烯基酯中的至少一种；所述的FEVE氟碳树脂羟值为50-60mgKOH/g，固含量为50-60%；

所述的增粘树脂为聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物，所述的聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物M_w分子量为10，000-100，000，聚硅氧烷在共聚物中质量分数为30-50wt%；

所述的下转换材料为Ca₂V₂O₇:7%Yb³⁺、SrMoO₄:10%Yb³⁺、YVO₄: 1%Tm³⁺、CYP:15%Ce³⁺中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述的耐候层选自耐候涂层或耐候薄膜层；所述耐候涂层选自含氟涂料、丙烯酸涂料、聚酯涂料、环氧涂料和聚氨酯涂料中的一种或多种；所述耐候薄膜层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、改性聚氯乙烯中的至少一种材质的薄膜。

3.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述的胶层选自双组分聚氨酯胶水、无溶剂性的热熔胶和水溶性的丙烯酸酯胶水中的至少一种；所述胶层的厚度为5-15μm；

所述的支撑基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一种材质的单层或多层膜层；

所述的水氧阻隔层为无机阻隔层或包含一个或几个无机阻隔层/有机阻隔层的成对层；

所述无机阻隔层为氮化硅、氧化铝和氧化硅中的至少一种；所述有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂。

4.根据权利要求3所述的背板，其特征在于，所述无机阻隔层厚度为10-600nm；所述有机阻隔层厚度为0.5-20μm；所述水氧阻隔层的水汽渗透率WVTR＜10^-2 g/m²/day。

5.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述的固化剂为HDI类多异氰酸酯；所述的消光粉为SiO₂粒子，消光粉粒径分布为9-11μm；所述的溶剂选自碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丁酯、正丁醇和乙醇中的一种或几种；所述的光稳定剂包括苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和有机镍盐类光稳定剂中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1-5任一所述的背板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将支撑基材内表面进行等离子处理，采用真空镀膜方法形成水氧阻隔层；

（2）将步骤（1）形成的水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层涂布液，干燥后形成耐候粘结层；

（3）在步骤（2）在所述支撑基材的外表面涂布胶层后再通过复合或涂布形成耐候层，即得。

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