CN116581186A - 一种太阳能电池背板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池背板及其制备方法，产品包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；耐候层为聚合物膜I，聚合物膜I包含PEI、抗氧剂、PET、紫外线吸收剂和光稳定剂；基础层为聚合物膜II，聚合物膜II包含PET；底涂层由涂布液涂布后干燥形成，涂布液包含水、树脂和固化剂，其中，树脂为聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物；制备方法：先采用多层共挤技术制备双层复合片材，双层复合片材上层的材质同聚合物膜II，双层复合片材下层的材质同聚合物膜I，再对双层复合片材依次进行纵向拉伸、涂布涂布液、预热、横向拉伸和烘干，即得产品；涂布液涂布在双层复合片材的上表面；本发明的方法工艺简单，产品耐候性好。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池背板技术领域，涉及一种太阳能电池背板及其制备方法。
背景技术
近年来，随着能源危机的加剧，以及在全球实施碳中和的背景下，清洁绿色能源的需求与日俱增。太阳能光伏电池作为一种清洁、可持续的新能源技术，正在成为越来越多的国家的替代能源方案。太阳能光伏组件主要由玻璃盖板、封装材料、晶硅片、背板组成。太阳能电池背板是太阳能电池组件中重要的组成部分，对电池片起到绝缘保护的作用。因此太阳能电池背板的耐候性会直接影响电池组件的寿命。
传统太阳能电池背板通常采用三层结构，以聚酯薄膜PET为中间层，通过离线加工在PET两侧表面涂布一层粘结剂，再贴合氟膜（PVF、PVDF），以满足太阳能电池的防护要求，其加工工艺繁琐，且离线涂布容易产生凹坑、气泡等质量缺陷。氟膜具有优异的耐候性，但由于氟材料表面能很低，难以附着，通常会添加一定量的EVA胶（乙烯-醋酸乙烯共聚物）用以提升与电池组件中的EVA胶膜的粘接力，EVA胶添加量通常较低，难以保证其分布均匀，导致太阳能电池背板与EVA胶膜的粘结性能较差。另外因为氟材料自身成膜性差，以市场主流的法国阿科玛的PVDF膜为例，会添加大量的聚甲基丙烯酸甲酯作为塑化剂，用以提高其成膜性，这样不仅大大降低了其耐候性，而且导致氟材料机械性能较差，面临着巨大的开裂风险。
为解决传统太阳能电池背板存在的问题，现有技术开展了一系列研究，然而都无法采用简单的加工工艺制得耐候性优良、机械性能优良、与EVA胶膜的粘结性能的太阳能电池背板。专利CN201610898190.2公开了一种太阳能电池背板及电池组件的制备方法，其中背板材料由中间层、第一氟膜层、第二氟膜层以及氟涂层组成，中间层为PET膜，耐候层由第一和第二氟膜层组成，另一侧设置有氟涂层，其成本较高且加工工艺复杂；由于该发明耐候层由两层氟膜组成，耐侯性能优异；氟涂层与EVA贴合后，附着力满足要求，但氟涂层易产生针孔等漏涂缺陷，存在局部附着不良的风险。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种太阳能电池背板及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种太阳能电池背板，包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；
耐候层为聚合物膜I，按重量百分数计，聚合物膜I包含10%~30% PEI（聚醚酰亚胺）、0.5%~2%抗氧剂、60%~85% PET、1%~2%紫外线吸收剂和0.8%~1.6%光稳定剂；本发明在耐候层中添加PEI，PEI能够同时发挥以下作用：
（1）PEI分子结构中的酰亚胺键具有良好的耐高温性能和抗紫外性能，可提升耐候层的耐候性；
（2）PEI可以实现与PET的完全互溶，二者在共混过程中会形成分子包覆，阻断PET的晶核扩散，提升产品的机械性能，具体体现在PCT 96h断裂伸长率保持率较高，如果未添加PEI，在PCT测试过程中，PET会进一步结晶，导致产品的断裂伸长率保持率较低，而添加PEI，则有效避免了在PCT测试过程中产品的断裂伸长率保持率下降，使得产品的断裂伸长率保持率较高；
（3）PEI可赋予耐候层优良的阻燃性能；
本发明的耐候层中抗氧剂的加入可以阻断氧化反应过程中的自由基反应，从而达到抗氧老化的效果；紫外线吸收剂与光稳定剂的加入具有协同作用，不仅可以吸收紫外线，还可以捕捉消耗因紫外照射产生的氧自由基，使薄膜具有优异的抗紫外性能；
基础层为聚合物膜II，按重量百分数计，聚合物膜II包含70%以上PET；PET本身就具有优异的机械性能，本发明通过设置了耐候层，使得在经过光伏背板的耐候测试后，其可以保持良好的断裂伸长率，因此，本发明的太阳能电池背板具有优异的机械性能；
底涂层由涂布液涂布后干燥形成，按重量百分数计，涂布液包含83.5%~90.8%去离子水、5%~15%树脂和0.5%~1.5%固化剂，其中，树脂为质量比1~10:1的聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物；本发明底涂层采用聚氨酯和水性聚酯共混的配方，在提升PET与EVA胶膜的粘结力的同时，还可同时增进了底涂层与PET基材之间的附着力，解决了通常PET无法与EVA胶膜粘结的问题，其中水性聚酯成分可以提升底涂层与PET表面的附着力，而聚氨酯树脂由于分子结构中含有大量的极性基团-NHCOO-（氨基甲酸酯）和-NHCO-NH-（聚脲），表面能高，在EVA胶膜热层压过程中与其产生交联结合。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种太阳能电池背板，聚合物膜I中，抗氧剂为质量比2~5:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g，特性粘度在这个范围内，避免了特性粘度过大导致挤出加工不利的问题，也避免了特性粘度小于这个范围，导致低分子量PET过多，不利于长期耐候的问题，紫外线吸收剂为苯并三氮唑、三嗪、二苯甲酮和草酸苯胺中的一种以上，光稳定剂为受阻胺光稳定剂。
如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，聚合物膜I还包含1%~5%纳米无机填料；纳米无机填料为质量比2.5~10:1的纳米二氧化硅和纳米氧化锌的混合物。
如上所述的一种太阳能电池背板，聚合物膜II中，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g。
如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，聚合物膜II还包含5%~20%功能填料和1%~3%抗水解剂；功能填料为二氧化钛、氧化锌、滑石粉、硫酸钡和二氧化硅中的一种以上，抗水解剂为碳化二亚胺。
如上所述的一种太阳能电池背板，涂布液中，固化剂为三聚氰胺、异氰酸酯和环氧树脂中的一种以上。
如上所述的一种太阳能电池背板，按重量百分数计，涂布液还包含0.3%~2%纳米级开口剂（起到防止薄膜表面粘连的作用）和0.05%~0.3%润湿剂；纳米级开口剂为纳米二氧化硅和/或纳米三氧化二铝，平均粒径为50~200nm，润湿剂为有机硅类、氟类和炔二醇中的一种以上。
如上所述的一种太阳能电池背板，涂布液中，纳米级开口剂为纳米三氧化二铝；本发明利用纳米三氧化二铝作为底涂层用的开口剂，除了具有良好的抗粘连效果（即开口剂以颗粒的形式分散于涂层表面，防止PET薄膜生产过程中出现表面与辊之间产生划伤，另一方面防止薄膜收卷后层间底涂过度接触，产生粘合的现象），还意外地可以提升薄膜表面的反射率。
如上所述的一种太阳能电池背板，耐候层、基础层和底涂层的厚度分别对应为25~50μm、220~280μm和0.1~1μm。
如上所述的一种太阳能电池背板，太阳能电池背板的反射率为82.7~94%，PCT 96h断裂伸长率保持率为83~92%，底涂层与EVA胶膜的粘结力≥40N/cm，水汽透过率≤2.5g/m2·day，UL-94阻燃等级为HB以上，抗紫外性能≥30kWh/m2。
本发明还提供制备如上任一项所述的一种太阳能电池背板的方法，先采用多层共挤技术制备双层复合片材，双层复合片材上层的材质同所述聚合物膜II，双层复合片材下层的材质同所述聚合物膜I，再对双层复合片材依次进行纵向拉伸、涂布所述涂布液、预热、横向拉伸和烘干，即得太阳能电池背板；所述涂布液涂布在双层复合片材的上表面。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，具体步骤如下：
（a）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（b）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（c）改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；
（d）将双层复合片材进行纵向拉伸；
（e）用涂布机将所述涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（f）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干。
如上所述的方法，步骤（d）中，纵向拉伸温度为80~100℃，纵向拉伸倍率为3~3.8倍；步骤（f）中，预热温度为80~120℃，横向拉伸温度为100~130℃，横向拉伸倍率为3.2~4倍，烘干温度为200~240℃。
有益效果
（1）本发明的一种太阳能电池背板耐候性能好，粘结能力强，机械性能优良；
（2）本发明的一种太阳能电池背板的制备方法，工艺简单。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例和对比例的相关性能指标的测试方法如下：
反射率：参考ASTM D-1003；
断裂伸长率：参考ASTM D-882；
PCT 96h断裂伸长率保持率：将具体实施方式中制得的背板放入高压蒸煮锅中进行PCT测试，测试条件为：121℃，100%湿度，蒸汽压力205KPa，96小时，然后根据ASTM D-882分别测试背板PCT 96h前后的断裂伸长率，最后用背板PCT 96h后的断裂伸长率除以背板PCT 96h前的断裂伸长率，即得PCT 96h断裂伸长率保持率；
底涂层与EVA胶膜的粘结力：参考GBT 2790-1995；
水汽透过率：参考GBT 26253-2010；
阻燃等级：参考UL94垂直燃烧试验方法；
抗紫外性能：参考IEC61215:2021；
底涂层与基础层的附着力的测试方法为：GBT 9286-1998（最佳0级，最差5级）。
实施例1
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比5:2的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.76dl/g；
紫外线吸收剂：苯并三氮唑；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为5:8的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比3:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：三聚氰胺（厂商为三和化学，牌号为MX-035）；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为50nm；
润湿剂：有机硅类（厂商为BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由10% PEI、0.7%抗氧剂、83.6% PET、1.5%紫外线吸收剂、1.2%光稳定剂和3%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由85.2% PET、13%功能填料和1.8%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由90.8%水、8%树脂、0.5%固化剂、0.5%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为85℃，纵向拉伸倍率为3.2倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为80℃，横向拉伸温度为110℃，横向拉伸倍率为3.2倍，烘干温度为220℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为25μm的耐候层、235μm的基础层和0.1μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；底涂层与基础层的附着力为1级，太阳能电池背板的反射率为91.1%，PCT 96h断裂伸长率保持率为83%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为42N/cm，水汽透过率为1.8g/m2·day，UL-94阻燃等级为HB，抗紫外性能45kWh/m2。
对比例1
一种太阳能电池背板的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于，将聚合物膜I的原料中的10% PEI替换为10% PET（即聚合物膜I中的PET含量为93.6%）。
最终制得的太阳能电池背板的PCT 96h断裂伸长率保持率为32%。
与实施例1相比，对比例1的PCT 96h断裂伸长率保持率远低于实施例1，这是因为对比例1中未添加PEI，在PCT测试过程中，PET会进一步结晶，导致产品的断裂伸长率保持率较低，而添加PEI，则有效避免了在PCT测试过程中产品的断裂伸长率保持率下降，使得产品的断裂伸长率保持率较高。
对比例2
一种太阳能电池背板的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤（a）中的树脂为聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）。
最终制得的太阳能电池背板的底涂层与基础层的附着力为3级，底涂层与EVA胶膜的粘结力为40N/cm。
与实施例1相比，对比例2的背板中底涂层与基础层的附着力远低于实施例1，这是因为实施例1中的树脂中含有水性聚酯，水性聚酯成分可以提升底涂层与基础层的附着力。
对比例3
一种太阳能电池背板的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤（a）中的树脂为水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）。
最终制得的太阳能电池背板的底涂层与EVA胶膜的粘结力为28N/cm。
与实施例1相比，对比例3中的背板的底涂层与EVA胶膜的粘结力远低于实施例1，这是因为实施例1中有聚氨酯树脂，聚氨酯树脂由于分子结构中含有大量的极性基团-NHCOO-（氨基甲酸酯）和-NHCO-NH-（聚脲），表面能高，在EVA胶膜热层压过程中与其产生交联结合，从而提高了结合力。
实施例2
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比8:3的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.72dl/g；
紫外线吸收剂：苯并三氮唑；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为10:10的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比3:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：质量比为5:2的三聚氰胺（厂商为三和化学，牌号为MX-035）和异氰酸酯（厂商为拜尔，牌号为XP2655）的混合物；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为100nm；
润湿剂：有机硅类（厂商为BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由15% PEI、1.1%抗氧剂、78% PET、1.3%紫外线吸收剂、1%光稳定剂和3.6%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由78.5% PET、20%功能填料和1.5%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由86.5%水、12%树脂、0.7%固化剂、0.6%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.2倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为95℃，横向拉伸温度为120℃，横向拉伸倍率为3.6倍，烘干温度为235℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为25μm的耐候层、255μm的基础层和0.2μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为91.8%，PCT 96h断裂伸长率保持率为86%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为44N/cm，水汽透过率为1.5g/m2·day，UL-94阻燃等级为V2，抗紫外性能45kWh/m2。
实施例3
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比8:3的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.76dl/g；
紫外线吸收剂：苯并三氮唑；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为8:12的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比3:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：质量比为1:1的三聚氰胺（厂商为三和化学，牌号为MX-035）和异氰酸酯（厂商为拜尔，牌号为XP2655）的混合物；
纳米级开口剂：质量比为1:1的纳米三氧化二铝和纳米二氧化硅的混合物，纳米三氧化二铝的平均粒径为50nm，纳米二氧化硅的平均粒径为50nm；
润湿剂：有机硅类（厂商为BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由15% PEI、1.1%抗氧剂、78.5% PET、1.3%紫外线吸收剂、1%光稳定剂和3.1%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由78% PET、20%功能填料和2%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由86.7%水、12%树脂、0.5%固化剂、0.6%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.5倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为100℃，横向拉伸温度为120℃，横向拉伸倍率为3.2倍，烘干温度为220℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为30μm的耐候层、250μm的基础层和0.5μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为88.5%，PCT 96h断裂伸长率保持率为88%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为44N/cm，水汽透过率为1.2g/m2·day，UL-94阻燃等级为V1，抗紫外性能45kWh/m2。
实施例4
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比8:3的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.76dl/g；
紫外线吸收剂：质量比为1:1的苯并三氮唑和三嗪的混合物；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为8:10的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比3:1的聚氨酯树脂（厂商迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：三聚氰胺（厂商三和化学，牌号为MX-035）；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为50nm；
润湿剂：有机硅类（厂商BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由18% PEI、1.1%抗氧剂、74.8% PET、1.3%紫外线吸收剂、1.2%光稳定剂和3.6%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由80.2% PET、18%功能填料和1.8%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由90.5%水、8%树脂、0.5%固化剂、0.8%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.8倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为100℃，横向拉伸温度为120℃，横向拉伸倍率为3.8倍，烘干温度为220℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为30μm的耐候层、250μm的基础层和0.2μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为92.5%，PCT 96h断裂伸长率保持率为90%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为43N/cm，水汽透过率为1.1g/m2·day，UL-94阻燃等级为V1，抗紫外性能60kWh/m2。
实施例5
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比8:3的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.76dl/g；
紫外线吸收剂：三嗪；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为8:10的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比1:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：三聚氰胺（厂商为三和化学，牌号为MX-035）；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为50nm；
润湿剂：有机硅类（厂商为BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由15% PEI、1.1%抗氧剂、78% PET、1.3%紫外线吸收剂、1%光稳定剂和3.6%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由80.2% PET、18%功能填料和1.8%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由90.3%水、8%树脂、1%固化剂、0.5%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.5倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为100℃，横向拉伸温度为130℃，横向拉伸倍率为4倍，烘干温度为210℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为30μm的耐候层、250μm的基础层和0.3μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为91.2%，PCT 96h断裂伸长率保持率为87%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为43N/cm，水汽透过率为1.2g/m2·day，UL-94阻燃等级为V1，抗紫外性能60kWh/m2。
实施例6
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比8:3的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.76dl/g；
紫外线吸收剂：二苯甲酮；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比5:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：质量比为8:10的二氧化钛（厂商为裕兴化工，牌号为R818）和滑石粉（厂商为泰润矿产）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比3:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：质量比为1：1的三聚氰胺（厂商为三和化学，牌号为MX-035）和异氰酸酯（厂商为拜尔，牌号为XP2655）的混合物；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为200nm；
润湿剂：有机硅类（厂商为BYK，牌号为BYK-3449）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由15% PEI、1.1%抗氧剂、77.5% PET、1.3%紫外线吸收剂、1%光稳定剂和4.1%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由80.2% PET、18%功能填料和1.8%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由90.7%水、8%树脂、0.6%固化剂、0.5%纳米级开口剂和0.2%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.5倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为90℃，横向拉伸温度为110℃，横向拉伸倍率为3.6倍，烘干温度为200℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为30μm的耐候层、250μm的基础层和1μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为91.1%，PCT 96h断裂伸长率保持率为87%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为45N/cm，水汽透过率为1g/m2·day，UL-94阻燃等级为V1，抗紫外性能60kWh/m2。
实施例7
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比2:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.72dl/g；
紫外线吸收剂：苯并三氮唑；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
功能填料：质量比为1:1氧化锌（厂商为东莞市金鑫粉体科技有限公司，牌号为A级品活性氧化锌）和硫酸钡（厂商为广东源磊粉体有限公司，牌号为高光硫酸钡）的混合物；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比5:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：环氧树脂（厂商为迪爱生，牌号为CR-5L）；
纳米级开口剂：纳米三氧化二铝，平均粒径为50nm；
润湿剂：氟类（厂商为互応化学，牌号为Plas coat RY-2）；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由12.7% PEI、0.5%抗氧剂、85% PET、1%紫外线吸收剂和0.8%光稳定剂组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由92% PET、5%功能填料和3%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由89%水、7.8%树脂、0.9%固化剂、2%纳米级开口剂和0.3%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为80℃，纵向拉伸倍率为3.8倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为80℃，横向拉伸温度为130℃，横向拉伸倍率为4倍，烘干温度为200℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为20μm的耐候层、280μm的基础层和0.2μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为94%，PCT 96h断裂伸长率保持率为83%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为46N/cm，水汽透过率为2.1g/m2·day，UL-94阻燃等级为HB，抗紫外性能30kWh/m2。
实施例8
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比3:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.74dl/g；
紫外线吸收剂：三嗪；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比6:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
树脂：质量比8:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：环氧树脂（厂商为迪爱生，牌号为CR-5L）；
纳米级开口剂：纳米二氧化硅，平均粒径为100nm；
润湿剂：质量比为1:1的氟类（厂商为互応化学，牌号为Plas coat RY-2）和炔二醇（厂商为PROTEX，牌号为WA-104）的混合物；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由25% PEI、1.5%抗氧剂、68% PET、1.4%紫外线吸收剂、1.4%光稳定剂和2.7%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II为上述100% PET；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由85.65%水、13%树脂、1%固化剂、0.3%纳米级开口剂和0.05%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为90℃，纵向拉伸倍率为3.5倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为100℃，横向拉伸温度为110℃，横向拉伸倍率为3.6倍，烘干温度为220℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为50μm的耐候层、220μm的基础层和0.8μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为84.6%，PCT 96h断裂伸长率保持率为85%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为41N/cm，水汽透过率为2.4g/m2·day，UL-94阻燃等级为V1，抗紫外性能60kWh/m2。
实施例9
一种太阳能电池背板的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于纳米级开口剂为：纳米三氧化二铝，平均粒径为100nm。
最终制得的太阳能电池背板的反射率为92.2%。
实施例10
一种太阳能电池背板的制备方法，具体步骤如下：
（a）原料的准备；
抗氧剂：质量比5:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物；
PET：特性粘度为0.78dl/g；
紫外线吸收剂：质量比为1:1的二苯甲酮和草酸苯胺的混合物；
光稳定剂：巴斯夫TINUVIN 292；
纳米无机填料：质量比10:1的纳米二氧化硅（厂商为博华斯纳米科技有限公司，牌号为Brofos-SiO2）和纳米氧化锌（厂商为光灿昌裕新材料科技有限公司）的混合物；
功能填料：二氧化硅（厂商为杭州恒格纳米科技有限公司，牌号为HN-SP30B）；
抗水解剂：碳化二亚胺；
树脂：质量比10:1的聚氨酯树脂（厂商为迪爱生，牌号为AP-30F）和水性聚酯（厂商为日本合成化学，牌号为WR-901S20WD）的混合物；
固化剂：环氧树脂（厂商为迪爱生，牌号为CR-5L）；
润湿剂：质量比为1:1的氟类（厂商为互応化学，牌号为Plas coat RY-2）和炔二醇（厂商为PROTEX，牌号为WA-104）的混合物；
水；
PEI：厂商为SABIC，牌号为Ultem2310-1000；
聚合物膜I的原料：按重量百分数计，由30% PEI、2%抗氧剂、60% PET、2%紫外线吸收剂、1.6%光稳定剂和4.4%纳米无机填料组成；
聚合物膜II的原料：按重量百分数计，聚合物膜II由79% PET、20%功能填料和1%抗水解剂组成；
涂布液：按重量百分数计，涂布液由83.5%水、15%树脂、1.5%固化剂和0.05%润湿剂组成；
（b）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（c）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（d）采用多层共挤技术，将改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；其中，双层复合片材上层的材质同改性切片II，双层复合片材下层的材质同改性切片I；
（e）将双层复合片材进行纵向拉伸；其中，纵向拉伸温度为100℃，纵向拉伸倍率为3倍；
（f）用涂布机将涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（g）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干；其中，预热温度为120℃，横向拉伸温度为100℃，横向拉伸倍率为3.2倍，烘干温度为240℃。
最终制得的太阳能电池背板由自上而下依次排列的厚度为50μm的耐候层、220μm的基础层和0.05μm的底涂层组成；耐候层为聚合物膜I；基础层为聚合物膜II；底涂层由涂布液涂布后干燥形成；太阳能电池背板的反射率为82.7%，PCT 96h断裂伸长率保持率为92%，底涂层与EVA胶膜的粘结力为40N/cm，水汽透过率为1.3g/m2·day，UL-94阻燃等级为V0，抗紫外性能60kWh/m2。
Claims (10)
1.一种太阳能电池背板，其特征在于，包括自上而下依次排列的耐候层、基础层和底涂层；
耐候层为聚合物膜I，按重量百分数计，聚合物膜I包含10%~30% PEI、0.5%~2%抗氧剂、60%~85% PET、1%~2%紫外线吸收剂和0.8%~1.6%光稳定剂；
基础层为聚合物膜II，按重量百分数计，聚合物膜II包含70%以上PET；
底涂层由涂布液涂布后干燥形成，按重量百分数计，涂布液包含83.5%~90.8%水、5%~15%树脂和0.5%~1.5%固化剂，其中，树脂为质量比1~10:1的聚氨酯树脂和水性聚酯的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，聚合物膜I中，抗氧剂为质量比2~5:1的抗氧剂168和抗氧剂1790的共混物，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g，紫外线吸收剂为苯并三氮唑、三嗪、二苯甲酮和草酸苯胺中的一种以上，光稳定剂为受阻胺光稳定剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，聚合物膜I还包含1%~5%纳米无机填料；纳米无机填料为质量比2.5~10:1的纳米二氧化硅和纳米氧化锌的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，聚合物膜II中，PET的特性粘度为0.72~0.78dl/g。
5.根据权利要求1或4所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，聚合物膜II还包含5%~20%功能填料和1%~3%抗水解剂；功能填料为二氧化钛、氧化锌、滑石粉、硫酸钡和二氧化硅中的一种以上，抗水解剂为碳化二亚胺。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，按重量百分数计，涂布液还包含0.3%~2%纳米级开口剂和0.05%~0.3%润湿剂；纳米级开口剂为纳米二氧化硅和/或纳米三氧化二铝，平均粒径为50~200nm，润湿剂为有机硅类、氟类和炔二醇中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，耐候层、基础层和底涂层的厚度分别对应为25~50μm、220~280μm和0.1~1μm。
8.根据权利要求1任一项所述的一种太阳能电池背板，其特征在于，太阳能电池背板的反射率为82.7~94%，PCT 96h断裂伸长率保持率为83~92%，底涂层与EVA胶膜的粘结力≥40N/cm，水汽透过率≤2.5g/m2·day，UL-94阻燃等级为HB以上，抗紫外性能≥30kWh/m2。
9.制备如权利要求1~8任一项所述的一种太阳能电池背板的方法，其特征在于，先采用多层共挤技术制备双层复合片材，双层复合片材上层的材质同所述聚合物膜II，双层复合片材下层的材质同所述聚合物膜I，再对双层复合片材依次进行纵向拉伸、涂布所述涂布液、预热、横向拉伸和烘干，即得太阳能电池背板；所述涂布液涂布在双层复合片材的上表面。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（a）将聚合物膜I的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片I，同时将聚合物膜II的原料通过双螺杆造粒机共混造粒生成改性切片II；
（b）分别将干燥后的改性切片I和改性切片II投送到不同挤出机的入料口；
（c）改性切片I和改性切片II通过各自的挤出机熔融挤出，经过滤器、熔体计量泵、分配器、多层共挤模头挤出，在冷却辊上形成双层复合片材；
（d）将双层复合片材进行纵向拉伸；
（e）用涂布机将所述涂布液均匀涂布在纵向拉伸后的双层复合片材的上表面；
（f）将涂布后的双层复合片材进行预热后，依次进行横向拉伸和烘干。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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