一種光伏組件背板散熱黑色涂料及其制備工藝與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱涂料，尤其是涉及一種光伏組件背板散熱黑色涂料及其制備工藝與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電是一種新能源，通過(guò)光伏效應(yīng)可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成為電能，一般而言，陸基光伏發(fā)電依據(jù)不同的發(fā)電材料，其轉(zhuǎn)換效率在10-30%，意味著余下的太陽(yáng)能將轉(zhuǎn)變成熱能等其他形式損失掉，因此不斷提高光伏組件的轉(zhuǎn)換效率是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
[0003]光伏發(fā)電自廣泛應(yīng)用以來(lái)，全球已經(jīng)有上百個(gè)GW的使用規(guī)模，從獨(dú)立戶用發(fā)電系統(tǒng)，集中式村莊供電系統(tǒng)，混合或互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，到并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，正在邁向較大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，一般處于較高的太陽(yáng)輻射下，其發(fā)電性能受自然環(huán)境條件的影響較大，其中系統(tǒng)主要部件一一太陽(yáng)能電池組件的工作溫度是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的重要因素之一。太陽(yáng)能光伏發(fā)電核心單元為太陽(yáng)能電池，目前投入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要是硅系太陽(yáng)能電池:單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池。
[0004]晶硅太陽(yáng)能電池組件的結(jié)構(gòu)通常由玻璃、電池片串和背板組成，通過(guò)EVA膠膜封裝而成。太陽(yáng)能電池背板是太陽(yáng)能電池組件上的一種保護(hù)性構(gòu)件，可以保護(hù)電池片串在各種氣候環(huán)境下25年乃至更長(zhǎng)時(shí)間都能正常工作。
[0005]溫度對(duì)硅太陽(yáng)能電池的影響，主要反映在太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓、短路電流、峰值功率等參數(shù)隨溫度的變化而變化。單體太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓隨溫度的升高而降低，電壓溫度系數(shù)為-(2.0?2.2)mv/°C，即溫度每升高1°C，單體太陽(yáng)能電池開(kāi)路電壓降低2.0?
2.2mv ;太陽(yáng)能電池短路電流隨溫度升高而升高；太陽(yáng)能電池的峰值功率隨溫度的升高而降低(直接影響到效率)，即溫度每升高1°C，太陽(yáng)能電池的峰值功率損失率約為0.35?
0.45%，例如:工作在20 °C的硅太陽(yáng)能電池，其輸出功率要比工作在70°C的高17.5-22.5%。單塊太陽(yáng)能電池組件通常由60片或者72片單體太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成。根據(jù)在寧夏地區(qū)實(shí)地測(cè)量的結(jié)果，夏天時(shí)太陽(yáng)能電池組件背表面溫度高達(dá)到70°C，而此時(shí)的太陽(yáng)能電池工作結(jié)溫可以達(dá)到100°C (額定參數(shù)標(biāo)定均在25°C條件下)。
[0006]硅太陽(yáng)能電池工作在溫度較高情況下，開(kāi)路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時(shí)導(dǎo)致充電工作點(diǎn)的嚴(yán)重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽(yáng)能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽(yáng)能電池組件不能充分發(fā)揮最大性能?，F(xiàn)有的組件將玻璃、EVA、電池片、EVA，背板依次疊層，然后層壓。并沒(méi)有特定的散熱裝置，現(xiàn)有的硅太陽(yáng)能電池組件沒(méi)有特定的散熱裝置，在戶外使用環(huán)境中吸收的大量熱量難以迅速散失而積累，造成開(kāi)路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時(shí)導(dǎo)致充電工作點(diǎn)的嚴(yán)重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽(yáng)能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽(yáng)能電池組件不能充分發(fā)揮最大性能。
[0007]盡管對(duì)光伏發(fā)電組件背面的散熱問(wèn)題與傳統(tǒng)硅器件的散熱問(wèn)題，沒(méi)有實(shí)質(zhì)區(qū)別，而解決傳統(tǒng)電子器件散熱問(wèn)題的技術(shù)手段已相當(dāng)成熟，但是，由于光伏發(fā)電需要低成本長(zhǎng)壽命的解決方案，而目前主要的背板材料改性處理，相對(duì)而言成本依然偏高，因此，急需一種低成本的散熱材料解決方案。另外，由于背板材料為高分子樹(shù)脂，盡管人們?cè)谂Ρ３直嘲宀牧辖^緣性能的同時(shí)，努力提高其導(dǎo)熱能力，但是，由于有機(jī)樹(shù)脂本身的限制，背板的傳導(dǎo)散熱及輻射散熱能力依舊較差，無(wú)法在強(qiáng)烈太陽(yáng)能輻射下有效地散熱，從而降低了組件的發(fā)電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種成本低，可降低光伏組件背板的工作溫度，提高光伏組件的輸出功率，降低組件發(fā)電成本的光伏組件背板散熱黑色涂料及其制備工藝與應(yīng)用方法。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明之光伏組件背板散熱黑色涂料，由以下重量百分比的原料制成:碳材料5-80%(優(yōu)選 30-50%)，粘結(jié)劑 10-50% (優(yōu)選 20-30%)，溶劑 10-80% (優(yōu)選 50-60%)。
[0010]進(jìn)一步，所述碳材料選自石墨粉、炭黑、石墨烯、碳納米管中的一種或兩種以上的混合物。
[0011]進(jìn)一步，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。
[0012]進(jìn)一步，所述溶劑選自酒精、丙酮、水中的一種。
[0013]進(jìn)一步，所述石墨粉和炭黑的粒度優(yōu)選200?2000目。
[0014]本發(fā)明之光伏組件背板散熱黑色涂料的制備工藝，包括以下步驟:按所述重量百分比稱取所述碳材料、粘結(jié)劑、溶劑，攪拌均勻，即成。
[0015]所述光伏組件背板散熱黑色涂料的應(yīng)用:(I)對(duì)已經(jīng)封裝好的光伏組件，或者組件半成品，吹掃清潔背板背面；(2)將本發(fā)明背板散熱黑色涂料均涂于經(jīng)步驟(I)處理后的背板背面，涂覆厚度5?200 μπι; (3)將經(jīng)步驟(2)處理后的組件在室溫條件下放置
0.5-2h，自然固化，或者置于烘箱中，升溫至40?80°C后，保溫烘烤0.5-2h，完全固化，即得成品。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)使用本發(fā)明光伏組件背板散熱黑色涂料，能夠降低光伏組件的工作溫度3-4 °C，提高組件的輸出功率1.0-1.8%，降低光伏發(fā)電成本；
(2 )本發(fā)明成本低，制造簡(jiǎn)便，適于大批量生產(chǎn)、應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
本實(shí)施例之用于光伏組件之背板散熱的黑色涂料，由以下重量百分比的原料制成:碳材料5%，粘結(jié)劑15%，溶劑80% ;所述碳材料為石墨粉(粒度為200目)；粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂；溶劑為酒精(濃度95%以上的工業(yè)酒精)。
[0019]制備:按所述重量百分比稱取所述碳材料石墨粉、粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂、溶劑酒精，攪拌均勻，即得散熱黑色涂料。
[0020]應(yīng)用:(I)對(duì)已經(jīng)封裝好的光伏組件，吹掃清潔背板背面；(2)將所述散熱黑色涂料均涂于經(jīng)步驟(I)處理后的背板背面，涂覆厚度5 μ m ; (3 )將經(jīng)步驟(2 )處理后的組件在室溫條件下放置2h，自然固化，即得成品。
[0021]與背板背面未涂覆本發(fā)明散熱黑色涂料的光伏組件相比，背板背面涂覆有