一種太陽能電池復(fù)合背膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池復(fù)合背膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏組件主要由玻璃蓋板、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、電池片、背板、接線盒和邊框等組成。由于背板對電池片起支撐和保護作用，且背板作為直接與外界自然環(huán)境大面積接觸的封裝材料，其性能直接決定了光伏組件的發(fā)電效率和使用壽命，背板必須具備優(yōu)異的絕緣性、水汽阻隔性和耐候性等，因此背板性能對太陽能光伏組件的影響十分重要。背板對電池使用壽命，輸出功率，安全可靠性起到關(guān)鍵作用。性能較差的太陽能電池背板在普通氣候環(huán)境下使用8?10年、在特殊環(huán)境(高原、海島、濕地等環(huán)境)下使用5?8年，即出現(xiàn)脫層、龜裂、起泡、變黃等不良現(xiàn)象，從而造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降低等情況，甚至出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象，引起電池組件燃燒并促發(fā)火災(zāi)，造成人員損害和財產(chǎn)損失。
[0003]現(xiàn)有的背板主要是以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為基板，在其單面或雙面復(fù)合或涂覆具有功能性的氟材料，從而使背板具有良好阻隔、耐候及絕緣性能，因此，基板外面的含氟材料的性能就顯得尤為關(guān)鍵。
[0004]中國專利201110188877.4公開了一種太陽能電池背板，包括阻氣層、耐加工層和若干外覆層，且至少有一層外覆層是由聚酰亞胺與鐵氟龍制成的復(fù)合膜，所述復(fù)合膜可以是由聚酰亞胺膜和鐵氟龍膜相貼合所構(gòu)成，也可以是聚酰亞胺與鐵氟龍的共擠出膜，阻氣層能夠有效阻隔水氣，耐加工層適于貼合加工或提供緩沖效果，聚酰亞胺樹脂具有耐候性質(zhì)，可保護阻氣層，鐵氟龍則可進一步阻絕水氣和抗紫外線，但該現(xiàn)有技術(shù)的方案制備的太陽能電池背板散熱差，抗污能力差，在一定程度了降低了太陽能電池的使用壽命。
[0005]中國專利201310719113.2公開了一種太陽能電池背板，包括基層，所述的基層為塑料層，所述的基層兩側(cè)的表面分別通過粘合層連接有樹脂層，所述的樹脂層表面設(shè)有保護膜，所述的保護膜包括設(shè)置在所述樹脂層表面的硅氧化物涂層，所述的硅氧化物涂層表面通過另一層粘合層連接有涂膜層，所述的塑料層采用聚對苯二甲酸二乙酯，所述的樹脂層為聚偏氟乙烯樹脂層，所述的粘合層為乙酸乙酯層，所述的涂膜層為聚酰亞胺薄膜層。該現(xiàn)有技術(shù)制備的太陽能背板拉伸強度好、水汽透過率高、熱收縮率高，但仍然存在著散熱差、抗污能力差等問題，這些都會影響太陽能電池的電氣性能。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，部分太陽能電池背膜(背板)在紫外光的照射下會發(fā)生黃變，導(dǎo)致背膜層的分子組成部分被破壞，背膜的整體性能下降，同時背膜的反射率降低，影響組件的整體輸出。而且，如果電池片材料的傳熱系數(shù)差，則局部溫度過高會導(dǎo)致材料氣化，從而在背膜出現(xiàn)鼓包，鼓包還會逐漸擴大致使周圍的材料氧化變質(zhì)，影響組件的使用壽命?？梢姡_發(fā)出一種強度高、水汽阻隔性能好、抗紫外線、散熱好、抗污能好的太陽能電池背膜，成為一個技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種太陽能電池復(fù)合背膜。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以制備隔絕性能好、抗老化、散熱好、耐腐蝕的太陽能電池背膜。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種太陽能電池復(fù)合背膜，依次包括第一背膜，第二背膜、第三背膜，第一背膜和第二背膜之間、第二背膜和第三背膜之間還具有粘結(jié)層，第一背膜與太陽能電池的EVA膠膜鄰接，其特征在于:所述第一背膜為聚四氟乙烯膜；所述第二背膜為聚對苯二甲酸乙二脂膜與氣相白炭黑復(fù)合而成的復(fù)合膜；所述第三背膜為聚碳酸酯-氧化鋯-聚四氟乙烯組成的復(fù)合膜。
[0009]進一步，所述第三背膜中的氧化鋯為納米氧化鋯。
[0010]進一步，所述第三背膜中的氧化鋯為通過六氟環(huán)氧丙烷齊聚物型表面活性劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、高分子相容劑改性后的納米氧化鋯。
[0011]進一步，所述聚碳酸酯包覆在所述型表面活性劑氧化鋯的表面，形成以氧化鋯為核、聚碳酸酯為殼的結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步，作為本發(fā)明一種可選的實施方式，所述第一背膜也可以用聚碳酸酯-氧化鋯-聚四氟乙烯組成的復(fù)合膜來替代聚四氟乙烯膜。
[0013]本發(fā)明還公開了該太陽能電池復(fù)合背膜的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0014]I)氧化鋯改性:將納米氧化鋯在110°C干燥30min，然后放入盛有甲苯溶劑的容器中，超聲分散20min后，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，在在100°C的水浴中保持3小時，自然降溫，抽濾，干燥，將產(chǎn)物置于干燥器中備用；
[0015]2)制備氧化鋯-聚碳酸酯復(fù)合粒子:將改性后的氧化鋯加入去離子水、丙烯酸高分子相容劑、六氟環(huán)氧丙烷齊聚物型表面活性劑，在常溫下攪拌30min，使共聚物分散均勻，升溫至60°C，再勻速滴加聚碳酸酯單體，同時用機械攪拌引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至30°C，分離出產(chǎn)物，然后在恒溫干燥箱中于50°C干燥4h，即制得氧化鋯-聚碳酸酯復(fù)合粒子;
[0016]3)制備第三背膜聚碳酸酯-氧化鋯-聚四氟乙烯組成的復(fù)合膜:將制備氧化鋯-聚碳酸酯復(fù)合粒子和聚四氟乙烯粒料以重量比0.5?1:9.5?9的比例放入高速粉碎機中，均勻混合，然后將混料放入雙螺桿擠出機中擠出，流延成膜；所述雙螺桿擠出機中螺桿各段溫度從進料口到出口孔共設(shè)置6個溫度區(qū)間，依次是:165°C、180°C、190°C、190°C、185°C、170°C ；
[0017]4)制備第二背膜聚對苯二甲酸乙二脂-氣相白炭黑復(fù)合膜:按照配比稱取氣相白炭黑，溶于盛有二甲基甲酰胺溶液的容器中，高速攪拌30min，然后加入苯二甲酸乙二脂，置于80°C的水浴中，持續(xù)加熱攪拌2h，帶待聚合物完全溶解后，蒸去二甲基甲酰胺溶液，于50°C溫度下真空脫泡0.5-2h，將所得溶液通過靜電紡絲工藝形成厚度為200-250 μm的薄膜，吹冷風(fēng)凝固成型，然后用去離子水清洗干凈，晾干，即制得聚對苯二甲酸乙二脂與氣相白炭黑復(fù)合膜。
[0018]5)制備太陽能電池復(fù)合背膜:在第二背膜聚對苯二甲酸乙二脂-氣相白炭黑復(fù)合膜的兩面涂覆粘結(jié)層后，然后將第一背膜、第二背膜和第三背膜通過熱壓粘合固化后，即制得太陽能電池復(fù)合背膜。
[0019]其中，
[0020]步驟I)中，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑的加入量占納米氧化鋯重量的0.2-0.8%。
[0021]步驟2)中，所述丙烯酸高分子相容劑占納米氧化鋯重量的1.5_2.8%，優(yōu)選為2.0% ;所述六氟環(huán)氧丙烷齊聚物型表面活性劑占納米氧化鋯重量的0.3-1.2%，優(yōu)選為0.6% ;所述氧化鋯占聚碳酸酯單體的總重量的為2-4%，優(yōu)選為2.5%。
[0022]步驟3)中，所述聚碳酸酯-氧化鋯-聚四氟乙烯組成的復(fù)合膜流延成膜的厚度為20-45 μ m，優(yōu)選為 30 μ m。
[0023]所述步驟4)中，所述氣相白炭黑為聚對苯二甲酸乙二脂重量的1.2-2.4%，優(yōu)選為2%。
[0024]步驟5)中，所述第一背膜、第三背膜的厚度為30μ ;所述第二背膜的厚度為200-300 μ m，進一步優(yōu)選為250 μ m ;所述粘結(jié)層為醋酸乙烯脂共聚物，厚度為8_12 μπι。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026](I)本發(fā)明提供的太陽能電池復(fù)合背膜，第三背膜采用聚碳酸酯-氧化鋯-聚四氟乙烯組成的復(fù)合膜，制得的太陽能復(fù)合背膜具有良好的力學(xué)性能和更高的使用溫度，而且也降低了復(fù)合膜表面的極性，使灰塵的附著力降低，減少背膜表面灰塵沉積，提升了背膜的使用壽命。
[0027](2)本發(fā)明的第二背膜采用聚對苯二甲酸乙二脂-氣相白炭黑復(fù)合膜，對紫外光有很強的抵抗能力，在第二背膜和第三背膜的雙重作用下，可將紫外線有效地阻擋在電池背膜的外面，提高了背膜的抗老化能力。
[0028](3)本發(fā)明提供的太陽能電池背膜，具有較高的導(dǎo)熱能力，可以將背膜產(chǎn)生的熱量盡快地散發(fā)出去，防止背膜局部溫度過高、產(chǎn)生鼓包而影響太陽能電池的功率。
[0029](4)本發(fā)明提供的太陽能電池背膜，使用改性后的聚四氟乙烯膜，電氣性能優(yōu)越，耐侯抗老化性能優(yōu)異，透水率低，可以防止水汽進入內(nèi)部腐蝕電路，影響太陽能電池組件的壽命O
[0030](5)本發(fā)明提供的太陽能電池背膜，具有很高的層間剝離強度。
[0031](6)采用本發(fā)明的技術(shù)方案制備的太陽能電池背膜，反射陽光能力強，耐高低溫度能力強，而且還可以散射紅外線，降低了背膜的溫度，散熱效果好，延長了背膜的使用壽命。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明提供的太陽能電池復(fù)合背膜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖中附圖標記說明:第一背膜1、第二背膜2、第三背膜3。
【具體實施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]實施例1
[0036]如圖1所示，一種太陽能電池復(fù)合背膜，依次包括第一背膜1，第二背膜2、第三背膜3，第一背膜I和第二背膜2之間、第二背膜2和第三背膜3之間還具有粘結(jié)層4，第一背膜I與太陽能電池的EVA膠膜鄰接。而且，第一背膜為聚四氟乙烯膜；第二背膜為聚對苯二甲酸乙二脂膜與氣相白炭黑復(fù)合而成的復(fù)合膜；第三背膜為聚碳酸酯-氧化