本發(fā)明涉及太陽(yáng)能背板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是當(dāng)今世界利用新能源的一種主要形式。得益于無(wú)窮無(wú)盡的太陽(yáng)能資源，借助于光生伏特效應(yīng)，采用半導(dǎo)體材料就能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能。晶硅太陽(yáng)能電池目前使用廣泛，但是其對(duì)太陽(yáng)能的利用率較低，大部分太陽(yáng)能沒(méi)有被利用，會(huì)轉(zhuǎn)換為熱能使得太陽(yáng)能組件溫度升高，從而導(dǎo)致組件光電轉(zhuǎn)換效率降低。而組件工作溫度的升高對(duì)晶硅太陽(yáng)能電池具有負(fù)溫度效應(yīng)，溫度越高，對(duì)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換越不利。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，隨著組件溫度升高1℃，組件的光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)下降，相應(yīng)的組件功率輸出降低0.4％左右。因此為了提高太陽(yáng)能組件的功率輸出，就需要降低組件的溫度，而這就依賴于增強(qiáng)導(dǎo)熱的太陽(yáng)能背板將組件的溫度傳導(dǎo)到空氣側(cè)從而實(shí)現(xiàn)組件溫度的降低。

太陽(yáng)能組件由正面的鋼化玻璃、eva膠膜、電池片、eva膠膜和背板組成，面向太陽(yáng)光的這部分的熱傳導(dǎo)效果是不明顯的，而組件的主要熱能則通過(guò)電池片背后的eva膠膜，特別是背板傳導(dǎo)出去。背板在太陽(yáng)能電池組件中起到了支撐和保護(hù)的作用，具有耐候、阻水、絕緣性能，但是目前背板所用的pet基材導(dǎo)熱性能并不理想，導(dǎo)熱系數(shù)只有0.22w/(mk)；低導(dǎo)熱系數(shù)的背板不利于太陽(yáng)能電池組件的導(dǎo)熱散熱，相應(yīng)組件的溫度也就難以降低，太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)降低。針對(duì)這個(gè)情況，當(dāng)前有采用導(dǎo)熱系數(shù)較好的金屬背板來(lái)取代傳統(tǒng)pet基的聚合物背板，也有采用復(fù)合了耐候?qū)拥匿X箔作背板的，但是這些背板對(duì)絕緣性能的要求比較嚴(yán)苛，為了達(dá)到絕緣目的的后處理步驟比較繁復(fù)，而且金屬背板質(zhì)量重，操作不便捷；而采用輻射散熱材料制成散熱涂層達(dá)到組件降溫目的是較常見(jiàn)的方式，但涂層一般比導(dǎo)熱系數(shù)低的pet基材薄得多，pet基材構(gòu)成主要熱阻，從而散熱涂層效果并不理想。針對(duì)于此，有必要研究背板材料與優(yōu)化設(shè)計(jì)背板結(jié)構(gòu)來(lái)加強(qiáng)太陽(yáng)能組件的導(dǎo)熱性，降低組件的溫度，提高太陽(yáng)能電池的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種能增強(qiáng)散熱的太陽(yáng)能電池組件用背板材料，該背板能夠降低太陽(yáng)能組件的溫度，從而提高太陽(yáng)能組件的光電轉(zhuǎn)換效率，增大太陽(yáng)能組件的功率輸出。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)?；所述的?dǎo)熱支撐層厚度在100-500微米，由40-80wt％的主體樹(shù)脂、20-60wt％的導(dǎo)熱填料、0.1-5wt％的偶聯(lián)劑、0.1-10wt％的改性劑、0-2wt％的紫外吸收劑、0-2wt％的紫外屏蔽劑、0-2wt％的抗氧劑組成；所述的熱輻射耐候?qū)雍穸仍?-30微米，由50-80wt％的氟樹(shù)脂、20-50wt％的輻射填料、0-5wt％的固化劑組成；所述的導(dǎo)熱支撐層為偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料與其它組成混合后經(jīng)熔融擠出造粒，造粒后再熔融擠出拉伸得到，熱輻射耐候?qū)油坎荚趯?dǎo)熱支撐層上；

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱填料由粒徑在0.5-30微米的硅微粉、膨脹石墨、碳纖維、氧化鋁、泡沫鋁、氧化鋅、硫化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鎂晶須、氧化鋅晶須、石墨烯/氮化硼超晶格的一種或幾種按任意配比混合組成；

進(jìn)一步地，所述輻射填料為粒徑在0.1-5微米的碳化硅、氧化鋯、氧化鐵、二氧化鈦、炭黑、氧化錳、氧化鉻、二氧化硅的一種或幾種按任意配比混合組成。

進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑處理是將偶聯(lián)劑配成10-30wt％的乙醇溶液，再用乙酸調(diào)節(jié)所配溶液的ph至3-8，將導(dǎo)熱填料加入高速混合機(jī)內(nèi)；再將溶液用噴霧的方式加入高速混合機(jī)內(nèi)，在20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min，得偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料；最后用動(dòng)態(tài)干燥法干燥導(dǎo)熱填料。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)干燥法具體為：偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料在高速攪拌機(jī)內(nèi)以10-200rpm低速攪拌，同時(shí)從高速攪拌機(jī)的底部鼓入40-60℃的干燥空氣處理30-90min，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱填料邊攪拌、邊懸浮干燥。

進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑由n-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、植物酸型單烷氧基類鈦酸酯、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、焦磷酸型單烷氧基類鈦酸酯、復(fù)合磷酸型單烷氧基類鈦酸脂的一種或幾種按任意配比混合組成。

進(jìn)一步地，所述主體樹(shù)脂由聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚己內(nèi)酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的一種或幾種按任意配比混合組成。

進(jìn)一步地，所述改性劑由順丁烯二酸酐、苯乙烯嵌段共聚物、馬來(lái)酸酐接枝乙酸乙烯共聚物、苯乙烯與丙烯酸縮水甘油酯共聚物、間-異丙烯基-2,2-二甲基苯酰異氰酸酯、改性聚丙烯酸酯、丙烯酸酯與縮水甘油酯雙官能化的乙烯類彈性體、氫化苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的紫外吸收劑由2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、2-(2-羥基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的紫外屏蔽劑由粒徑在0.1-5微米的炭黑、氧化鋅、鋅鋇、碳酸鈣、滑石粉、氧化亞鉛的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的抗氧劑由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)均三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種按任意配比混合組成。

進(jìn)一步地，所述氟樹(shù)脂由聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟化丙烯共聚體、乙烯/四氟乙烯共聚體、乙烯/三氯氟乙烯共聚體、四氟乙烯/過(guò)氟化乙烯共聚體、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的固化劑由甲苯二異氰酸酯三聚體、甲苯二異氰酸酯預(yù)聚體、六亞甲基二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲、二苯甲烷二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯預(yù)聚體、異佛爾酮二異氰酸酯-三羥甲基丙烷甲醇物、甲苯二異氰酸酯-三羥甲基丙烷加成物、甲苯二異氰酸酯-二元醇加成物的一種或幾種按任意配比混合組成。

一種權(quán)利要求1所述散熱型太陽(yáng)能電池背板材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將偶聯(lián)劑配成10-30wt％的乙醇溶液，并用乙酸調(diào)節(jié)所配溶液的ph在3-8，備用。

(2)將導(dǎo)熱填料加入高速混合機(jī)，然后將步驟1配制的溶液采用噴霧的方式加入高速混合機(jī)內(nèi)，在20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min后,再用動(dòng)態(tài)干燥法干燥，即在低速10-200rpm攪拌下通入40-60℃干燥空氣干燥30-90min，即得偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料。

(3)將主體樹(shù)脂加入高速混合機(jī)中，再加入步驟2偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料，于20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min后，再依次加入改性劑、紫外吸收劑、紫外屏蔽劑和抗氧劑，再300-2000rpm高速混合5-20分鐘后出料，得混合料。

(4)將混合料進(jìn)行熔融擠出造粒，相應(yīng)的螺桿造粒機(jī)溫度控制在180-350℃，轉(zhuǎn)速100-300rpm，得造粒料。

(5)將造粒料通過(guò)擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出、拉伸后得到所述的導(dǎo)熱支撐層，擠出機(jī)的溫度控制在200-350℃，轉(zhuǎn)速在100-300rpm。

(6)將氟樹(shù)脂、輻射填料、固化劑混合，得涂料。

(7)通過(guò)噴涂或刮涂等工藝將步驟6所得涂料100-200℃溫度下涂布并固化在導(dǎo)熱支撐層表面，形成一層熱輻射耐候?qū)?，得散熱型太?yáng)能電池背板材料。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的制備過(guò)程實(shí)用有效，通過(guò)填充偶聯(lián)劑處理的導(dǎo)熱填料，使得支撐層具有較好的導(dǎo)熱效果；通過(guò)添加輻射填料，耐候?qū)佑志哂猩嵝Ч瑥亩鶚?gòu)成的太陽(yáng)能電池背板材料能夠很好的將組件內(nèi)的熱量傳導(dǎo)出去，降低太陽(yáng)能電池組件的溫度，從而提高了組件的光電轉(zhuǎn)換效率，增加太陽(yáng)能組件的功率輸出。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)樱渲袃?nèi)層厚度在450微米，外層厚度在5微米。

導(dǎo)熱支撐層為64wt％的聚萘二甲酸乙二醇酯和0.5wt％的n-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷改性修飾的25wt％氧化鋁顆粒經(jīng)過(guò)螺桿擠出造粒后，再和9wt％的苯乙烯嵌段共聚物、0.5wt％的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.5wt％的碳酸鈣、0.5wt％的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。

然后在導(dǎo)熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候?qū)?。該耐候?qū)訛?8wt％的聚三氟氯乙烯、20wt％的氧化鐵、2wt％的甲苯二異氰酸酯三聚體所混合配得的涂料，噴涂后在溫度100℃下固化。即得一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

實(shí)施例2

一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)樱渲袃?nèi)層厚度在380微米，外層厚度在10微米。

導(dǎo)熱支撐層為55wt％的聚己內(nèi)酰胺和2wt％的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性修飾的34wt％的5：1的氧化鎂晶須與膨脹石墨混合物經(jīng)過(guò)螺桿擠出造粒后，再和6wt％的間-異丙烯基-2,2-二甲基苯酰異氰酸酯、1wt％的2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-辛氧基酚、1.5wt％的鋅鋇、0.5wt％的二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。

然后在導(dǎo)熱支撐層表面刮涂一層熱輻射耐候?qū)?。該耐候?qū)訛?9wt％的四氟乙烯/六氟化丙烯共聚體、30wt％的氧化鋯、1wt％的異佛爾酮二異氰酸酯-三羥甲基丙烷甲醇物所混合配得的涂料，噴涂后在溫度120℃下固化。即得一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

實(shí)施例3

一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)?，其中?nèi)層厚度在330微米，外層厚度在20微米。

導(dǎo)熱支撐層為49wt％的1：1的聚萘二甲酸乙二醇酯與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯混合物和1wt％的異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯改性修飾的45wt％的10：1的碳化硅與石墨烯/氮化硼超晶格的混合物經(jīng)過(guò)螺桿擠出造粒后，再和4wt％的馬來(lái)酸酐接枝乙酸乙烯共聚物、0.25wt％的2-(2-羥基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、0.5wt％的氧化亞鉛、0.25wt％的β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。

然后在導(dǎo)熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候?qū)?。該耐候?qū)訛?5wt％的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、38wt％的的1：1的氧化鋯與氧化鉻混合、7wt％的異佛爾酮二異氰酸酯三聚體所混合配得的涂料，噴涂后在溫度170℃下固化。即得一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

實(shí)施例4

一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，其特征在于：所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)?，其中?nèi)層厚度在260微米，外層厚度在30微米。

導(dǎo)熱支撐層為43wt％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯和1wt％的1：1的3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷與乙烯基三甲氧基硅烷的混合物改性修飾的52wt％的1：1的硅微粉與硫化鋅混合物經(jīng)過(guò)螺桿擠出造粒后，再和2wt％的丙烯酸酯與縮水甘油酯雙官能化的乙烯類彈性體、0.75wt％的2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、0.7wt％的二氧化鈦、0.55wt％的1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)均三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。

然后在導(dǎo)熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候?qū)?。該耐候?qū)訛?4wt％的乙烯/三氯氟乙烯共聚體、45wt％的碳化硅、1wt％的甲苯二異氰酸酯-三羥甲基丙烷加成物所混合配的的涂料，噴涂后在溫度185℃固化。即得一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

實(shí)施例5

一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料，其特征在于：所述背板的內(nèi)層為導(dǎo)熱支撐層，外層為熱輻射耐候?qū)樱渲袃?nèi)層厚度在180微米，外層厚度在15微米。

導(dǎo)熱支撐層為75wt％的2：1的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯與聚酰胺混合物和1.5wt％的復(fù)合磷酸型單烷氧基類鈦酸脂改性修飾的20wt％的1：4的氧化鋅晶須與泡沫鋁混合物經(jīng)過(guò)螺桿擠出造粒后，再和1wt％的改性聚丙烯酸酯、0.5wt％的2-(2-羥基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2wt％的氧化鋅、2wt％的二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。

然后在導(dǎo)熱支撐層表面刮涂一層熱輻射耐候?qū)?。該耐候?qū)訛?0wt％的1：2的乙烯/三氯氟乙烯共聚體與四氟乙烯/過(guò)氟化乙烯共聚體的混合物、28wt％的二氧化硅、2wt％的1：1的甲苯二異氰酸酯預(yù)聚體與異佛爾酮二異氰酸酯三聚體的混合物所混合配的的涂料，噴涂后在溫度145℃下固化。即得一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料。

在實(shí)施例3中，取消導(dǎo)熱填料的加入，參照同樣制備方法所得背板即為對(duì)比例。

對(duì)實(shí)施例1-5所制的的一種散熱型太陽(yáng)能電池背板材料進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如下表1所示。

表1：背板的性能

將實(shí)施例1、3和對(duì)比例所制的的背板材料做成太陽(yáng)能組件，在同樣環(huán)境條件下測(cè)試相應(yīng)的組件性能，如表2。

表2：組件的性能

由表1和2的數(shù)據(jù)可以說(shuō)明本發(fā)明的背板材料性能具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠很好的將組件內(nèi)的熱量傳導(dǎo)出去，降低太陽(yáng)能電池組件的溫度，從而提高了組件的光電轉(zhuǎn)換效率，增加太陽(yáng)能組件的功率輸出。此外本發(fā)明的背板材料在其它方面的性能也具有較優(yōu)的表現(xiàn)，能夠滿足太陽(yáng)能電池組件對(duì)背板材料的要求。

另，表1和2相應(yīng)的性能測(cè)試方法參照下列相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試；

導(dǎo)熱系數(shù)：測(cè)試方法參照astmd5470-2006《薄的熱導(dǎo)性固體電絕緣材料傳熱性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》。

局部放電：測(cè)試方法參照iec60270《局部放電標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試》。

反射率：測(cè)試方法參照astmd1003《透明塑料透光率和霧度試驗(yàn)方法》。

水汽透過(guò)率：測(cè)試方法參照gb/t26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定：紅外檢測(cè)器法》。

伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：測(cè)試方法參照gb/t13542.4-2009《電氣絕緣用薄膜(第4部分):聚酯薄膜》。

剝離強(qiáng)度：測(cè)試方法參照gb/t2792-2014《膠粘帶剝離強(qiáng)度的試驗(yàn)方法》。

最大初始功率：測(cè)試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設(shè)計(jì)鑒定和定型》，選擇60片多晶硅電池組件。

組件溫度：測(cè)試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設(shè)計(jì)鑒定和定型》。

組件功率：測(cè)試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設(shè)計(jì)鑒定和定型》，選擇60片多晶硅電池組件。

上述實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。