一種太陽(yáng)能電池背板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能電池背板。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，作為綠色能源的代表，太陽(yáng)能發(fā)電越來(lái)越受到人們的矚目。目前，太陽(yáng)能 的應(yīng)用主要是利用太陽(yáng)發(fā)電組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能加以利用，太陽(yáng)能發(fā)電組件主要由前 板、封裝材料、晶硅電池片、背板組成。太陽(yáng)能背板位于太陽(yáng)能電池板的背面，對(duì)電池片起保 護(hù)和支撐作用。
[0003] 目前，主流的光伏組件及配套部件均基于直流端1000V的電壓要求設(shè)計(jì)和制 造的，現(xiàn)有的背板不能用于最大系統(tǒng)電壓1500V的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，局部放電只能達(dá)到 1000 ~1200V。例如專利CN201110316402. 9、CN201120314438. 9 所述采用玻璃纖維布， 賦予背板高耐壓性能來(lái)提高背板的局放電壓，該方案中玻璃纖維布覆合工藝繁瑣、且玻璃 纖維布成本較高；專利：CN201320878102. 4所述采用增厚背板基材層，通過(guò)提高背板的 整體厚度來(lái)達(dá)到提高背板的局放電壓，該方案制得的背板過(guò)厚導(dǎo)致后續(xù)加工困難；專利 CN200980159535. 0所述通過(guò)在背板的表面設(shè)置導(dǎo)電層控制表面電阻，在向背板厚度方向上 施加高電壓時(shí)，一部分電場(chǎng)能夠沿表面適當(dāng)?shù)貙?dǎo)通、擴(kuò)散，降低施加在背板厚度方向上的電 壓來(lái)提高整體背板的局放電壓，該方案在一定程度上達(dá)到提高背板局放電壓的目的，但是 單純的設(shè)置導(dǎo)電層并不能使得現(xiàn)有主流光伏背板達(dá)到耐局放電壓1500V的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種太陽(yáng)能背板，所述太陽(yáng)能背板生 產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品的耐局放電壓可達(dá)1500V，并且具有良好的水汽阻隔性和耐候性。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種太陽(yáng)能電池背板，包括耐候?qū)?、基材層和聚烯烴層，所述聚烯烴層由聚烯烴組合物 經(jīng)混合后擠出造粒，再通過(guò)流延或吹塑的方式制得；所述聚烯烴組合物的組成及質(zhì)量份數(shù) 為： 聚烯烴樹(shù)脂70~90份 無(wú)機(jī)填料 10~30份 抗氧劑 0. 1~1份 光穩(wěn)定劑 0. 1~1份； 所述無(wú)機(jī)填料由1〇%~1〇〇%中空無(wú)機(jī)填料和0~90%的實(shí)心無(wú)機(jī)填料組成； 所述無(wú)機(jī)填料經(jīng)質(zhì)量濃度小于20%的稀鹽酸洗滌，再用水沖洗后100~120Γ烘干；再 將質(zhì)量濃度〇. 5%~1%的硅烷偶聯(lián)劑的酒精溶液加入到干燥的無(wú)機(jī)填料中，攪拌均勻至60~ 80°C烘干后得到； 上述太陽(yáng)能電池背板，所述聚烯烴樹(shù)脂為聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物或丙烯共聚物。
[0006] 上述太陽(yáng)能電池背板，所述中空無(wú)機(jī)填料和實(shí)心無(wú)機(jī)填料為氧化鋁、二氧化鈦、二 氧化硅、氧化鋯、氧化鎂、玻璃、陶瓷質(zhì)、碳素、硅酸鈉、煙道灰、硼酸鹽、磷酸鹽的聚合體中的 一種或幾種。
[0007] 上述太陽(yáng)能電池背板，所述中空無(wú)機(jī)填料平均粒徑為12~100nm，中空結(jié)構(gòu)的壁厚 為 10 ~40nm。
[0008] 上述太陽(yáng)能電池背板，所述基材層為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度為100~ 400μm〇
[0009] 上述太陽(yáng)能電池背板，所述耐候?qū)訛樘砑涌轨o電處理劑的氟碳樹(shù)脂涂層或添加抗 靜電處理劑的聚偏氟乙烯、聚氟乙烯或乙烯一四氟乙烯共聚物薄膜中的一種。
[0010] 有益效果： 本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)聚烯烴層組合物配方，特別是在聚烯烴層中添加具有中空結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī) 填料，在不改變其與封裝EVA粘結(jié)性和耐候性的情況下，有良好的水汽阻隔性和耐候性，且 提高了太陽(yáng)能電池背板的局放電壓，使其能耐1500V。
[0011] 本發(fā)明中的無(wú)機(jī)填料經(jīng)預(yù)處理，改善了與聚烯烴樹(shù)脂的相容性，提高了填料在樹(shù) 脂中的分散性，使得填料的加入量提高，從而提高了太陽(yáng)能電池背板的局放電壓。同時(shí)，添 加大量的無(wú)機(jī)填料，增強(qiáng)了界面粘結(jié)性能，從而提高了材料的力學(xué)性能，可以在填料表面形 成一層樹(shù)脂保護(hù)層，提高了無(wú)機(jī)填料的抗擠壓性能。
[0012] 本發(fā)明中通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行預(yù)處理，提高了無(wú)機(jī)填料在聚烯烴層組合物中的加 入量，并且通過(guò)優(yōu)化中空填料與實(shí)心填料的比例，使太陽(yáng)能電池背板的局放電壓可提高至 1500V以上。而使用1500V耐高壓組件以及配套部件，對(duì)于各種大規(guī)模地面電站來(lái)說(shuō)，可以 明顯降低系統(tǒng)成本。一方面，直流側(cè)輸入電壓提高后，每串可連接更多組件，系統(tǒng)電壓提升 至IJ1500V可增加50%的組串長(zhǎng)度，同時(shí)接到逆變器的直流纜線使用量減少，匯流箱逆變器的 數(shù)量也可相應(yīng)減少，從而能夠有效降低系統(tǒng)端的成本；另一方面，電壓提高后，線損減少也 讓輸出電量增加，對(duì)提高投資收益大有幫助。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明太陽(yáng)能背板，依次由聚烯烴層、基材層和耐候?qū)訕?gòu)成；所述聚烯烴層厚度為 100~300微米，所述聚烯烴層由聚烯烴組合物混合后擠出造粒，再通過(guò)流延或吹塑的方式 制得；所述聚烯烴組合物的組成及質(zhì)量份數(shù)為：聚烯烴樹(shù)脂70~90份，無(wú)機(jī)填料10~30 份，抗氧劑〇. 1~1份，光穩(wěn)定劑〇. 1~1份；所述無(wú)機(jī)填料由1〇%~1〇〇%中空無(wú)機(jī)填料和 0~90%的實(shí)心無(wú)機(jī)填料組成，所述的無(wú)機(jī)填料為用稀鹽酸洗滌，再用水沖洗后100~uor 烘干；再將一定比例濃度的硅烷偶聯(lián)劑的酒精溶液加入到干燥的無(wú)機(jī)填料中，攪拌均勻至 60~80°C烘干后使用；所述聚烯烴樹(shù)脂為聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物或丙烯共聚物。
[0014] 本發(fā)明中的中空無(wú)機(jī)填料優(yōu)選中空微球結(jié)構(gòu)，材質(zhì)優(yōu)選氧化鋁、二氧化鈦、二氧化 硅、氧化鋯、氧化鎂、玻璃、陶瓷質(zhì)、碳素、硅酸鈉、煙道灰、硼酸鹽、磷酸鹽的聚合體中的一種 或幾種，最優(yōu)選為二氧化硅或二氧化鈦中的一種。中空無(wú)機(jī)填料平均粒徑為12-100nm，納米 級(jí)中空無(wú)機(jī)填料的加入使得聚烯烴生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生2次凝集，保證了聚烯烴層的穩(wěn)定 性。中空無(wú)機(jī)填料的壁厚為10~40nm，若壁厚小于10nm，則填料的壁厚過(guò)薄，不能維持形 狀，壁厚大于40nm則對(duì)改善聚烯烴層的低介電率化效果不明顯。
[0015] 本發(fā)明無(wú)機(jī)填料的質(zhì)量份為10~30,優(yōu)選為15~30。質(zhì)量份低于10,則改善無(wú) 機(jī)/有機(jī)材料的低介電率化效果不明顯，質(zhì)量份高于30,則成本增加的同時(shí)影響聚烯烴層 與EVA的粘結(jié)性。
[0016] 本發(fā)明中無(wú)機(jī)填料由10~100%中空無(wú)機(jī)填料和0~90%的實(shí)心無(wú)機(jī)填料組成，中空 無(wú)機(jī)填料的用量小于10%則改善聚烯烴層的低介率化效果不明顯，用量越接近于100%則效 果越明顯。
[0017] 在分散有無(wú)機(jī)填料的無(wú)機(jī)/有機(jī)混合材料（即聚烯烴層）時(shí)，如果能夠降低無(wú)機(jī)填 料的介電率，就可以降低聚烯烴層的介電率。但是通常無(wú)機(jī)填料的介電率比有機(jī)材料高，很 難達(dá)到低介電率化。密度對(duì)材料的介電常數(shù)影響很大，降低密度可以使材料的介電常數(shù)接 近極限值1。目前常用的方法是在材料中引入含多孔或中空結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)填料在材料中制造 空隙來(lái)降低材料的介電常數(shù)。但是具有中空微球結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)填料與聚烯烴樹(shù)脂不相容，同 時(shí)無(wú)機(jī)中空填料與樹(shù)脂混合時(shí)容易發(fā)生嚴(yán)重破碎，嚴(yán)重影響中空微球的密度調(diào)節(jié)作用，隨 著無(wú)機(jī)填料的添加還會(huì)影響最終聚烯烴層的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能。因此現(xiàn)有 技術(shù)中中空無(wú)機(jī)填料添加量過(guò)少且容易破碎或影響材料的力學(xué)性能。
[0018] 為了提高無(wú)機(jī)填料的加入量，特別是中空無(wú)機(jī)填料的加入量，本發(fā)明在使用前對(duì) 中空無(wú)機(jī)填料進(jìn)行預(yù)處理。將無(wú)機(jī)填料先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于20%的稀鹽酸洗滌，再用水沖洗 后在100~120°C下烘干；再將質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5°/『1%的硅烷偶聯(lián)劑的酒精(分析純）溶液加入到 干燥的無(wú)機(jī)填料中，攪拌均勻后60~80°C烘干，處理完成。將干燥的無(wú)機(jī)填料加入聚烯烴 樹(shù)脂中并攪拌均勻。硅烷偶聯(lián)劑在無(wú)機(jī)填料表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)，改善了其與聚烯烴樹(shù) 脂的相容性，有利于填料在樹(shù)脂中的分散，增強(qiáng)了界面粘結(jié)性能，從而提高了材料的力學(xué)性 能，同時(shí)在填料表面形成一層樹(shù)脂保護(hù)層，提高了無(wú)機(jī)填料的抗擠壓性能。
[0019] 本發(fā)明使用的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三 (β-甲氧乙氧基）硅烷、γ-縮水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三 甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅烷、γ-巰丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基-三甲氧 基硅烷中的一種。
[0020] 本發(fā)明使用的抗氧劑為2,6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚、雙（3, 5-三級(jí)丁基-4-羥基 苯基）硫醚、四〔β_(3, 5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基）丙酸〕季戊四醇酯、硫代二丙酸雙酯中 的一種或幾種。
[0021] 本發(fā)明使用的光穩(wěn)定劑為鄰羥基苯甲酸苯酯、2-(2ζ-羥基-5ζ-甲基苯基)苯并 三氮唑、2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、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、單苯甲酸間苯二酚酯、2,2'-硫 代雙（4-叔辛基酚氧基）鎳、三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亞磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2，2， 6,6_四甲基哌啶、2,4,6_三（2,正丁氧基苯基）-1，3,5_三嗪、六甲基磷酰三胺中的一種 或幾種。
[0022] 本發(fā)明使用的耐候?qū)訛樘砑涌轨o電處理劑的氟碳樹(shù)脂涂層或添加抗靜電處理劑 的聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯一四氟乙烯共聚物薄膜中的一種。
[0023] 本發(fā)明使用的抗靜電處理劑為聚環(huán)氧乙烷、聚醚指酰胺、聚醚酰胺亞胺、含季銨鹽 與甲基丙烯酸酯縮聚物的共聚物、含季銨鹽與馬來(lái)酸亞胺縮聚物的共聚物、羧基內(nèi)銨鹽接 枝共具體、高分子電荷移動(dòng)結(jié)合體中的一種或幾種。耐候?qū)又刑砑涌轨o電處理劑，能夠在耐 候?qū)颖砻嫘纬砂雽?dǎo)電層。當(dāng)高電壓施加到背板的厚度方向上時(shí)，耐候?qū)油獾陌雽?dǎo)電層使得 受到的一部分電場(chǎng)沿表面疏導(dǎo)、擴(kuò)散，因此能減少厚度方向上每單位體積所施加的電場(chǎng)。結(jié) 果即使施加高電壓時(shí)，也能抑制電場(chǎng)集中在絕緣性能差的部分，抑制部分局部放電的發(fā)生， 從而提高背板的局部放電起始電壓，達(dá)到提高局部放電電壓的目的。
[0024] 本發(fā)明提供的高局放電壓的太陽(yáng)能背板，在基材的一側(cè)涂布添加抗靜電處理劑的 氟碳樹(shù)脂