一種太陽能電池背板的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能技術領域，特別涉及一種太陽能電池背板。
【背景技術】
[0002] 近年來，作為綠色能源的代表，太陽能發電越來越受到人們的矚目。目前，太陽能 的應用主要是利用太陽發電組件將太陽能轉換成電能加以利用，太陽能發電組件主要由前 板、封裝材料、晶硅電池片、背板組成。太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對電池片起保 護和支撐作用。
[0003] 目前，主流的光伏組件及配套部件均基于直流端1000V的電壓要求設計和制 造的，現有的背板不能用于最大系統電壓1500V的太陽能發電系統，局部放電只能達到 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，通過提高背板的 整體厚度來達到提高背板的局放電壓，該方案制得的背板過厚導致后續加工困難；專利 CN200980159535. 0所述通過在背板的表面設置導電層控制表面電阻，在向背板厚度方向上 施加高電壓時，一部分電場能夠沿表面適當地導通、擴散，降低施加在背板厚度方向上的電 壓來提高整體背板的局放電壓，該方案在一定程度上達到提高背板局放電壓的目的，但是 單純的設置導電層并不能使得現有主流光伏背板達到耐局放電壓1500V的目的。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有技術的不足、提供一種太陽能背板，所述太陽能背板生 產工藝簡單、產品的耐局放電壓可達1500V，并且具有良好的水汽阻隔性和耐候性。
[0005] 本發明的目的是通過下述技術方案實現的： 一種太陽能電池背板，包括耐候層、基材層和聚烯烴層，所述聚烯烴層由聚烯烴組合物 經混合后擠出造粒，再通過流延或吹塑的方式制得；所述聚烯烴組合物的組成及質量份數 為： 聚烯烴樹脂70~90份 無機填料 10~30份 抗氧劑 0. 1~1份 光穩定劑 0. 1~1份； 所述無機填料由1〇%~1〇〇%中空無機填料和0~90%的實心無機填料組成； 所述無機填料經質量濃度小于20%的稀鹽酸洗滌，再用水沖洗后100~120Γ烘干；再 將質量濃度〇. 5%~1%的硅烷偶聯劑的酒精溶液加入到干燥的無機填料中，攪拌均勻至60~ 80°C烘干后得到； 上述太陽能電池背板，所述聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物或丙烯共聚物。
[0006] 上述太陽能電池背板，所述中空無機填料和實心無機填料為氧化鋁、二氧化鈦、二 氧化硅、氧化鋯、氧化鎂、玻璃、陶瓷質、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] 上述太陽能電池背板，所述中空無機填料平均粒徑為12~100nm，中空結構的壁厚 為 10 ~40nm。
[0008] 上述太陽能電池背板，所述基材層為聚對苯二甲酸乙二醇酯，厚度為100~ 400μm〇
[0009] 上述太陽能電池背板，所述耐候層為添加抗靜電處理劑的氟碳樹脂涂層或添加抗 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： 本發明通過改進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構的無機 填料，在不改變其與封裝EVA粘結性和耐候性的情況下，有良好的水汽阻隔性和耐候性，且 提高了太陽能電池背板的局放電壓，使其能耐1500V。
[0011] 本發明中的無機填料經預處理，改善了與聚烯烴樹脂的相容性，提高了填料在樹 脂中的分散性，使得填料的加入量提高，從而提高了太陽能電池背板的局放電壓。同時，添 加大量的無機填料，增強了界面粘結性能，從而提高了材料的力學性能，可以在填料表面形 成一層樹脂保護層，提高了無機填料的抗擠壓性能。
[0012] 本發明中通過對無機填料進行預處理，提高了無機填料在聚烯烴層組合物中的加 入量，并且通過優化中空填料與實心填料的比例，使太陽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，對于各種大規模地面電站來說，可以 明顯降低系統成本。一方面，直流側輸入電壓提高后，每串可連接更多組件，系統電壓提升 至IJ1500V可增加50%的組串長度，同時接到逆變器的直流纜線使用量減少，匯流箱逆變器的 數量也可相應減少，從而能夠有效降低系統端的成本；另一方面，電壓提高后，線損減少也 讓輸出電量增加，對提高投資收益大有幫助。
【具體實施方式】
[0013] 本發明太陽能背板，依次由聚烯烴層、基材層和耐候層構成；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，再通過流延或吹塑的方式 制得；所述聚烯烴組合物的組成及質量份數為：聚烯烴樹脂70~90份，無機填料10~30 份，抗氧劑〇. 1~1份，光穩定劑〇. 1~1份；所述無機填料由1〇%~1〇〇%中空無機填料和 0~90%的實心無機填料組成，所述的無機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劑的酒精溶液加入到干燥的無機填料中，攪拌均勻至 60~80°C烘干后使用；所述聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物或丙烯共聚物。
[0014] 本發明中的中空無機填料優選中空微球結構，材質優選氧化鋁、二氧化鈦、二氧化 硅、氧化鋯、氧化鎂、玻璃、陶瓷質、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，最優選為二氧化硅或二氧化鈦中的一種。中空無機填料平均粒徑為12-100nm，納米 級中空無機填料的加入使得聚烯烴生產過程中不會產生2次凝集，保證了聚烯烴層的穩定 性。中空無機填料的壁厚為10~40nm，若壁厚小于10nm，則填料的壁厚過薄，不能維持形 狀，壁厚大于40nm則對改善聚烯烴層的低介電率化效果不明顯。
[0015] 本發明無機填料的質量份為10~30,優選為15~30。質量份低于10,則改善無 機/有機材料的低介電率化效果不明顯，質量份高于30,則成本增加的同時影響聚烯烴層 與EVA的粘結性。
[0016] 本發明中無機填料由10~100%中空無機填料和0~90%的實心無機填料組成，中空 無機填料的用量小于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] 在分散有無機填料的無機/有機混合材料（即聚烯烴層）時，如果能夠降低無機填 料的介電率，就可以降低聚烯烴層的介電率。但是通常無機填料的介電率比有機材料高，很 難達到低介電率化。密度對材料的介電常數影響很大，降低密度可以使材料的介電常數接 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構的無機填料在材料中制造 空隙來降低材料的介電常數。但是具有中空微球結構的無機填料與聚烯烴樹脂不相容，同 時無機中空填料與樹脂混合時容易發生嚴重破碎，嚴重影響中空微球的密度調節作用，隨 著無機填料的添加還會影響最終聚烯烴層的拉伸強度和斷裂伸長率等力學性能。因此現有 技術中中空無機填料添加量過少且容易破碎或影響材料的力學性能。
[0018] 為了提高無機填料的加入量，特別是中空無機填料的加入量，本發明在使用前對 中空無機填料進行預處理。將無機填料先用質量分數低于20%的稀鹽酸洗滌，再用水沖洗 后在100~120°C下烘干；再將質量分數0. 5°/『1%的硅烷偶聯劑的酒精(分析純）溶液加入到 干燥的無機填料中，攪拌均勻后60~80°C烘干，處理完成。將干燥的無機填料加入聚烯烴 樹脂中并攪拌均勻。硅烷偶聯劑在無機填料表面發生化學偶聯反應，改善了其與聚烯烴樹 脂的相容性，有利于填料在樹脂中的分散，增強了界面粘結性能，從而提高了材料的力學性 能，同時在填料表面形成一層樹脂保護層，提高了無機填料的抗擠壓性能。
[0019] 本發明使用的硅烷偶聯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] 本發明使用的抗氧劑為2,6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3, 5-三級丁基-4-羥基 苯基）硫醚、四〔β_(3, 5-三級丁基-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] 本發明使用的光穩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] 本發明使用的耐候層為添加抗靜電處理劑的氟碳樹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] 本發明使用的抗靜電處理劑為聚環氧乙烷、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、含季銨鹽與馬來酸亞胺縮聚物的共聚物、羧基內銨鹽接 枝共具體、高分子電荷移動結合體中的一種或幾種。耐候層中添加抗靜電處理劑，能夠在耐 候層表面形成半導電層。當高電壓施加到背板的厚度方向上時，耐候層外的半導電層使得 受到的一部分電場沿表面疏導、擴散，因此能減少厚度方向上每單位體積所施加的電場。結 果即使施加高電壓時，也能抑制電場集中在絕緣性能差的部分，抑制部分局部放電的發生， 從而提高背板的局部放電起始電壓，達到提高局部放電電壓的目的。
[0024] 本發明提供的高局放電壓的太陽能背板，在基材的一側涂布添加抗靜電處理劑的 氟碳樹脂