太陽能電池背板的制備方法與流程
本發明涉及一種太陽能電池背板的制備方法，屬于光伏技術領域。
背景技術：
光伏發電是一種新能源，通過光伏效應可以將太陽能轉變為電能，可作替代傳統電能的綠色方案。光伏電池組件是由各種半導體元件組裝而成，普遍采用玻璃、電池硅片、eva、背板材料熱壓而成，因而必須加以保護以減少環境作用如濕氣、氧氣和紫外線帶來的影響和破壞。因此，具有優良的電氣絕緣性、層間粘結強度、耐候性、抗紫外性和阻濕性能的背板在光伏電池組件中發揮著重要的保護作用。
專利cn104231701a介紹了一種用于光伏組件的紅外散熱涂料及散熱光伏組件背板的制備方法。通過在環氧或者酚醛樹脂中加入炭黑來增加背板的散熱性，降低光伏組件的工作溫度，從而提高組件的輸入功率，降低了光伏發電成本。但其所用樹脂耐候性沒有氟樹脂強，炭黑導熱率也遠不如石墨烯。
專利cn103740192a公布了一種石墨烯改性的氟樹脂涂料。石墨烯的加入增強了涂料的機械性能和耐腐蝕性，可用于建筑、炊具、航海等領域。因為其產品配方未考慮用于太陽能背板涂料，仍有很多不足，無法滿足需求。
專利cn103182823a公布了一種太陽能電池背板及生產方法。利用改性聚氯乙烯來增加與pet層的粘附力。其工藝過于復雜。而通過石墨烯的摻雜，可以簡單有效地改善涂層粘附力。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種太陽能電池背板的制備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
本發明提供了一種太陽能電池背板的制備方法，其包括如下步驟：
將石墨烯類填料和樹脂切片混合均勻后，依次進行混煉、擠出、轉鼓定型和雙向拉伸，得到太陽能電池背板；
將所述太陽能電池背板的表面處理出低溫等離子體，利用涂料對太陽能電池背板的表面進行涂覆；
進行烘干固化，得到產品。
作為優選方案，所述石墨烯類填料為石墨烯或石墨烯改性產物。
作為優選方案，所述石墨烯改性產物選自氧化石墨烯、偶聯劑改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、陽離子表面活性劑改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯、溴代十六烷改性氧化石墨烯、溴代十八烷改性石墨烯、還原石墨烯中的至少一種。
作為優選方案，所述石墨烯類填料的添加量為樹脂切片重量的0.05～10％。
作為優選方案，所述氧化石墨烯的制備方法為hummers法。
作為優選方案，所述低溫等離子體的處理方法是利用5～15kv/m2的高頻高壓電暈對太陽能電池背板的表面進行處理。
作為優選方案，所述涂覆的方式為噴涂或滾涂，所述噴涂的壓力為0.1～0.3mpa。
作為優選方案，所述樹脂切片選自pet切片、pe切片、pc切片中的一種。
本發明中，pet基體的選擇有pet/fc01bk507，pet/cb608，pet/pt811，pet/ptx279，pet/wb-8816，pet/a02307，pet/7755，pet/a02306，pet/a06700，pet/a06300等薄膜級別的pet。
作為優選方案，所述石墨烯類填料包括石墨烯和/或石墨烯改性產物。
作為優選方案，所述石墨烯改性產物選自氧化石墨烯、偶聯劑改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、陽離子表面活性劑改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯、溴代十六烷改性氧化石墨烯、溴代十八烷改性石墨烯、還原石墨烯中的至少一種。
作為進一步優選方案，添加劑石墨烯的種類主要為氧化石墨烯，有機短鏈改性氧化石墨烯，有機長鏈改性氧化石墨烯，阻燃劑改性氧化石墨烯。其中有機短鏈改性劑的選擇有sds、sdbs、硅烷偶聯劑，鋁酸酯偶聯劑，鈦酸酯偶聯劑等表面活性劑或者偶聯劑。其中有機長鏈改性劑有聚陽離子表面活性劑，司班，吐溫等有機長鏈高分子表面活性劑。這些有機改性劑的加入一方面可以提高氧化石墨烯與pet基體相容性進而增加基體的機械性能，一方面有助于提高氧化石墨烯通過熔融復合在pet基體的分散性，進而在很低的添加量下便可以大幅度提高pet背底板的氣體和水的阻隔性能，抗紫外性能以及隔熱性能等綜合性能。其中阻燃性改性劑的選擇有多溴聯苯醚(四溴聯苯醚、五溴、六溴、八溴、十溴等)，al(oh)3，有機磷等。這些改性劑加入的主要目的主要是為了增加pet基體的阻燃性能，進而寬化并延長太陽能電池的使用溫度和壽命。
作為優選方案，所述氧化石墨烯的制備方法為hummers法或改進的hummers法，其中，改進的hummers法為：調控硫酸和高錳酸鉀的比例，在后期氧化過程中通過對氧化時間的進一步延長，從而省去前期的與氧化過程，大大節約了制備時間成本和原料成本。
作為優選方案，所述低溫等離子體的處理方法是利用5～15kv/m2的高頻高壓電暈對太陽能電池背板的表面進行處理。
作為優選方案，所述涂覆的方式為噴涂或滾涂，所述噴涂的壓力為0.1～0.3mpa。
作為優選方案，所述混煉的步驟中，是將石墨烯與樹脂切片在高速混煉機中預混2～10min，控制高速混煉機的轉速為8000～12000rpm；所述擠出的步驟中，控制螺桿的溫度為260～290℃，進料機的轉速為10～15rpm，主機的轉速為20～30rpm；所述轉鼓干燥的步驟中，控制干燥溫度為100～180℃，轉速為1～5rpm，真空度為20～50pa；所述雙向拉伸的步驟中，控制拉伸溫度為80～90℃，拉伸倍數為3～4倍，冷卻溫度為30～50℃，慢輥輥速為20～100m/min，中輥輥速為30～250m/min，快輥輥速為30～450m/min。
太陽能電池背板的制造原理為：以氧化石墨烯填料和pet切片為例，首先規模化制備氧化石墨烯，再對氧化石墨烯表面和結構進行修飾和優化；然后將處理后的改性氧化石墨烯與pet切片通過高速混煉機預混均勻，在高能沖擊作用下使得石墨烯均勻且充分地黏附在pet切片上，最后經過雙螺桿熔融擠出，通過螺桿的剪切和擠壓，石墨烯在被充分剝離的同時還可以使得pet分子很好的排列且纏繞在石墨烯片層上。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
1、本發明較于同類型專利最大的不同在于通過對pet切片的石墨烯改性，從根源上滿足了作為太陽能電池背底板pet基體所應該具有的熱穩定性，自清潔性能，抗老化性能，氣體/水阻阻隔性能，抗紫外性能，在36℃，80％rh測試環境下，水蒸氣透過率為0.008～0.13g/m2*d，相較于無添加石墨烯的pet薄膜提高了92％，在紫外燈經250kwh/m2的能量照射后，黃變值△b在0.02～0.18，相較于無添加石墨烯的pet薄膜提高了88％；
2、還擁有更加優異的機械強度，通過添加0.2wt.％的有機高分子改性氧化石墨烯后，其薄膜的拉伸斷裂強度平均提高了65％，基膜在100℃高溫蒸煮使斷裂伸長率衰減至10％，蒸煮時間20h；
3、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率達到了96％以上。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：
圖1為改性氧化石墨烯的tem照片；
圖2為改性氧化石墨烯復合膜的紫外吸收譜；
圖3為改性氧化石墨烯復合膜的抗菌效果展示。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
實施例1
本實施例涉及一種太陽能電池背板的制備，包括如下步驟：
1、規模化制備氧化石墨烯(優化hummers法規模化制備氧化石墨烯，洗滌3～5次后在酸性條件下超聲即可，簡化了洗滌過程，大幅降低了污染程度并降低了成本)；
優化后的hummers法制備氧化石墨烯的方法為：
1)460ml濃硫酸加入2l的燒杯中，冰浴溫度為0℃；
2)石墨粉加入，待分散均勻后加入60g的kmno4，期間溫度保持10℃以下；
3)升高溶液溫度至35℃，2h之后，再延長1.5h即可再加入920ml的蒸餾水(30ml等份加入保持溫度低于50℃，即分批次加入，每批次加入30ml)，攪拌2h后，加入2.8l蒸餾水，再加入50ml左右的h2o2，冒泡完全溶液成亮黃色；
4)放置一天后，移除上清液至廢液瓶，對剩余物多層沉降后再用10wt.％的鹽酸洗滌，最后置換至ph大于1即可。
2、超聲后的酸性氧化石墨烯分散液與改性劑(如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、磷酸酯偶聯劑，十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、溴代十二烷、溴代十六烷、溴代十八烷、十八烷基溴化銨、有咪唑啉、嗎啉胍類、三嗪類衍生物等)分子進行反應接枝，在酸性條件下催化上述改性劑在氧化石墨烯片上的接枝，一定溫度和時間后抽濾并多次洗滌后冷凍干燥即可；
本實施例制備的改性氧化石墨烯的tem照片如圖1所示，改性后的氧化石墨烯表面明顯附著有很多小點，直接證明改性有機鏈分子與氧化石墨烯片強的作用力和充分的改性效果。
3、將干燥好的定量的改性氧化石墨烯與pet切片按照0.05：100的重量比在預混機中高速混合2～15min，使得石墨烯完全黏附在pet切片上；
4、預混處理之后，將物料投入雙螺桿混煉機中，雙螺桿溫區溫度在260～290℃之間，進料速度在20～50g/min之間，螺桿速度在20～50rpm之間，擠出后經過冷卻轉鼓定型，最后雙向拉伸成膜。
本實施例制備的石墨烯-pet板材的紫外光透過測試圖譜如圖2所示，pet與改性氧化石墨烯復合后對紫外線有著極強的阻隔穿透效應，從而使得復合薄膜擁有極好的抗紫外性能。
抗菌測試結果如圖3所示，pet與改性氧化石墨烯復合后對大腸桿菌有著極為出色的抗菌能力。
實施例2
本實施例涉及一種太陽能電池背板的制備，包括如下步驟：
1、規模化制備氧化石墨烯(優化hummers法規模化制備氧化石墨，洗滌3～5次后在酸性條件下超聲即可，簡化了洗滌過程，大幅降低了污染程度并降低了成本)；
2、超聲后的酸性氧化石墨烯分散液與改性劑(如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、磷酸酯偶聯劑，十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、溴代十二烷、溴代十六烷、溴代十八烷、十八烷基溴化銨、有咪唑啉、嗎啉胍類、三嗪類衍生物等)分子進行反應接枝，在酸性條件下均有利用催化上述改性劑在氧化石墨烯片上的接枝，一定溫度和時間后抽濾并多次洗滌后冷凍干燥即可；
3、將干燥好的定量的改性氧化石墨烯與pc切片按照10:100的重量比在預混機中高速混合2～15min，使得石墨烯完全黏附在pet切片上；
4、預混處理之后，將物料投入雙螺桿混煉機中，雙螺桿溫區溫度在260～290℃之間，進料速度在20～50g/min之間，螺桿速度在20～50rpm之間，擠出后經過冷卻轉鼓定型，最后雙向拉伸成膜。
實施例3
本實施例涉及一種太陽能電池背板的制備，包括如下步驟：
1、規模化制備氧化石墨烯(優化hummers法規模化制備氧化石墨，洗滌3～5次后在酸性條件下超聲即可，簡化了洗滌過程，大幅降低了污染程度并降低了成本)；
2、超聲后的酸性氧化石墨烯分散液與改性劑(如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、磷酸酯偶聯劑，十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、溴代十二烷、溴代十六烷、溴代十八烷、十八烷基溴化銨、有咪唑啉、嗎啉胍類、三嗪類衍生物等)分子進行反應接枝，在酸性條件下均有利用催化上述改性劑在氧化石墨烯片上的接枝，一定溫度和時間后抽濾并多次洗滌后冷凍干燥即可；
3、將干燥好的定量的改性氧化石墨烯與pe切片按照5:100的重量比在預混機中高速混合2～15min，使得石墨烯完全黏附在pet切片上；
4、預混處理之后，將物料投入雙螺桿混煉機中，雙螺桿溫區溫度在260～290℃之間，進料速度在20～50g/min之間，螺桿速度在20～50rpm之間，擠出后經過冷卻轉鼓定型，最后雙向拉伸成膜。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
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