一種圖案化功率增益型太陽能背板材料的制作方法

一種圖案化功率增益型太陽能背板材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種圖案化功率增益型太陽能背板材料，該背板材料由圖案層、中間層、耐候層構成，所述中間層在250?300℃熔融加工、流延成膜、雙向拉伸制得，耐候層在60?260℃下采用擠出、流延或濕法涂布制得，圖案層在60?300℃熔融擠出流延到中間層后先經過機械印花再經過熱固化、輻射固化、微波固化中的一種或多種方式進行定型制得。本發明制得的背板材料在可見光及短波近紅外區域的反射率超過90％，高的反射率對于太陽能組件的發電功率具有很大的增益，同時還具有良好的水汽阻隔性、絕緣性和長期耐候性。本發明圖案制備簡便，反射率提升明顯，產品綜合性能穩定，與太陽能組件內部材料的相容性好，利于組件制備工藝的簡化。
【專利說明】
一種圖案化功率増益型太陽能背板材料
技術領域
[0001] 本發明屬于光伏封裝材料領域，涉及一種圖案化功率增益型太陽能背板材料。
【背景技術】
[0002] 隨著工業的發展，石化煤炭等不可再生資源的日益枯竭，環境污染的加劇尋求一 種可再生利用的清潔能源已是當今社會的熱點，而太陽能資源取之不盡，用之不竭，只要有 光照的地方就可以使用光伏發電系統，不受地域、海拔等因素的限制。太陽能光伏發電組件 是由玻璃表層，EVA膠膜，硅電池片，EVA膠膜，背板五大部分層壓而成。對于太陽能發電的最 重要元器件一一電池片而言，其發電機理是基于硅半導體界面的光生伏特效應而將太陽光 的能量轉變為電能的過程，因而增強電池片表面接觸到的太陽光的強度，將會對光伏組件 的發電產生很大的增益。
[0003] 對于背部的太陽能背板材料，提高其對太陽光的反射率，即相當于增強了照射到 電池片表面的太陽光強度，將是一種有效的增強太陽能組件發電效率的方法。我公司已經 授權的公開號為CN101645465A的發明專利提供了一種通過添加高反射填料制備光伏背板 的方法，可以制得具有較高反射率同時與EVA具有高粘結強度的背板產品。公開號為 CN204315600U的實用新型專利中，解析了反射層厚度和圖案結構等因素對反射率的影響程 度，并通過對背板反射內層采取表面圖案化等處理手段進一步提高了背板的光反射率。公 開號為102664204A的發明專利提供了一種添加高反射填料制備光伏背板的方法，是一種具 有較好耐磨性和反射率的太陽能電池背板。由于太陽能組件對其背板材料耐候性的超過要 求，很難達到既具有合理的組成體系又能夠配合合理的圖案化兩者共同作用，使太陽能背 板的反射率進一步提尚的方案。
[0004] 因此，開發出一類具有高的穩定的反射率，又能在絕緣性、阻水性、與內部封裝材 料的粘結性、機械性和長期耐老化性能等方面表現優異，同時制備工藝簡便的太陽能背板 材料是降低太陽能發電成本急需解決的問題。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種圖案化功率增益型太陽能背 板材料，該種背板不僅具有很高的穩定的反射率，在絕緣性、阻水性以及與內部封裝材料的 粘結性能、機械性能、耐老化性能等方面均具有優異的長期穩定性。
[0006] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種圖案化功率增益型太陽能電池背 板材料，依次由圖案層、中間層、耐候層組成;所述圖案層包括基體以及基體上一體形成的 若干呈均勾排布的凸起，所述基體的厚度為l〇um~500um,所述凸起的橫截面為等腰三角 形，所述等腰三角形的底邊邊長為a = 2d/tana，其中，d為底面等腰三角形的高，α為等腰三 角形的的底角，d = 4Um-40〇Um，V4〈a〈V2;相鄰凸起之間的距離與等腰三角形的底邊邊長 相等;所述圖案層由質量分數為50%~95 %的第一主體樹脂、0.001 %~10%的助劑A、1 % ~40 %的填料A、0~0.1 %的紫外吸收劑、0~0.1 %的光穩定劑、0.001 %~0.1 %的抗熱氧 老化劑、0.0001%~5%的引發劑組成;所述第一主體樹脂為丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、 辛烯、壬烯、癸烯、降冰片烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種單體與乙烯按照 任意配比共聚而成稀經共聚物;所述中間層厚度為50~500μηι，由質量分數為60 %~95 %的 第二主體樹脂、0~35%的填料Β、0~1 %的紫外吸收劑、0~1 %的光穩定劑、0.01 %~8%的 水解穩定劑、0.001%~5%的抗熱氧老化劑組成;所述第二主體樹脂由聚對苯二甲酸乙二 醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯中的一種或多種 按照任意配比組成;所述耐候層厚度為5~50μπι，由質量分數為50%~100%的含氟樹脂、0 ~35%的填料Β、0~40%的助劑Β組成;所述含氟樹脂由聚單氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯 乙烯、聚四氟乙烯、單氟乙烯-乙烯基醚共聚物、單氟乙烯-乙烯酯共聚物、偏氟乙烯-乙烯 醚、偏氟乙烯-乙烯酯、三氟氯乙烯-乙烯醚、三氟氯乙烯-乙烯酯、四氟乙烯-乙烯醚、四氟乙 烯-乙烯酯中的一種或多種按照任意配比組成。
[0007] 進一步地，所述填料Α由5~30 %的粒徑在lum~40um范圍的球狀的氧化鋅、碳酸 鈣、硫酸鋇、硅酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、云母粉、滑石粉、煅燒高嶺土、蒙脫土中的一種或 幾種與5~30%的粒徑在1 um~50um范圍的球狀的玻璃微珠、陶瓷微珠中的一種與40%~ 90 %的粒徑在0.2um~1. Oum范圍的金紅石型鈦白粉混合而成;所述填料B由下列之一或幾 種按照任意配比組成的混合物:滑石粉、煅燒高嶺土、蒙脫土、云母粉、鈦白粉、氧化鋅、碳酸 鈣、硫酸鋇、硅酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、抗劃粉、玻璃纖維粉、陶瓷微珠、碳化硅、銅鉻黑、 鐵絡黑、炭黑。
[0008] 進一步地，所述圖案層的第一主體樹脂的起始熔融溫度在140°c~250°C范圍，熔 點在150 °C~250 °C范圍；所述功率增益型層的第一主體樹脂的熔點在20 °C~150 °C范圍，常 壓190 °C的熔融指數在0.1~30范圍。
[0009] 進一步地，所述助劑A由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物:硅烷接枝聚 乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乙烯、丙烯酰胺接枝聚乙烯、3-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲基氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基 三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨乙基-3-氨丙基)三甲氧基硅烷、3-(2,3_環氧丙氧)丙基 甲基二乙氧基硅烷、三烯丙基異氰脲酸酯、N，N'-(1，3-亞苯基)二馬來酰亞胺、丙氧化三羥 甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、N，N'_間苯基雙馬來酰亞胺、鄰苯二甲酸 二烯丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯;所述助劑B為下列之 一或幾種按照任意配比組成的混合物:六亞甲基二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯 預聚物、異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯預聚物、氫化苯二亞甲基異氰酸 酯三聚體、氫化苯二亞甲基異氰酸酯預聚物、甲醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂、丁醚化多羥甲 基三聚氰胺樹脂、混醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂。
[0010] 進一步地，所述紫外吸收劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物：2_羥 基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯甲酮、2，2，4-三羥基 二苯甲酮、2-(2'_羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2-(2'_羥基-3'，5'_ 二叔丁基-5 ' -甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、3-[ 3-( 2-H-苯并三唑-2-基)-4-羥基-5-叔丁 基苯基]-丙酸-聚乙二醇酯、2- (2 ' -羥基-5 ' -叔辛基)-苯并三唑、2，2 ' -亞甲基-(6- (2H-苯 并三唑）-4-叔辛基)苯酚、2- (2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、2-( 2 ' -羥基-5 叔辛基苯基)苯并三唑、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_ [2_羥基_3_十二烷氧基丙基]氧基]_2_羥基苯基]_4，6_雙(2，4_二甲基苯基)_1，3，5_ 三嗪、2-[ 4-[ 2-羥基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羥基苯基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3,5-三嗪;所述光穩定劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物 :雙（1，2,2,6,6_ 五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/單（1，2,2,6,6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯復配物、雙(2,2， 6,6_四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1，1，3,3_四甲基丁基)氨基]]-1，3,5-三嗪-2， 4-[(2,2,6,6，-四甲基-哌啶基)亞氨、雙（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、 2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1 -哌啶乙醇)酯、N-(2-乙氧基苯基）-N'-(4-乙基苯基）乙二酰胺、N-(4-苯甲酸乙酯）-N'，N'_(甲基，苯基）甲 脒;所述抗熱氧老化劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物：四（3,5_二叔丁基- 4- 羥基)苯丙酸季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯、，2'-亞甲 基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）、1，3,5_三甲基_2,4,6_三(3,5_二叔丁基-4-羥基芐基)苯、 2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚、4,4'_二異丙苯基二苯胺、β-十二烷基硫代丙酸季戊四醇酯、三 乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二 甲基苯甲基)-1，3,5_三嗪-2,4,6-(1!1，3!1，5!1)-三酮、亞磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、雙 (2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙（2，6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷 酸酯、3，9_雙十八烷氧基_2，4，8，10-四氧_3，9_二憐螺環[5.5]十一燒、9，10-二氛-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、4,4'_對開異丙基二苯基C12-15-醇亞磷酸酯;所述引發劑由下列之 一或幾種按照任意配比組成的混合物：偶氮二異丁腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化苯甲 酰、2,5_二甲基-2,5-雙（苯甲酰過氧)-己烷、3,3-雙（叔丁基過氧）丁酸乙酯、鄰，鄰-叔戊 基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過氧化碳酸酯、鄰， 鄰-叔丁基-鄰-(2-乙基己基)_單-過氧化碳酸酯、正丁基4,4_二(過氧化叔丁基)戊酸酯、2， 5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)-己烷;所述水解穩定劑由下列之一或幾種按照任意配比組 成的混合物:碳化二亞胺類水解穩定劑、噁唑啉類水解穩定劑、環氧類水解穩定劑。
[0011]進一步地，所述中間基體層的表面改性為采用等離子改性、粗化、底涂中的一種或 幾種方法在表面進行的0 · lum~15um的改性。
[0012]進一步地，所述中間層在250-300°C熔融加工、流延成膜、雙向拉伸制得，耐候層在 60-260 °C下采用擠出、流延或濕法涂布制得，圖案層在60-300 °C熔融擠出流延到中間層后 先經過機械印花再經過熱固化、輻射固化、微波固化中的一種或多種方式進行定型制得。
[0013] 本發明所用原料均可市購獲得。
[0014] 本發明的有益效果主要體現在:本發明通過簡便、穩定的生產工藝，制作出一種圖 案化功率增益型太陽能背板材料;該種背板不僅具有很高的反射率，對于光伏組件的發電 效率的提升具有很大增益，同時反射率的衰減較低，有利于功率增益效果的長期穩定性。在 局部放電電壓、阻水性、以及與內部封裝材料的粘結性、機械性能以及耐候性等方面也具有 很好的可調控性和長期可靠性，可以適應不同規模的太陽能電站的絕緣性要求，為光伏組 件中內部其他材料的長期穩定性提供了保障。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明背板材料的結構示意圖；其中，1是中間層，2是耐候層，3是圖案層；
[0016] 圖2為本發明背板材料的截面圖；
[0017] 圖3為本發明背板材料的光路圖；
[0018] 圖4為本發明背板材料圖案層擠出所用花輥的結構示意圖；
[0019] 圖5為圖4所示的花輥的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明的保護范圍不僅局限于實施 例。
[0021] 需要說明的是，太陽能背板的各項性能指標是通過以下的方法來進行測定的：
[0022] 1.反射率
[0023] 測試方法參照標準ASTM D1003《透明塑料透光率和霧度試驗方法》中帶積分球的 有分光光度計方法。
[0024] 測試儀器:紫外可見光分光光度計。
[0025] 測試條件：400nm ~1200nm。
[0026] 2.局部放電電壓
[0027] 測試方法參照標準IEC 61730《光伏(PV)組件安全鑒定》。
[0028] 試樣尺寸：100mm* 100mm。
[0029] 測試條件:升壓速率20-100V/s。
[0030] 3.拉伸強度和斷裂伸長率
[0031 ]測試方法參照標準GB/T 13542.2《電氣絕緣用薄膜》。
[0032] 試樣尺寸：200mm* 15mm。
[0033] 拉伸速度：100mm/min。
[0034] 4.層間剝離強度
[0035]測試方法參照標準GB/T2790《膠粘劑180°剝離強度試驗方法撓性材料對剛性材 料》。
[0036] 試樣尺寸:200mm* 15mm。
[0037] 拉伸速度：100mm/min。
[0038] 5.背板/EVA剝離強度
[0039]測試方法參照標準GB/T2790《膠粘劑180°剝離強度試驗方法撓性材料對剛性材 料》。
[0040]試樣尺寸:300mm* 10mm。
[0041 ]拉伸速度：100mm/min。
[0042] 6.恒定耐濕熱老化性能
[0043] 測試方法參照標準GB/T2423.3《高低溫濕熱試驗方法》。
[0044] 試驗條件:+85 °C，相對濕度85 %。
[0045] 試驗前、后對試樣黃變指數（Δ YI)按國標GB 2409《塑料黃色指數試驗方法》測定。
[0046] 7.水汽透過率
[0047]測試方法參照標準ASTM F1249《用調制紅外線傳感器測定塑料膜和薄板水蒸汽透 過性的試驗方法》。
[0048] 試驗條件:+40°C，相對濕度100%。
[0049] 8.最大功率
[0050] 測試方法參照標準IEC61215《地面用晶體硅光伏組件一設計鑒定和定型》。
[0051] 樣品尺寸:常州天合多晶硅電池片，60片組件。
[0052] 試驗條件:Μ 1.5,輻照度 1000W/m2，+25°C，50%RH。
[0053] 實施例1:
[0054] 背板制造過程如下：
[0055]首先，中間層配料為聚對苯二甲酸乙二醇酯（美國杜邦公司）60wt%，鈦白粉R902 (美國杜邦公司）35wt%，水解穩定劑苯基縮水甘油醚(弘裕化工有限公司）4wt%，抗熱氧老 化劑2'-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）（德國巴斯夫公司）lwt%。混合均勻后，在250-300 °C熔融加工。
[0056]圖案層的配料為乙烯-丙烯共聚物（美國陶氏化學公司）50wt%，3_(甲基丙烯酰 氯）丙基三甲基氧基硅烷(沙多瑪公司）4.9wt%和甲基丙烯酸羥乙酯（沙多瑪公司）4wt%， 片狀濕法云母粉(豐碩化工有限公司）5wt%，陶瓷微珠(金剛新材料股份有限公司）10wt%， 鈦白粉R706(美國杜邦)25wt%，紫外吸收劑2-[4-[2_羥基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羥 基苯基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪(德國巴斯夫公司）0.05wt %，光穩定劑2， 2,6,6_四甲基-4-哌啶硬脂酸酯(德國巴斯夫公司）0.03wt%，抗熱氧老化劑四（3,5_二叔丁 基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯(德國巴斯夫公司）0.02wt%，引發劑2,5_二甲基-2,5-雙(苯 甲酰過氧)_己烷(青島榮基化工有限公司）lwt%。將原料混合均勻，在90-130 °C溫度下熔融 加工。
[0057]兩層流延膜經共擠設備，制得由500微米的中間層和15微米的圖案層(其中等腰三 角形高度d = 5μπι，如圖2所示)組成的共擠。
[0058]所述圖案層上的花紋可以由本領域常用的機械印花(使用如圖4-5所示帶花紋滾 軸），再經紫外或者輻射固化成型制備得到，方法不限于此。
[0059]然后，在經過等離子處理后的中間層的另一面棒涂5微米厚的耐候涂料。耐候層涂 料配料為氟樹脂41041 (長興化學）50wt %，ΜΑ100(三菱化學）10wt %，交聯劑六亞甲基二異 氰酸酯三聚體（德國拜耳公司）25wt%和六亞甲基二異氰酸酯預聚物（德國拜耳公司） 15wt%。將原料混合均勻，在60°C固化。制得一種太陽能背板，其結構如圖1所示。
[0060]如圖2所示圖案層，側面與底面的夾角a = V3,直三棱柱截面為等腰三角形，其高 度為d = 5ym，則相對應的& = 5.77以111沁=5.77以111，圖案層厚度為15以111，中間層厚度為50(^111， 耐候層厚度為5μπι。上述尺寸能夠很好的滿足反射層的需要，實現高反射效果。
[0061 ]參見圖3所不的光路圖，光在AB，BC，⑶面上的反射情況如圖所不。假設入射光垂直 射向背板，光線照射到背板上以后，能夠按照與入射光平行的方向形成鏡面反射，但反射的 面積與平面相比大大增加，因此能夠有效的提高背板的反射率。
[0062] 實施例2:
[0063] 背板制造過程如下：
[0064]首先，中間層配料為聚對苯二甲酸丁二醇酯（美國杜邦公司）95wt%，紫外吸收劑 2-(4,6-雙(2,4_二甲基苯基)-1，3,5_三嗪-2-基)-5-辛氧基酚(德國巴斯夫公司）lwt%，光 穩定劑2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯（臺灣雙鍵化學公司）lwt %，水解穩定劑P400(德 國萊茵化學公司）2.5wt%，抗熱氧老化劑三乙二醇醚-二（3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基） 丙酸酯（臺灣永光化學公司）ο. 5wt %。混合均勻后，在250-300°C熔融加工。
[0065]圖案層的配料為乙烯-丙烯共聚物(荷蘭立安德巴塞爾公司）85wt%，甲基丙烯酸 縮水甘油酯接枝聚乙烯(沙多瑪公司）5wt%和聚乙二醇單甲基丙烯酸酯(莊園化工有限公 司）5wt %，片狀滑石粉(創宇化工有限公司）lwt %，玻璃微珠(美國3M公司）0.6wt %，鈦白粉 Rl〇3(美國杜邦)3.0999wt%，紫外吸收劑2,2'_亞甲基-(6-(2H-苯并三唑)-4-叔辛基)苯酚 (臺灣永光化學公司)〇. lwt %，光穩定劑2雙（1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸 酯（臺灣永光化學公司）〇. lwt%，抗熱氧老化劑三乙二醇醚-二（3-叔丁基-4-羥基-5-甲基 苯基)丙酸酯（德國巴斯夫公司）〇.lwt%，引發劑正丁基4,4_二(過氧化叔丁基)戊酸酯（青 島榮基化工公司）〇.〇〇〇lwt%。將原料混合均勻，在190-250°C溫度下熔融加工。
[0066]兩層流延膜經共擠設備，制得由300微米的中間層和50微米的圖案層(其中等腰三 角形高度d = 1 Ομπι，如圖2所示)組成的共擠。
[0067]所述圖案層上的花紋可以由本領域常用的機械印花（使用如圖4所示帶花紋滾 軸），再經紫外或者輻射固化成型制備得到，方法不限于此。
[0068]然后，在經過磨砂粗化處理后的中間層的另一面，輥涂50微米厚的耐候層涂料。耐 候層涂料配料為氟樹脂LF200(日本旭硝子)75wt %，鈦白粉TR81 (美國亨斯曼公司）13wt %， 交聯劑異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(德國拜耳公司）7wt%和混醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂 (茂嘉化工公司）5wt%。將原料混合均勻，在180°C固化。制得一種太陽能背板。
[0069]如圖2所示圖案層，側面與底面的夾角α = 73?/18,直三棱柱截面為等腰三角形，其 高度為d = 10ym，則相對應的a=ll .55ym，b=ll .55μηι，圖案層厚度為50μηι，中間層厚度為 300μηι，耐候層厚度為50μηι。
[0070] 實施例3:
[0071] 背板制造過程如下：
[0072]首先，中間層配料為聚對萘二甲酸乙二醇酯（臺灣長春)70wt%，玻璃纖維粉(纖谷 科技有限公司）21wt%，紫外吸收劑2-[4-[2_羥基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羥基苯 基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪（臺灣雙鍵化學公司）0.54wt %，光穩定劑2，2， 6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯（臺灣雙鍵化學公司）0.459wt %，7K解穩定劑I型(德國萊茵化 學)8wt%，抗熱氧老化劑3,9_雙十八烷氧基-2,4,8，10-四氧-3,9-二磷螺環[5.5]^烷 (南京恒橋化學公司）〇.〇〇lwt%。混合均勻后，在250-300°C熔融加工。
[0073]圖案層的配料為乙烯-辛烯共聚物（臺灣福聚化工公司）89wt%，馬來酸酐接枝聚 乙烯(沙多瑪公司）3wt%和三烯丙基異氰脲酸酯(莊園化工有限公司）1.8wt%，片狀氧化鋅 (創宇化工有限公司）0.1 wt %，氧化鋁(南京天行新材料有限公司）0. lwt %，鈦白粉CR-60-2 (日本石原公司）〇. 8wt%，紫外吸收劑2-(4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚(德國巴斯夫公司）〇.lwt%，光穩定劑聚丁二酸(4-羥基_2,2,6,6_四甲基-1-哌啶 乙醇）酯（德國巴斯夫公司）〇. 〇99wt %，抗熱氧老化劑β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸 正十八碳醇酯（臺灣雙鍵化學公司）〇.〇〇lwt%，引發劑鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過氧 化碳酸酯(青島榮基化工有限公司）5wt %。將原料混合均勻，在60-90°C溫度下熔融加工。 [0074]兩層流延膜經共擠設備，制得由50微米的中間層和400微米的圖案層(其中等腰三 角形高度d = 20μπι，如圖2所示)組成的共擠。
[0075]所述圖案層上的花紋可以由本領域常用的機械印花(使用如圖4-5所示帶花紋滾 軸），再經紫外或者輻射固化成型制備得到，方法不限于此。
[0076]然后，在經過底涂15微米的醇酸聚酯底漆處理的中間層的另一面，熱貼30微米厚 的耐候層氟樹脂膜。耐候層氟樹脂膜配料為聚單氟乙烯(杜邦公司）l〇〇wt%，在200-260°C 熔融擠出流延到底漆上。制得一種太陽能背板。
[0077]如圖2所示圖案層，側面與底面的夾角α = 53?/18,直三棱柱截面為等腰三角形，其 高度為(1 = 2(^111，則相對應的3 = 33.56以111沁=33.56以111，圖案層厚度為40(^111，中間層厚度為 50μηι，耐候層總厚度為45μηι。
[0078]比較例1:
[0079] 背板制造過程如下：
[0080]首先，中間層配料為聚對苯二甲酸乙二醇酯（美國杜邦公司）60wt%，鈦白粉R902 (美國杜邦公司）35wt%，水解穩定劑苯基縮水甘油醚(弘裕化工有限公司）4wt%，抗熱氧老 化劑2'-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）（德國巴斯夫公司）lwt%。混合均勻后，在250-300 °C熔融加工。
[0081] 圖案層（不進行圖案化）的配料為乙烯-丙烯共聚物（美國陶氏化學公司）50wt%， 3_(甲基丙烯酰氯)丙基三甲基氧基硅烷(沙多瑪公司）4.9wt%和甲基丙烯酸羥乙酯（沙多 瑪公司）4wt%，片狀濕法云母粉(豐碩化工有限公司）5wt%，陶瓷微珠(金剛新材料股份有 限公司）l〇wt %，鈦白粉R706(美國杜邦)25wt %，紫外吸收劑2-[4-[2-羥基-3-十二烷氧基 丙基]氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙（2,4-二甲基苯基）-1，3,5_三嗪（德國巴斯夫公司） 0.05wt%，光穩定劑2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯(德國巴斯夫公司）0.03wt%，抗熱氧 老化劑四（3,5_二叔丁基-4-羥基）苯丙酸季戊四醇酯(德國巴斯夫公司）0.02wt%，引發劑 2,5_二甲基-2,5-雙(苯甲酰過氧)-己烷(青島榮基化工有限公司）lwt%。將原料混合均勻， 在90-130°C溫度下熔融加工。
[0082] 兩層流延膜經共擠設備，制得由500微米的中間層和15微米的圖案層組成的共擠 膜。
[0083] 然后，在經過等離子處理后的中間層的另一面棒涂5微米厚的耐候涂料。耐候層涂 料配料為氟樹脂41041 (長興化學）50wt %，MA100(三菱化學）10wt %，交聯劑六亞甲基二異 氰酸酯三聚體（德國拜耳公司）25wt%和六亞甲基二異氰酸酯預聚物（德國拜耳公司） 15wt %。將原料混合均勻，在60 °C固化。制得一種太陽能背板。
[0084] 比較例2:
[0085] 背板制造過程如下：
[0086]首先，中間層配料為聚對苯二甲酸丁二醇酯（美國杜邦公司）95wt%，紫外吸收劑 2-(4,6-雙(2,4_二甲基苯基)-1，3,5_三嗪-2-基)-5-辛氧基酚(德國巴斯夫公司）lwt%，光 穩定劑2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯（臺灣雙鍵化學公司）lwt %，水解穩定劑P400(德 國萊茵化學公司）2.5wt%，抗熱氧老化劑三乙二醇醚-二（3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基） 丙酸酯（臺灣永光化學公司）〇. 5wt %。混合均勻后，在250-300°C熔融加工。
[0087]圖案層（不進行圖案化）的配料為乙烯-丙烯共聚物（荷蘭立安德巴塞爾公司） 85wt%，甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乙烯(沙多瑪公司）5wt%和聚乙二醇單甲基丙烯酸 酯(莊園化工有限公司）5wt%，片狀滑石粉(創宇化工有限公司）lwt%，玻璃微珠(美國3M公 司）0.6wt %，鈦白粉R103(美國杜邦）3.0999wt %，紫外吸收劑2，2 ' -亞甲基-(6-(2H-苯并三 唑)-4-叔辛基)苯酚（臺灣永光化學公司）〇. lwt%，光穩定劑2雙（1-辛氧基-2，2，6，6-四甲 基-4-哌啶基)癸二酸酯（臺灣永光化學公司）0. lwt%，抗熱氧老化劑三乙二醇醚-二（3-叔 丁基-4-羥基-5-甲基苯基）丙酸酯（德國巴斯夫公司）0. lwt%，引發劑正丁基4，4-二(過氧 化叔丁基)戊酸酯(青島榮基化工公司）〇.〇〇〇lwt%。將原料混合均勻，在190-250°C溫度下 熔融加工。
[0088]兩層流延膜經共擠設備，制得由300微米的中間層和50微米的圖案層組成的共擠 膜。
[0089]然后，在經過磨砂粗化處理后的中間層的另一面，輥涂50微米厚的耐候層涂料。耐 候層涂料配料為氟樹脂LF200(日本旭硝子)75wt %，鈦白粉TR81 (美國亨斯曼公司）13wt %， 交聯劑異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(德國拜耳公司）7wt%和混醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂 (茂嘉化工公司）5wt%。將原料混合均勻，在180°C固化。制得一種太陽能背板。
[0090] 比較例3:
[0091] 市場上購得光伏背板FFC-JW40，結構為FFC/PET/FFC，厚度410微米。
[0092]對實施例1、2、3制得的一種圖案化功率增益型背板以及比較例1、2、3的背板進行 性能檢測，結果如表1所示。
[0093]表1:制得的太陽能背板的性能參數 [0094]
[0095]
[0096] 由表中數據可知，本發明圖案化功率增益型太陽能背板，具有很高且穩定的反射 率，在功率方面表現出明顯的增益。在局部放電電壓方面具有很好的可調控性，可以適應不 同規模的太陽能電站的絕緣性要求，還大大提高了傳統背板的阻水性能，為光伏組件中內 部其他材料的長期穩定性提供了保障，同時在與內部封裝材料的粘結性、機械性能以及耐 候性等方面也具有很好的長期可靠性。
【主權項】
1. 一種圖案化功率增益型太陽能電池背板材料，依次由圖案層、中間層、耐候層組成； 其特征在于，所述圖案層包括基體以及基體上一體形成的若干呈均勻排布的凸起，所述基 體的厚度約為l〇um~500um,所述凸起的橫截面為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊邊長 為a = 2d/tana，其中，d為底面等腰三角形的高，α為等腰三角形的的底角，d = 4um-400um，V 4〈a〈3i/2;相鄰凸起之間的距離與等腰三角形的底邊邊長相等;所述圖案層由質量分數為 50 %~95 %的第一主體樹脂、0.001 %~10 %的助劑A、1 %~40 %的填料A、0~0.1 %的紫外 吸收劑、〇~〇. 1 %的光穩定劑、〇. 001 %~〇. 1 %的抗熱氧老化劑、〇. 0001 %~5%的引發劑 等組成;所述第一主體樹脂為丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、降冰片烯、醋 酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種單體與乙烯按照任意配比共聚而成烯烴共聚 物;所述中間層厚度約為50~500μπι，由質量分數為60%~95%的第二主體樹脂、0~35%的 填料Β、0~1 %的紫外吸收劑、0~1 %的光穩定劑、0.01 %~8 %的水解穩定劑、0.0 01 %~ 5%的抗熱氧老化劑等組成;所述第二主體樹脂由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁 二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯中的一種或多種按照任意配比組成;所 述耐候層厚度為5~50μπι，由質量分數為50 %~100%的含氟樹脂、0~35 %的填料Β、0~ 40%的助劑Β等組成；所述含氟樹脂由聚單氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙 烯、單氟乙烯-乙烯基醚共聚物、單氟乙烯-乙烯酯共聚物、偏氟乙烯-乙烯醚、偏氟乙烯-乙 烯酯、三氟氯乙烯-乙烯醚、三氟氯乙烯-乙烯酯、四氟乙烯-乙烯醚、四氟乙烯-乙烯酯中的 一種或多種按照任意配比組成。2. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述填料A 由質量含量為5~30%的粒徑在lum~40um范圍的球狀的氧化鋅、碳酸鈣、硫酸鋇、硅酸鎂、 氫氧化鋁、氫氧化鎂、云母粉、滑石粉、煅燒高嶺土、蒙脫土中的一種或幾種與質量含量為5 ~30%的粒徑在lum~50um范圍的球狀的玻璃微珠、陶瓷微珠中的一種與質量含量為40% ~90 %的粒徑在0.2um~1. Oum范圍的金紅石型鈦白粉混合而成;所述填料B由下列之一或 幾種按照任意配比組成的混合物:滑石粉、煅燒高嶺土、蒙脫土、云母粉、鈦白粉、氧化鋅、碳 酸鈣、硫酸鋇、硅酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、抗劃粉、玻璃纖維粉、陶瓷微珠、碳化硅、銅鉻 黑'鐵絡黑'炭黑。3. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述圖案層 的第一主體樹脂的起始熔融溫度在140 °C~250 °C范圍，熔點在150 °C~250 °C范圍。4. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述圖案層 的第一主體樹脂的熔點在20°C~150°C范圍，常壓190°C的熔融指數在0.1~30范圍。5. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述助劑A 由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物:硅烷接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、甲 基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乙烯、丙烯酰胺接枝聚乙烯、3-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲基氧 基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨乙基-3-氨丙基)三甲氧基硅烷、3-(2,3_環氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、三烯丙基 異氰脲酸酯、Ν，Ν'-(1，3-亞苯基)二馬來酰亞胺、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二 醇單甲基丙烯酸酯、Ν，Ν'_間苯基雙馬來酰亞胺、鄰苯二甲酸二烯丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、 甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯;所述助劑Β為下列之一或幾種按照任意配比組成的 混合物:六亞甲基二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯預聚物、異佛爾酮二異氰酸酯三 聚體、異佛爾酮二異氰酸酯預聚物、氫化苯二亞甲基異氰酸酯三聚體、氫化苯二亞甲基異氰 酸酯預聚物、甲醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂、丁醚化多羥甲基三聚氰胺樹脂、混醚化多羥甲 基三聚氰胺樹脂。6. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述紫外吸 收劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物：2_羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基- 4-正辛氧基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯甲酮、2，2，4-三羥基二苯甲酮、2- (2 羥基-3 叔丁 基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2-(2'-羥基-3'，5'-二叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯 代苯并三氮唑、3_ [ 3- (2-H-苯并三唑-2-基)-4-羥基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇酯、2-(2'_羥基-5'-叔辛基）-苯并三唑、2,2'-亞甲基-(6-(2H-苯并三唑）-4-叔辛基）苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、2-( 2 ' -羥基-5 ' -叔辛基苯基)苯并三唑、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-[ 2-羥基-3-十三烷氧基 丙基]氧基]-2-羥基苯基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪、2-[ 4-[ 2-羥基-3-十二 烷氧基丙基]氧基]-2-羥基苯基]_4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪； 所述光穩定劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物:雙（1，2,2,6,6_五甲基-4-哌啶基)_癸二酸酯/單（1，2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯復配物、雙(2,2,6,6-四 甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1，1，3,3-四甲基丁基)氨基]]-1，3,5-三嗪-2,4-[(2， 2,6,6，-四甲基-哌啶基)亞氨、雙（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2,2,6， 6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、聚丁二酸(4-羥基_2,2,6,6_四甲基-1-哌啶乙醇）酯、N-(2-乙 氧基苯基)-N'-(4-乙基苯基）乙二酰胺、N-(4-苯甲酸乙酯)-N'，N'_(甲基，苯基）甲脒； 所述抗熱氧老化劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物：四（3,5_二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯、，2'-亞甲 基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）、1，3,5_三甲基_2,4,6_三(3,5_二叔丁基-4-羥基芐基)苯、 2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚、4,4'_二異丙苯基二苯胺、β-十二烷基硫代丙酸季戊四醇酯、三 乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二 甲基苯甲基)-1，3,5_三嗪-2,4,6-(1!1，3!1，5!1)-三酮、亞磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、雙 (2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙（2，6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷 酸酯、3，9_雙十八烷氧基_2，4，8，10-四氧_3，9_二憐螺環[5.5]十一燒、9，10-二氛-9-氧 雜-10-磷雜菲-10-氧化物、4,4'_對開異丙基二苯基C12-15-醇亞磷酸酯； 所述引發劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物：偶氮二異丁腈、偶氮二異 丁酸二甲酯、過氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過氧)-己烷、3,3-雙(叔丁基過氧） 丁酸乙酯、鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過氧化碳酸酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯、正丁基4,4_二(過 氧化叔丁基)戊酸酯、2,5_二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧)-己烷； 所述水解穩定劑由下列之一或幾種按照任意配比組成的混合物:碳化二亞胺類水解穩 定劑、噁唑啉類水解穩定劑、環氧類水解穩定劑。7. 根據權利要求1所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述中間層 的表面采用等離子改性、粗化、底涂中的一種或幾種方法進行0 · lum~15um的改性。8. 根據權利要求1-7所述的圖案化功率增益型太陽能背板材料，其特征在于，所述中間 層在250-300 °C熔融加工、流延成膜、雙向拉伸制得，耐候層在60-260 °C下采用擠出、流延或
【文檔編號】H01L31/049GK106024946SQ201610430893
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】王偉, 林維紅, 鄭炯洲, 周光大, 林建華
【申請人】杭州福斯特光伏材料股份有限公司