一種散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板的制作方法
【專利摘要】一種散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背膜，它包括自上而下依次設(shè)置的耐侯層、基材層和第一散熱涂層，所述的第一散熱涂層為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占聚丙烯酸樹脂重量的0.008~0.035%；所述碳納米管經(jīng)過電子束輻射處理。本發(fā)明所述背膜散熱性能優(yōu)異，能夠有效降低組件的運(yùn)行溫度，提高組件的轉(zhuǎn)化效率，延長組件的使用壽命，整體耐侯性能和粘接性能滿足組件的使用需求。
【專利說明】一種散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種太陽能電池背膜。
【背景技術(shù)】
[0002]作為傳統(tǒng)電能生產(chǎn)方法的替代方案，太陽能電池組件被用來利用太陽光產(chǎn)生電能。太陽能電池組件是由各種半導(dǎo)體元件系統(tǒng)組裝而成，因而必須加以保護(hù)以減輕環(huán)境對(duì)它的破壞。太陽能電池組件在使用時(shí)直接暴露于大氣中，要經(jīng)受溫度變化、紫外線照射及水汽的侵蝕，其光電轉(zhuǎn)換性能易于衰減，失去實(shí)用價(jià)值，因而太陽能電池封裝材料的研究十分重要。
[0003]太陽能電池背膜主要用于太陽能電池的封裝，具有耐電擊穿、耐老化、耐腐蝕等特性，用于太陽能電池的襯底，具有良好的電絕緣性能、抗紫外線和抗腐蝕性能，可起到很好的保護(hù)作用?，F(xiàn)有的背膜一般是由幾種高分子材料復(fù)合制成，如采用TPT、TPE、FPE結(jié)構(gòu)等，其散熱性能不好，不能將電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量有效導(dǎo)出，造成電池的熱量蓄積，導(dǎo)致電池的工作溫度上升，尤其是晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率與負(fù)溫度系數(shù)相關(guān)，轉(zhuǎn)換效率隨電池溫度的上升而線性下降，溫度每升高1°C，功率輸出減少0.4%-0.5%，甚至達(dá)到0.66%，而效率同比下降，絕對(duì)值則降低0.08%-0.1%。高溫時(shí)組件不能正常工作，各種材料極易老化，從而縮短其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種太陽能電池背膜，它應(yīng)具有優(yōu)良的散熱性能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背膜，它包括自上而下依次設(shè)置的耐侯層、基材層和第一散熱涂層，所述的第一散熱涂層為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占丙烯酸樹脂重量的0.008-0.035% ;所述碳納米管經(jīng)過電子束
輻射處理。
[0006]上述太陽能電池背膜，在所述的耐侯層和基材層之間設(shè)有第二散熱層，第二散熱涂層為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占丙烯酸樹脂重量的0.008-0.035%。
[0007]上述太陽能電池背膜，所述的第一散熱層的厚度為10-15微米。
[0008]上述太陽能電池背膜，所述的第二散熱層的厚度為10-15微米。
[0009]上述太陽能電池背膜，所述的聚丙烯酸樹脂可以選自含有叔碳酸こ烯酯的丙烯酸共聚物。
[0010]上述太陽能電池背膜，所述碳納米管為多臂碳納米管、單臂碳納米管或者其混合物。
[0011]上述太陽能電池背膜，所述電子束輻射處理的輻照劑量為0.1-lOOOkGy，優(yōu)選150-250 kGy.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明采用碳納米管作為散熱材料，通過控制碳納米管與聚丙烯酸樹脂的用量比例以及對(duì)碳納米管的輻射處理，使太陽能電池背板的熱導(dǎo)率大大提高，從而使組件運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量高溫下以1-12.5pm波長的形式發(fā)射出去，有效降低了組件的運(yùn)行溫度，提高了組件的轉(zhuǎn)化效率，保證了使用壽命。
[0012]2.所述散熱涂料通過涂布方式涂布在PET基材上，與PET基材附著力良好，耐濕熱穩(wěn)定性良好，有效避免了傳統(tǒng)背板在濕熱老化過程由于膠粘劑水解造成中背板脫層的問題，同時(shí)使背膜的整體耐侯性能和粘接性能滿足組件的使用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是實(shí)施例2、4提供的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是實(shí)施例1、3、5提供的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中各標(biāo)號(hào)表示為:基材層I ;第一散熱涂層2 ;第二散熱涂層3 ;耐候?qū)?。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供的散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背膜，包括自上而下依次設(shè)置的耐侯層、基材層和第一散熱涂層，也可以在耐侯層和基材層之間設(shè)有第二散熱層。其中，第一散熱涂層和第二散熱涂層均為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占丙烯酸樹脂重量的0.008-0.035%。
[0017]本發(fā)明中，散熱涂層中以碳納米管為導(dǎo)熱材料，但是，碳納米管本身是電的良導(dǎo)體，而太陽能電池背膜整體要求是絕緣的，如何解決碳納米管在導(dǎo)熱的同時(shí)不增加整個(gè)背板的導(dǎo)電性是本發(fā)明需要重點(diǎn)解決的問題。發(fā)明人通過研發(fā)發(fā)現(xiàn)，可以通過控制碳納米管與聚丙烯酸樹脂之間的用量比例，在得到良好導(dǎo)熱性的同時(shí)，保證背膜整體的絕緣性能滿足使用要求。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，碳納米管在散熱涂料中的添加量不能超過其滲流閥值，否則將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)背板喪失絕緣性，滲流閥值與碳納米管在聚丙烯樹脂中的分散強(qiáng)相關(guān)，與兩者的界面結(jié)合也有一定關(guān)系，本發(fā)明中，碳納米管的用量占聚丙烯酸樹脂重量的0.008%?
0.035%，如果用量低于0.008%，則無法在樹脂中形成導(dǎo)熱通道；如果用量高于0.035%，將會(huì)超過其滲流閥值，使散熱涂料具有導(dǎo)電性，從而使背板喪失絕緣性。
[0018]另外，碳納米管的分散性能也直接影響背膜的散熱性能，由于碳納米管本身容易聚集，為改善碳納米管的分散性，本發(fā)明對(duì)碳納米管進(jìn)行了電子束輻射處理，在輻照過程中，碳納米管表面接枝了極性的含氧基團(tuán)，碳管束被打散，自身的分散性得到很大改善，同時(shí)也提高了其在涂布液中的分散性。輻射處理時(shí)的輻照劑量控制在0.1-lOOOkGy，優(yōu)選150-250 kGyo
[0019]適合于本發(fā)明的碳納米管為各向異性的多臂碳納米管、單臂碳納米管或者其混合物。
[0020]適合于本發(fā)明的聚丙烯酸樹脂由甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸こ酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸正丁酷、丙烯酸月桂酷、丙烯酸-2_羥基こ酷、丙烯酸-2-羥基丙酷、甲基丙烯酸-2-羥基こ酷、甲基丙烯酸-2-羥基丙酷、丙烯酰胺、N-羥基丙烯酰胺、叔碳酸こ烯酯、叔碳酸縮水甘油酷、甲基丙烯酸月桂酷、丙烯酸-2-こ基己酷、甲基丙烯酸丁酯單體中的ー種或多種共聚而成。為保證太陽能電池背膜要求的散熱性、抗水解性、抗氧化性及耐水解性，優(yōu)選含有叔碳酸こ烯酯的丙烯酸共聚物，例如可以選自市售的丙烯酸酯ー叔碳酸こ烯酷。叔碳酸こ烯酯環(huán)氧丙烯酸酯等。
[0021]適用于本發(fā)明的固化劑可以選自市售產(chǎn)品:六亞甲基ニ異氰酸酯(HDI)及其ニ聚體、三聚體，4，4 ニ異氰酸酯ニ苯甲烷(MDI)、甲苯ニ異氰酸酯(TDI)、3-異氰酸酯基亞甲基-3，5，5三甲基環(huán)已基異氰酸酯(IPDI)中的ー種或多種，從耐UV黃變及抗高溫高濕性考慮，優(yōu)選六亞甲基ニ異氰酸酯(HDI)及其ニ聚體、三聚體。
[0022]適合本發(fā)明的稀釋劑可以選自市售產(chǎn)品丁酮、醋酸こ酷、醋酸丁酷等ー種或兩種及以上的組合物。
[0023]適合本發(fā)明的耐侯層可以選自公知的聚偏氟こ烯(PVDF)膜、聚こ烯-四氟こ烯(ETFE)膜、聚氟こ烯(PVF)膜中的任意ー種，或者由聚偏氟こ烯(PVDF)樹脂、聚氟こ烯(PVF)樹脂、こ烯-ニ氟氯こ烯共聚物(ECTFE)樹脂、四氟こ烯-六氟丙烯-偏氟こ烯共聚物(THV)樹脂、氟こ烯(四氟こ烯或三氟氯こ烯)和こ烯基醚共聚物(FEVE)樹脂中的任意一種構(gòu)成的氟碳涂料涂布而成。
[0024]適合本發(fā)明的基材可以選自公知的聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯，其厚度150-300iim。
[0025]本發(fā)明提供的背膜可以通過下述方法制備:
在PET基材的兩面分別涂布第一散熱涂層或/和第二散熱涂層，干燥后，在PET基材的另一面或第二散熱涂層的上面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)?，亦或在第二散熱涂層的上面直接涂布耐候涂層，干燥、收卷、熟化，得到散熱性能?yōu)異的太陽能電池背板。
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。
[0027]實(shí)施例1
將多臂碳納米管MWCNTs用15%的稀硝酸純化2h，置于高頻高壓電子加速臺(tái)上，以輻照劑量170 kGy對(duì)其進(jìn)行電子束輻射處理；將處理后的多臂碳納米管MWCNTs 0.0085重量份與100重量份的丙烯酸酯ー叔碳酸こ烯酷、15重量份的異氰酸酯LIOFOL LA5896和30重量份的醋酸丁酷混合均勻，得到散熱涂布液；將上述散熱涂布液涂布在PET基材的兩個(gè)表面，干燥，分別形成厚度為10微米的第一散熱涂層和厚度為10微米的第二散熱涂層；在第二散熱涂層的上面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)樱?0°C干燥2-3min，收卷，在50_60°C下熟化48h，得到散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板。
[0028]實(shí)施例2
將單臂碳納米管NDT-1用20%的稀硝酸純化2h，置于高頻高壓電子加速臺(tái)上，以輻照劑量250 kGy對(duì)其進(jìn)行電子束輻射處理；將處理后的單臂碳納米管NDT-1 0.03重量份與100重量份的丙烯酸酯ー叔碳酸こ烯酷、4重量份的異氰酸酯LIOFOL LA7395和40重量份的醋酸丁酷混合均勻，得到散熱涂布液；將上述散熱涂布液涂布在PET基材的ー個(gè)表面，干燥，形成厚度為15微米的第一散熱涂層；在PET基材的另一面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)樱?0°C干燥2-3min，收卷，在50_60°C下熟化48h，得到散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板。
[0029]實(shí)施例3
將多臂碳納米管MWCNTs用20%的稀硝酸純化2h，置于高頻高壓電子加速臺(tái)上，以輻照劑量200 kGy對(duì)其進(jìn)行電子束輻射處理；將處理后的多臂碳納米管MWCNTs 0.015重量份與100重量份的叔碳酸こ烯酯環(huán)氧丙烯酸酷、8重量份的異氰酸酯N3390和38重量份的醋酸こ酷混合均勻，得到散熱涂布液；將上述散熱涂布液涂布在PET基材的兩個(gè)表面，干燥，分別形成厚度為12微米的第一散熱涂層和厚度為15微米的第二散熱涂層；在第二散熱涂層的上面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)樱?0°C干燥2-3min，收卷，在50_60°C下熟化48h，得到散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板。
[0030]實(shí)施例4
將多臂碳納米管MWCNTs用20%的稀硝酸純化2h，置于高頻高壓電子加速臺(tái)上，以輻照劑量500 kGy對(duì)其進(jìn)行電子束輻射處理；將處理后的多臂碳納米管MWCNTs 0.02重量份與100重量份的叔碳酸こ烯酯環(huán)氧丙烯酸酷、8重量份的異氰酸酯LIOFOL LA7395和35重量份的醋酸こ酷混合均勻，得到散熱涂布液；將上述散熱涂布液涂布在PET基材的ー個(gè)表面，干燥，形成厚度為10微米的第一散熱涂層；在PET基材的另一面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)樱?0°C干燥2-3min，收卷，在50-60°C下熟化48h，得到散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板。
[0031]實(shí)施例5
將多臂碳納米管MWCNTs和單壁碳納米管NDT-1分別用20%的稀硝酸純化2h，置于高頻高壓電子加速臺(tái)上，以輻照劑量1000 kGy對(duì)其進(jìn)行電子束輻射處理；將處理后的多臂碳納米管MWCNTs 0.03重量份、單壁碳納米管NDT-1 0.005重量份與100重量份的甲基丙烯酸丁酷、8重量份的異氰酸酯LIOFOL LA5896和30重量份的醋酸こ酷混合均勻，得到散熱涂布液；將上述散熱涂布液涂布在PET基材的兩個(gè)表面，干燥，分別形成厚度為12微米的第一散熱涂層和厚度為12微米的第二散熱涂層；在第二散熱涂層的上面涂膠80-90°C下復(fù)合耐候?qū)樱?0°C干燥2-3min，收卷，在50-60°C下熟化48h，得到散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背板。
[0032]對(duì)比例:
在實(shí)施例1中，取消第一散熱涂層和第二散熱涂層，將第二散熱涂層改用涂膠復(fù)合聚烯烴膜。
[0033]表1:各實(shí)施例性能數(shù)據(jù)表
【權(quán)利要求】
1.一種散熱性能優(yōu)異的太陽能電池背膜，其特征在于，它包括自上而下依次設(shè)置的耐侯層、基材層和第一散熱涂層，所述的第一散熱涂層為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占聚丙烯酸樹脂重量的0.0Of0.035% ;所述的碳納米管經(jīng)過電子束輻射處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背膜，其特征在于，在所述的耐侯層和基材層之間設(shè)有第二散熱層，第二散熱涂層為碳納米管、聚丙烯酸樹脂、固化劑和稀釋劑混合均勻涂布形成的涂層，碳納米管占丙烯酸樹脂重量的0.008-0.035%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池背膜，其特征在于，所述第一散熱層的厚度為10?15微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池背膜，其特征在于，所述第二散熱層的厚度為10?15微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池背膜，其特征在于，所述聚丙烯酸樹脂為含有叔碳酸こ烯酯的丙烯酸共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池背膜，其特征在于，所述碳納米管為多臂碳納米管、單臂碳納米管或者其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池背膜，其特征在于，所述電子束輻射處理的輻照劑量為0.1?IOOOkGy。
【文檔編號(hào)】B32B33/00GK103441171SQ201310409190
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】張艷, 李華峰, 柳青, 宋浩峰 申請(qǐng)人:樂凱膠片股份有限公司