专利名称：一种具备抗pid作用的一体化光伏组件背板材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料。
背景技术：
光伏发电安装量的近年得到高速发展，光伏组件由于系统电压的持续的“电势差”作用导致的功率衰减问题(PID现象)先后被Sunpower、Qcell、尚德、天合等公司报道,发生PID现象的光伏系统功率衰减可20%以上，如何在组件封装过程解决PID问题成为光伏业界共同的难题。常规晶硅太阳电池组件一般由低铁钢化玻璃、前层EVA膜、单片太阳电池片、后层EVA膜和背板构成，其中背板起水汽阻隔及绝缘作用，后层EVA膜起粘接及缓冲作用。组件在高温高湿情况及强电压作用下，EVA水解产生的醋酸根可与玻璃中产生的K+、Na+形成电解液，电解液中阳离子在外加电场的作用下富集到电池片表面形成的反向电位差导致了PID现象产生。通过醋酸根含量的控制及水汽阻隔性的增加可有效增加光伏组件的抵御PID能力。但现今市场上的背板材料须与后层EVA胶膜配合使用作为电池片的背面封装材料。这样便使得醋酸根含量无法控制，且EVA胶膜水汽透过率一般30g/m2.day左右，水汽透过率比背板高一个数量级，使得水汽通过背板后，可直接抵达至电池片表面。因此，开发出一类既具有高水汽阻隔性、高绝缘性，高抗水解性，强耐老化性能，又不必与后层EVA胶膜配合使用的一体化背板是太阳能电池封装行业最迫切解决的课题。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，这种背板可以取代传统的后层EVA胶膜和背板，在水汽阻隔性、抗水解性以及绝缘性等方面有很大提高，能有效抵抗PID现象的产生，同时简化了太阳能电池的封装工艺，提高了生产效率。本发明采用的技术方案是:一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；所述内层为以乙烯与丙烯、辛烯、戊烯、己烯、甲基丙烯酸甲酯、降冰片烯中的一种或两种单体共聚而得的烯烃共聚物为主体树脂，添加紫外吸收剂、光稳定剂、抗热氧老化剂和交联剂制得的共混层，厚度为200 800 μ m，其中主体树脂质量含量(占内层总质量百分比)在90%以上；所述中间基体层为以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚 萘二甲酸丁二醇酯中的一种或两种为主体树脂，并添加无机遮光填料、水解稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化剂经熔融加工并流延形成的膜层，厚度为50 400 μ m,其中主体树脂质量含量(占中间层总质量百分比)在85%以上；
所述外层为以含氟羟基丙烯酸树脂为主体树脂，并添加无机遮光填料、交联固化剂、催化剂、扩链剂、光引发剂、抗热氧老化剂和光稳定剂而制得的共混层，厚度为8 50 μ m，其中主体树脂质量含量(占外层总质量百分比)在50%以上。制备所述内层的原料质量组成如下:.....1i 体树脂90% 99%
紫外吸收剂0.01% 4%
光稳记剂0.01% 2% 抗热氧老化剂0.01 % 3 %
+交联W化剂CU% 5% 优选的质量配比如下:
主体树脂95% 99% 紫外吸收剂0.1% 2.0%
光稳定剂0.1% 1.0%
抗热氧老化剂0.05%~2J%
交联_化剂0.1% 3,0%。上述原料中，所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物:2_羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’ -羧基二苯甲酮、6，7’ -亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪)-4-酮、2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮、2- (2’-羟基苯基)苯并三唑、
2-(2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2- (2’-十八烷基氧基-3’，5’-二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑；优选为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或6，7’ -亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪-4-酮)。所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物:癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N，N’ -双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)_1，6-己二胺与2，4- 二氯-6-6 (4-吗啉基)-1, 3 ，5-三嗪的聚合物、双(I, 2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物；优选为癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、或双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物。所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物:2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-( 1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1，2，2，6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯；优选为2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、或3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。所述交联剂为下列之一或其中两种以上的混合物:过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-双(苯甲酰过氧)_己烷、3，3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、邻，邻-叔戊基-邻_(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、正丁基4，4- 二(过氧化叔丁基)戊酸酯、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧)_己烷，优选为下列之一:2，5- 二甲基-2，5-双(苯甲酰过氧)_己烷、邻，邻-叔戊基-邻-(2-乙基己基)_单-过氧化碳酸酯、正丁基4，4- 二(过氧化叔丁基)戊酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯。制备所述中间基体层的原料质量组成如下:
主体树脂85% 95%
无机遮光填料1% 10%
水解稳记剂0.1% 8%
紫外吸收剂0.01%~5%
抗热拭老化剂0.01% 3%。优选的质量配比如下:
主体树脂85% 95%
无机遮光填料1% 10%
水解稳定剂0.1% 6%
紫外吸ft割1.0%~4 0%
抗热氧老化剂0.5% 2H上述原料中，所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物:钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅或炭黑，优选为下列之一:钛白粉、二氧化硅、炭黑；所述水解稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物:单体碳化二亚胺类水解稳定剂、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂，优选为下列之一:单体碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、新癸酸缩水甘油酯、单硬脂酸缩水甘油酯；所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物:2_羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’ -羧基二苯甲酮、6，7’ -亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪)-4-酮、2，2’，4，4’- 四羟基二苯甲酮、2- (2’_羟基苯基)苯并三唑、2- (2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2- (2’ -十八烷基氧基_3’，5’ - 二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑；优选为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或6，V -亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪-4-酮)。所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物:2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-( 1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1，2，2，6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯。优选为下列之一:2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯。制备所述外层的原料质量组成如下::.
权利要求
1.一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；所述内层为以乙烯与丙烯、辛烯、戊烯、己烯、甲基丙烯酸甲酯、降冰片烯中的一种或两种单体共聚而得的烯烃共聚物为主体树脂，添加紫外吸收剂、光稳定剂、抗热氧老化剂和交联剂制得的共混层，厚度为200 800 μ m ； 所述中间基体层为以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯中的一种或两种为主体树脂，并添加无机遮光填料、水解稳定齐U、紫外吸收剂和抗热氧老化剂经熔融加工并流延形成的膜层，厚度为50 400 μ m ; 所述外层为以含氟羟基丙烯酸树脂为主体树脂，并添加无机遮光填料、交联固化剂、催化剂、扩链剂、光引发剂、抗热氧老化剂和光稳定剂而制得的共混层，厚度为8 50 μ m。
2.如权利要求1所述的背板材料，其特征在于制备所述内层的原料质量组成如下
3.如权利要求2所述的背板材料，其特征在于 所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物2_羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’ -羧基二苯甲酮、6，7’ -亚甲基双(2-甲基-4H，3，I-苯并噁嗪)-4-酮、2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮、2- (2’_羟基苯基)苯并三唑、2- (2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2- (2’ -十八烷基氧基-3’，5’ -二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑； 所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、双-I-癸烷氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇的聚合物、N，N’ -双(2，2，6，6-四甲基_4_哌啶基)_1，6-己二胺与2，4- 二氯-6-6 (4-吗啉基)-I, 3，5-三嗪的聚合物、双(I, 2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物； 所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酹、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6- 二甲基苯甲基)-I, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1，2，2，6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯； 所述交联剂为下列之一或其中两种以上的混合物过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-双(苯甲酰过氧)_己烷、3，3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、邻，邻-叔戊基-邻_(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、正丁基4，4- 二(过氧化叔丁基)戊酸酯、.2，5- 二甲基_2，5-双(叔丁基过氧)-己烧。
4.如权利要求I所述的背板材料，其特征在于制备所述中间基体层的原料质量组成如下主体树脂85% 95%无机遮光填料1%~10%水解稳定剂0.1% 8%紫外吸收剂0.01% 5%抗热氧老化剂0.01 % 3% ο
5.如权利要求4所述的背板材料，其特征在于 所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅或炭黑； 所述水解稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物单体碳化二亚胺类水解稳定齐U、聚碳化二亚胺类水解稳定剂、一元羧酸的缩水甘油脂类水解稳定剂； 所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合物2_羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-4甲氧基-2’ -羧基二苯甲酮、6，7’ -亚甲基双(2-甲基-4H，3，I-苯并噁嗪)-4-酮、2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮、2- (2’_羟基苯基)苯并三唑、2- (2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧基丁基酯苯并三唑、2- (2’ -十八烷基氧基-3’，5’ -二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑； 所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6- 二甲基苯甲基)-I, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1，2，2，6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯。
6.如权利要求I所述的背板材料，其特征在于制备所述外层的原料质量组成如下:丨-:体树脂50% 70% 无机遮光填料5% 15% BI化剂20% 30% 催化剂0.01% 1% 扩链剤1% 10% 光引发剂1% 8% 抗热氧老化剂0.01 % 1 % 光稳定剂0.01% 0.8%。
7.如权利要求6所述的背板材料，其特征在于 所述无机遮光填料为下列之一或其中两种以上的混合物钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁、二氧化硅或、炭黑； 所述固化剂为下列之一或其中两种以上的混合物六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯预聚物、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯预聚物； 所述催化剂为下列之一或其中两种以上的混合物钛酸四丁酯、异辛酸钴、环烷酸锌、辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡、氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡、二月桂酸二丁基锡；所述扩链剂为下列之一或其中两种以上的混合物三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯； 所述光引发剂为下列之一或其中两种以上的混合物二苯甲酮、苯乙酮、I-羟基环己基苯基乙酮、2-羟基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、安息香双醚、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦； 所述抗热氧老化剂为下列之一或其中两种以上的混合物2，2’ -亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2，2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基)苯酹、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6- 二甲基苯甲基)-I, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H, 3H, 5H)-三酮、3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(1，2，2，6-五甲基-4-4哌啶基)亚磷酸酯； 所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物癸二酸双_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、双-I-癸烷氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇的聚合物、N，N’ -双(2，2，6，6-四甲基_4_哌啶基)_1，6-己二胺与2，4- 二氯-6-6 (4-吗啉基)-I, 3，5-三嗪的聚合物、双(I, 2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物。
全文摘要
本发明提供了一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；本发明内层烯烃共聚物具有很好的水汽阻隔性、绝缘性和抗水解性，有效抵抗了组件PID现象的发生，并能对电池片起到封装作用，使该背板既具有后层EVA胶膜的封装作用，又具有普通背板的保护作用；涂覆在中间基体层上的热-紫外光双重交联固化聚酯涂料，能形成致密的网状氟涂层，其作为外层与中间聚酯层结合，不仅具有良好的耐候性和对水、气、紫外的阻隔性，还具有优异的机械强度和很长的使用寿命。
文档编号B32B27/32GK103252953SQ201310155638
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者林维红, 杨楚峰, 侯宏兵, 周光大, 林建华 申请人:杭州福斯特光伏材料股份有限公司