一种硅太阳能电池板用的背膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种硅太阳能电池板用的背膜，背膜原料包括：石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素和溶剂。制备方法是将石墨烯改性，再与复合体系共混制备背膜。本发明通过在背膜复合体系中加入改性石墨烯，可以提高背膜材料的力学性能、耐候性、粘结性能。
【专利说明】
[0001] 一种硅太阳能电池板用的背膜
技术领域
[0002] 本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种硅太阳能电池板用的背膜。
[0003]
【背景技术】
[0004] 太阳能电池背板是应用在光伏组件上的关键封装材料之一，主要由耐候性极佳的 氟材料和电气绝缘性优良的构成。光伏产品因节能、环保、使用寿命长等优势而在诸多行业 中使用，可确保使用25年，光电转换率不低于80%，其中背膜是保证组件系统光电转换率衰 减的关键。太阳能电池背膜位于光伏组件的外层，与EVA黏结后用于阻隔大气使核心区域电 池片做到真空密封，而密封的首要任务在于做到水阻隔、空气阻隔和电气阻隔，因此优质太 阳电池背膜应具备高电气绝缘性、高耐候性、高粘结性、低水气透过率。
[0005] 地面应用的太阳电池工作在大气中，湿度大，易受腐蚀，很可能受到风沙、冰雹等 自然灾害的损伤，太阳光谱成分和辐照强度变化大。因为特殊要求，背膜需要良好的力学强 度、电学特性、良好的耐候性和抗紫外性能。
[0006] 目前用于太阳能电池组件封装的背板常用聚氟乙烯复合膜，一般常用三层结构 (PVF/PET/PVF)，外层保护层具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜具有良好的绝 缘性能，内层需经表面处理和具有良好的粘接性能。而与PVF相比，PVDF在分子结构上多一 个氟原子，其含氟量为59%远大于PVF的41%，表现出比PVF更致密、更好阻隔性和更耐候的特 点。但PVDF加工困难，不易得到表面光滑、质地均匀的薄膜，与其他材料的粘结性能较差，且 价格昂贵，影响了PVDF在薄膜材料领域的广泛应用。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种硅太阳能电池板用的背膜及其 制备方法，所得背膜材料具有良好的力学性能、耐候性和粘结性能。
[0009] -种硅太阳能电池板用的背膜，原料以重量份计包括:石墨烯5~10份，磷酸铵0.8 ~3.2份，四硼酸钠0.2~1.5份，氧化锌0.5~2.3份，碳化硅0.4~1.5份，大豆卵磷脂1~3 份，植物油2~5份，二氧化钛4~9份，甘油3~7份，硬脂酸2~5份，聚丁二烯二醇1~6份，二 羟甲基丙酸3~6份，聚偏氟乙烯10~20份，聚甲基丙烯酸甲酯10~20份，叔丁基苯乙烯1~5 份，六氟丙稀0.4~2.5份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~0.8份，顺丁稀二酸单甲酯0.4~1.5份， 纤维素2~4份，溶剂5~10份。
[0010] 进一步地，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。
[0011] 进一步地，所述溶剂为N，N-二甲基丙烯酰胺。
[0012] 所述掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1200~1250 °C熔炼45~60 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到 改性石墨烯； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4,将基材薄膜加热至90~110°C，保持15~30 min，然后在该温度下，将混悬液涂 于基材薄膜上，升温至120~140°C，保持30~60 min，放冷，即可。
[0013] 进一步地，步骤1中改性石墨稀的粒度为400~800μηι。
[0014] 进一步地，步骤2中双螺杆挤出的条件为180~200°C、170~190rpm。
[0015] 进一步地，步骤3中超声分散条件为30~50KHz、20~30min。
[0016] 进一步地，步骤4中混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度是2~4μπι。
[0017] 本发明通过在背膜复合体系中加入改性石墨烯，可以提高背膜材料的力学性能、 耐候性、粘结性能。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 实施例1 一种硅太阳能电池板用的背膜，原料以重量份计包括:石墨烯5份，磷酸铵0.8份，四硼 酸钠〇 . 2份，氧化锌0.5份，碳化硅0.4份，大豆卵磷脂1份，植物油2份，二氧化钛4份，甘油3 份，硬脂酸2份，聚丁二烯二醇1份，二羟甲基丙酸3份，聚偏氟乙烯10份，聚甲基丙烯酸甲酯 10份，叔丁基苯乙烯1份，六氟丙烯0.4份，季戊四醇硬脂酸酯0.1份，顺丁烯二酸单甲酯0.4 份，纤维素2份，溶剂5份。
[0020] 其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，溶剂为Ν，Ν-二甲基丙烯酰胺。
[0021] 所述掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1200°C熔炼60 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到改性石墨 稀； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4,将基材薄膜加热至90°C，保持30min，然后在该温度下，将混悬液涂于基材薄膜 上，升温至120°C，保持60 min，放冷，即可。
[0022]其中，步骤1中改性石墨烯的粒度为400μπι;步骤2中双螺杆挤出的条件为180 °C、 190rpm;步骤3中超声分散条件为30KHz、30min;步骤4中混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度 是 2μπι〇 [0023] 实施例2 一种硅太阳能电池板用的背膜，原料以重量份计包括:石墨烯8份，磷酸铵1.4份，四硼 酸钠〇 . 7份，氧化锌0.9份，碳化硅0.6份，大豆卵磷脂2份，植物油4份，二氧化钛8份，甘油5 份，硬脂酸4份，聚丁二烯二醇5份，二羟甲基丙酸4份，聚偏氟乙烯13份，聚甲基丙烯酸甲酯 18份，叔丁基苯乙烯4份，六氟丙烯0.9份，季戊四醇硬脂酸酯0.5份，顺丁烯二酸单甲酯0.8 份，纤维素3份，溶剂8份。
[0024]其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，溶剂为N，N_二甲基丙烯酰胺。
[0025]所述掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1250°C熔炼45 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到改性石墨 稀； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4，将基材薄膜加热至10(TC，保持20min，然后在该温度下，将混悬液涂于基材薄膜 上，升温至130°C，保持40min，放冷，即可。
[0026]其中，步骤1中改性石墨烯的粒度为600μπι;步骤2中双螺杆挤出的条件为190 °C、 180rpm;步骤3中超声分散条件为40KHz、20min;步骤4中混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度 是 3μπι〇
[0027] 实施例3 一种硅太阳能电池板用的背膜，原料以重量份计包括:石墨烯9份，磷酸铵2份，四硼酸 钠1份，氧化锌1.5份，碳化硅1.2份，大豆卵磷脂2份，植物油3份，二氧化钛5份，甘油4份，硬 脂酸4份，聚丁二烯二醇5份，二羟甲基丙酸4份，聚偏氟乙烯18份，聚甲基丙烯酸甲酯12份， 叔丁基苯乙烯4份，六氟丙烯1.5份，季戊四醇硬脂酸酯0.7份，顺丁烯二酸单甲酯0.9份，纤 维素3份，溶剂8份。
[0028]其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，溶剂为Ν，Ν_二甲基丙烯酰胺。
[0029] 所述掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1200°C熔炼60 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到改性石墨 稀； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4,将基材薄膜加热至90°C，保持30min，然后在该温度下，将混悬液涂于基材薄膜 上，升温至120°C，保持60 min，放冷，即可。
[0030] 其中，步骤1中改性石墨烯的粒度为400μπι;步骤2中双螺杆挤出的条件为180 °C、 190rpm;步骤3中超声分散条件为30KHz、30min;步骤4中混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度 是 2μπι〇 [0031] 实施例4 一种硅太阳能电池板用的背膜，原料以重量份计包括:石墨烯10份，磷酸铵3.2份，四硼 酸钠1.5份，氧化锌2.3份，碳化硅1.5份，大豆卵磷脂3份，植物油5份，二氧化钛9份，甘油7 份，硬脂酸5份，聚丁二烯二醇6份，二羟甲基丙酸6份，聚偏氟乙烯20份，聚甲基丙烯酸甲酯 20份，叔丁基苯乙烯5份，六氟丙烯2.5份，季戊四醇硬脂酸酯0.8份，顺丁烯二酸单甲酯1.5 份，纤维素4份，溶剂10份。
[0032]其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，溶剂为Ν，Ν_二甲基丙烯酰胺。
[0033]所述掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1250°C熔炼45 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到改性石墨 稀； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4，将基材薄膜加热至110°C，保持15min，然后在该温度下，将混悬液涂于基材薄膜 上，升温至140°C，保持30 min，放冷，即可。
[0034]其中，步骤1中改性石墨烯的粒度为800μπι;步骤2中双螺杆挤出的条件为200 °C、 170rpm;步骤3中超声分散条件为50KHz、20min;步骤4中混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度 是 4μπι〇
[0035] 实施例5 本实施例与实施例2的区别在于:背膜原料不包括氧化锌。
[0036] 实施例6 本实施例与实施例5的区别在于:背膜原来不包括纤维素。
[0037] 将实施例1至6所得背膜进行性能测试，结果如下：
由上表可知，本发明通过在背膜复合体系中加入改性石墨烯，可以提高背膜材料的力 学性能、耐候性、粘结性能。从实施例5可知，氧化锌的加入可以提高背膜材料的力学性能， 这可能是因为氧化锌可以提高石墨烯的分散性，避免了复合体系产生缺陷；在实施例6中， 纤维素的加入会影响背膜材料的粘结强度，这可能是因为纤维素的表面基团可使二氧化钛 在复合体系中均匀散布，从而提高粘结性能。
【主权项】
1. 一种硅太阳能电池板用的背膜，其特征在于:原料以重量份计包括:石墨烯5~10份， 磷酸铵〇. 8~3.2份，四硼酸钠0.2~1.5份，氧化锌0.5~2.3份，碳化硅0.4~1.5份，大豆卵 磷脂1~3份，植物油2~5份，二氧化钛4~9份，甘油3~7份，硬脂酸2~5份，聚丁二烯二醇1 ~6份，二羟甲基丙酸3~6份，聚偏氟乙烯10~20份，聚甲基丙烯酸甲酯10~20份，叔丁基苯 乙烯1~5份，六氟丙烯0.4~2.5份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~0.8份，顺丁烯二酸单甲酯0.4 ~1.5份，纤维素2~4份，溶剂5~10份。2. 根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜，其特征在于:所述纤维素为羟丙基 甲基纤维素或羟乙基纤维素。3. 根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜，其特征在于:所述溶剂为N，N-二甲 基丙烯酰胺。4. 权利要求1所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，其特征在于：包括以下步 骤： 步骤1，取石墨烯、磷酸铵、四硼酸钠、氧化锌、碳化硅、大豆卵磷脂、植物油混合，混合物 在1200~1250 °C熔炼45~60 min，融熔物放入水中淬火，再将淬火产生的块状物粉碎，得到 改性石墨烯； 步骤2,将改性石墨烯、二氧化钛、甘油、硬脂酸、聚丁二烯二醇、二羟甲基丙酸、聚偏氟 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，球磨，混合物送入双螺杆挤出流延成膜，得到基材薄膜； 步骤3,将叔丁基苯乙烯、六氟丙烯、季戊四醇硬脂酸酯、顺丁烯二酸单甲酯、纤维素、分 散剂、溶剂混合，超声分散，得到混悬液； 步骤4,将基材薄膜加热至90~110°C，保持15~30 min，然后在该温度下，将混悬液涂 于基材薄膜上，升温至120~140°C，保持30~60 min，放冷，即可。5. 根据权利要求4所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，其特征在于：步骤1中 改性石墨稀的粒度为400~800μηι。6. 根据权利要求4所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，其特征在于：步骤2中 双螺杆挤出的条件为180~200°C、170~190rpm。7. 根据权利要求4所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，其特征在于：步骤3中 超声分散条件为30~50KHz、20~30min。8. 根据权利要求4所述的掺杂石墨烯的太阳能背膜的制备方法，其特征在于：步骤4中 混悬液涂于基材薄膜上的涂层厚度是2~4μπι。
【文档编号】C08K5/053GK106009024SQ201610420054
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】傅兴琴
【申请人】傅兴琴