本发明涉及光伏组件，特别是光伏组件的背板材料，以及由该背板材料制成的光伏组件。
背景技术：
目前主流的光伏组件产品可耐受1000v的系统电压，随着光伏组件材料技术的进一步发展，已有少量可耐受更高系统电压的背板材料和光伏组件产品出现。光伏组件系统电压的提高可增加在电站端使用时串接的光伏组件数量，减少逆变器的直流线缆、汇流箱逆变器的用量，同时可降低线缆较多导致的较大线损，从而有效降低度电成本。
目前主流的高耐压背板材料主要通过增加绝缘层的厚度实现，但对背板的耐损伤及耐候性并未做提升，在高系统电压的工作环境下，光伏组件在生产、运输和安装使用过程中可能的局部损伤和裂纹等会使主要绝缘层局部失去防护从而加速老化进程，绝缘失效增加发生安全隐患的可能。背板材料中间层pet本身的耐老化性能较差，主要通过内外层的含氟层对其进行保护，以增强其耐候性。在使用过程中，随着pet的老化，背板材料韧性大幅下降，脆性增加，其更易发生脆裂等问题，届时其绝缘性能下降，使光伏组件存在安全隐患。
技术实现要素：
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种光伏组件高耐压背板材料以及由其制成的光伏组件，提升背板材料及其光伏组件在高系统电压下的可靠性。
技术方案：一种光伏组件高耐压背板材料，由空气面向内依次为耐磨自修复层、第一胶黏剂层、水氧紫外阻隔防护层、第二胶黏剂层、阻水绝缘层、耐候涂层；耐磨自修复层包含以下组分及重量份：聚酰胺50～100份、紫外吸收剂0.1～1份、光稳定剂0.1～1份、含有自修复剂的微胶囊颗粒0.5～10份；水氧紫外阻隔防护层包含以下组分及重量份：聚烯烃50～100份、紫外吸收剂0.1～1份、光稳定剂0.1～1份。
进一步的，耐磨自修复层的制备方法为：将聚酰胺、紫外吸收剂、光稳定剂、含有自修复剂的微胶囊颗粒称量后混合，混合速率为200～300r/min，混合均匀后在200～250℃经双螺杆挤出机挤出造粒，然后将粒料经单螺杆挤出机挤出流延成一定厚度的膜，即得。
其中，含有自修复剂的微胶囊颗粒的制备方法为：将2～5份阿拉伯胶、2～4份吐温80、50～100份环氧树脂、200～500份去离子水混合，在40～70℃、搅拌速率1000rpm下乳化1～3小时，得到均一稳定的乳液，再滴入15～20份乙二胺继续搅拌1～2小时，乙二胺在环氧树脂油滴表面反应后形成胶囊外层，最后经过滤、水洗、干燥，即得；以上组分的含量为重量份。
进一步的，水氧紫外阻隔防护层的制备方法为：将聚烯烃、紫外吸收剂、光稳定剂称量后混合，混合速率为200～300r/min，混合均匀后在170～220℃经双螺杆挤出机挤出造粒，然后将粒料干燥后在180～240℃下经单螺杆挤出机挤出流延成一定厚度的膜，即得。
进一步的，聚酰胺材料为聚己二酰丁二胺、聚己二酸己二胺、聚己内酰胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚癸二酸癸二胺、聚癸二酸乙二胺、聚十二烷二酰乙二胺的其中一种或至少两种混合。
进一步的，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物的其中一种。
进一步的，耐磨自修复层的厚度为10～60μm，水氧紫外阻隔防护层的厚度为20～60μm。
进一步的，第一胶黏剂层、第二胶黏剂层各自为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯胶黏剂的其中一种，厚度各自为1～50μm；阻水绝缘层为pet层或pbt层，厚度为100～350μm；耐候涂层为三氟或四氟树脂基涂层，厚度为1～30μm。
一种由上述的高耐压背板材料制成的光伏组件，包含自向光面向内依次叠置的超白玻璃、高透封装胶膜、焊带、晶硅电池片、截止型封装胶膜、高耐压背板材料。
进一步的，截止型封装胶膜为对低波段紫外截止的透明聚烯烃封装胶膜，水汽透过率小于5g/(m2d)。截止型封装胶膜具有优异抗pid及耐候性，达到优异的水汽阻隔功能。
本发明通过耐磨自修复层具有的高耐磨性及自修复功能，保证了组件应对外界损伤的高可靠性；水氧紫外阻隔防护层设置在阻水绝缘层之前，可以有效降低到达作为主要绝缘层的阻水绝缘层的水氧量及紫外线，从而大幅延缓阻水绝缘层的水解及紫外老化，进一步提升背板材料及其光伏组件的耐压性能、耐候可靠性。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：高耐压背板材料可长期耐受1500v电压，其具有多层结构，当背板材料受到外界局部损伤后，通过外层的耐磨自修复层内部的自修复胶囊可释放自修复剂，减少因外层受损导致作为主要绝缘层的阻水绝缘层失去防护从而加速老化脆裂的可能，有效避免背板材料发生击穿及火灾，同时水氧紫外阻隔防护层大幅延缓了阻水绝缘层的老化降解，降低了背板材料损伤或老化脆裂对电站光伏组件的潜在风险，背板材料及其光伏组件具有优异的可靠性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种光伏组件高耐压背板材料，为层状结构，由空气面向内依次为耐磨自修复层、第一胶黏剂层、水氧紫外阻隔防护层、第二胶黏剂层、阻水绝缘层、耐候涂层，耐磨自修复层厚度为10μm，第一胶黏剂层为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯胶黏剂的其中一种，其厚度为1μm，水氧紫外阻隔防护层厚度为20μm，第二胶黏剂层为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯胶黏剂的其中一种，其厚度为1μm，阻水绝缘层为pet层或pbt层，其厚度为100μm，耐候涂层为三氟或四氟树脂基涂层，其厚度为1μm，耐磨自修复层和水氧紫外阻隔防护层之间通过第一胶黏剂层粘合，水氧紫外阻隔防护层和阻水绝缘层之间通过第二胶黏剂层粘合，耐候涂层涂覆在阻水绝缘层的外侧，即高耐压背板材料的一个外侧。
耐磨自修复层包含聚酰胺、紫外吸收剂、光稳定剂、含有自修复剂的微胶囊颗粒，将自修复剂以微胶囊颗粒形式存在，厚度为10μm的耐磨自修复层的制备方法为：
1)制备含有自修复剂的微胶囊颗粒：将2～5份阿拉伯胶、2～4份吐温80、50～100份环氧树脂、200～500份去离子水混合，在40～70℃、搅拌速率1000rpm下乳化1～3小时，得到均一稳定的乳液，再滴入15～20份乙二胺继续搅拌1～2小时，乙二胺在环氧树脂油滴表面反应后形成胶囊外层，最后经过滤、水洗、干燥，即得。
2)制备耐磨自修复层：称量聚酰胺50～100份、紫外吸收剂0.1～1份、光稳定剂0.1～1份、含有自修复剂的微胶囊颗粒0.5～10份，进行混合，混合速率为200～300r/min，混合均匀后在200～250oc经双螺杆挤出机挤出造粒，然后将粒料经单螺杆挤出机挤出流延成厚度为10μm的膜，即得。其中，聚酰胺材料为聚己二酰丁二胺、聚己二酸己二胺、聚己内酰胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚癸二酸癸二胺、聚癸二酸乙二胺、聚十二烷二酰乙二胺的其中一种或至少两种混合。
水氧紫外阻隔防护层包含聚烯烃、紫外吸收剂、光稳定剂，厚度为20μm的水氧紫外阻隔防护层的制备方法为：称量聚烯烃50～100份、紫外吸收剂0.1～1份、光稳定剂0.1～1份，进行混合，混合速率为200～300r/min，混合均匀后在170～220℃经双螺杆挤出机挤出造粒，然后将粒料干燥后在180～240℃下经单螺杆挤出机挤出流延成厚度为20μm的膜，即得。其中，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物的其中一种。
以本实施例的背板材料y1(有在背板材料最外侧接触空气的耐磨自修复层、有水氧紫外阻隔防护层)，测试各项性能：a、通过对y1最外层的耐磨自修复层多次弯曲诱使其内部形成局部损伤或裂纹，测试最外层弯曲前后各自抗拉强度的衰减差异，b、测试y1的耐磨性，c、测试y1的阻隔性(即透水率)，结果列为表1：
表1
由表1可见：y1的耐磨自修复层在经过500次的弯曲之后，其抗拉强度的衰减明显处于较低水平，显示了y1的耐磨自修复层的自修复效果，即在受到外部刺激损伤时的性能保持能力；y1的耐磨自修复层，10μm的耐落砂量即达89l，耐磨性能优异；y1的水氧紫外阻隔防护层使得背板的透水率明显下降。
实施例2
与实施例1基本相同，区别在于：耐磨自修复层厚度为25μm，第一胶黏剂层厚度为10μm，水氧紫外阻隔防护层厚度为50μm，第二胶黏剂层厚度为10μm，阻水绝缘层厚度为250μm，耐候涂层厚度为5μm。
以本实施例的背板材料y2(有在背板材料最外侧接触空气的耐磨自修复层、有水氧紫外阻隔防护层)，与常规的背板材料d2(有在背板材料最外侧接触空气的耐候层-25μm杜邦tedlar膜，无水氧紫外阻隔防护层)，分别测试各项性能进行对比：a、通过对背板材料最外层(y2的耐磨自修复层、d2的耐候层)多次弯曲诱使其内部形成局部损伤或裂纹，测试最外层弯曲前后各自抗拉强度的衰减差异，b、测试背板材料y2与背板材料d2的耐磨性，c、测试背板材料y2与背板材料d2的阻隔性(即透水率)，结果列为表2：
表2
由表2可见：y2的耐磨自修复层具有优异的自修复效果，在经过500次的弯曲之后，抗拉强度保持率达80％左右；y2的耐磨性能明显优于相同厚度的d2；y2的水汽阻隔性能相比于d2也得到了大幅提升，透水率下降了30％。
实施例3
与实施例1基本相同，区别在于：耐磨自修复层厚度为38μm，第一胶黏剂层厚度为10μm，水氧紫外阻隔防护层厚度为60μm，第二胶黏剂层厚度为10μm，阻水绝缘层厚度为250μm，耐候涂层厚度为15μm。
以本实施例的背板材料y3(有在背板材料最外侧接触空气的耐磨自修复层、有水氧紫外阻隔防护层)，与常规的背板材料d3(有在背板材料最外侧接触空气的耐候层-38μm杜邦tedlar膜，无水氧紫外阻隔防护层)，分别测试各项性能进行对比：a、通过对背板材料最外层(y3的耐磨自修复层、d3的耐候层)多次弯曲诱使其内部形成局部损伤或裂纹，测试最外层弯曲前后各自抗拉强度的衰减差异，b、测试背板材料y3与背板材料d3的耐磨性，c、测试背板材料y3与背板材料d3的阻隔性(即透水率)，结果列为表3：
表3
由表3可见：y3的耐磨自修复层具有优异的自修复效果；y3的耐磨性能明显优于相同厚度的d3；y3的水汽阻隔性能相比于d3也得到了大幅提升。
实施例4
与实施例1基本相同，区别在于：耐磨自修复层厚度为60μm，第一胶黏剂层厚度为50μm，水氧紫外阻隔防护层厚度为60μm，第二胶黏剂层厚度为50μm，阻水绝缘层厚度为350μm，耐候涂层厚度为30μm。
以本实施例的背板材料y4(有在背板材料最外侧接触空气的耐磨自修复层、有水氧紫外阻隔防护层)，测试各项性能：a、通过对y4最外层的耐磨自修复层多次弯曲诱使其内部形成局部损伤或裂纹，测试最外层弯曲前后各自抗拉强度的衰减差异，b、测试y4的耐磨性，c、测试y4的阻隔性(即透水率)，结果列为表4：
表4
由表4可见：y4的耐磨自修复层具有优异的自修复效果，在经过500次的弯曲之后，抗拉强度保持率达80％左右；y4的耐磨性能和水汽阻隔性能大幅优于常规背板材料水平。
以上述各实施例制得的高耐压背板材料制造光伏组件，自向光面向内依次为超白玻璃、高透封装胶膜、焊带、晶硅电池片、截止型封装胶膜、高耐压背板材料，叠置得到光伏组件的主体，高耐压背板材料的耐候涂层一侧为阻水绝缘层，另一侧朝向截止型封装胶膜。其中，截止型封装胶膜为对低波段紫外截止的透明聚烯烃封装胶膜，水汽透过率小于5g/(m2d)。