一种涂料组合物及其制备方法、包含其的高耐候、高反射黑色太阳能电池背板与流程

本发明属于太阳能电池，具体涉及一种涂料组合物及其制备方法、包含其的高耐候、高反射黑色太阳能电池背板。

背景技术：

1、太阳光主要由紫外光(280～380nm)，可见光(380～780nm)，近红外光(780～2500nm)三个部分组成，三个部分所占的太阳光能量比例大约为5％、45％、50％，并且400～1600nm波长范围的太阳光占太阳光能量的90％左右，晶硅太阳能电池主要就是吸收400～1100nm波长范围的太阳光发生光生伏特效应，产生电流。

2、传统的白色太阳能电池背板，其主要功能颜料为二氧化钛，二氧化钛是一种高反射颜料，能反射90％的可见光和近红外光，因此白色太阳能电池背板不仅能将晶硅电池所需的太阳光反射到电池片上，提升太阳光的利用效率，同时也能将不需要的近红外光反射出电池组件，有效降低了组件温度，提升了发电效率。但是，白色太阳能电池背板与晶硅电池颜色相差较大，影响美观，随着市场对美学需求的愈演愈烈，黑色太阳能电池背板受到更多客户的青睐。

3、然而，现有的黑色太阳能电池背板，为了呈现黑色外观，需要吸收几乎所有的可见光，并且对近红外波段也有极强的吸收，不仅降低了晶硅电池对太阳光的吸收效率，而且降低了太阳能电池背板对太阳热的反射效率，大大提高了组件的温度，降低了组件发电功率，据估算，每升高1℃，晶硅电池的发电效率降低0.4％。

4、因此，开发一种能显著降低组件温度、提高组件发电效率、且耐候性好的黑色太阳能电池背板，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种涂料组合物及其制备方法、包含其的高耐候、高反射黑色太阳能电池背板。所述涂料组合物通过无机反射颜料与消色颜料以特定比例复配，同时搭配其它各组分，使得包括所述涂料组合物的太阳能电池背板在展现黑色外观的同时，对红外波段也具有很高的反射率，尤其是对750～1200nm波段的反射率可达65％以上，显著提高了黑色太阳能组件的发电功率；同时所述背板的耐老化性能和粘结性能优异。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种涂料组合物，以重量份计，所述涂料组合物包括20～40份功能树脂、3～10份固化剂、20～40份无机反射颜料和1～10份消色颜料；所述无机反射颜料与消色颜料的质量比为(2～5):1。

4、本发明中，通过利用高反射率的无机红外反射颜料，可有效提高黑色太阳能电池背板对近红外波段的反射率；使得太阳能电池背板能够吸收400～750nm波段的太阳光，呈现黑色外观，同时能将750～1200nm波段的太阳光反射到晶硅电池上，增加了太阳光的利用效率，提高了电池片发电效率；同时，搭配特定含量的消光颜料，二者相互配合，进一步提高了黑色太阳能电池背板的反射率和发电效率；并且所述黑色太阳能电池背板的耐老化性能优异，粘结性能好。

5、优选地，以重量份计，所述涂料组合物包括20～40份功能树脂，例如可以为21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份等。

6、优选地，以重量份计，所述涂料组合物包括3～10份固化剂，例如可以为4份、5份、6份、7份、8份、9份等。

7、优选地，以重量份计，所述涂料组合物包括20～40份无机反射颜料，例如可以为21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份等。

8、优选地，以重量份计，所述涂料组合物包括1～10份消色颜料，例如可以为1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份等。

9、优选地，所述无机反射颜料与消色颜料的质量比为(2～5):1，例如可以为2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.4:1、4.6:1、4.8:1等。

10、本发明中，当所述无机反射颜料与消色颜料不在上述特定的质量比时，会造成无法形成黑色太阳能背板或反射效率差。

11、优选地，所述无机反射颜料包括铬钴蓝、钴蓝、钴绿、铁铬黑、铁锌铬黑、锌铁黄、钛铬棕或钛镍黄中的至少一种，进一步优选为铬钴蓝、钴蓝、钴绿中的至少一种。

12、优选地，所述消色颜料包括蒽醌红、dpp红、苝红、喹吖啶酮红、苯并咪唑酮黄、异吲哚啉黄、异吲哚啉酮黄、喹吖酮黄、喹嗯咪唑酮黄、酞青蓝、蒽醌蓝、氧化铁黄、铬黄、苯胺黄、氧化铁红、镉红、苯胺红、铁蓝或群青中的至少一种。

13、优选地，所述功能树脂包括聚氨酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基树脂、氟碳树脂中的至少一种。

14、优选地，所述固化剂包括异氰酸酯类固化剂、咪唑类固化剂、酰肼类固化剂、胺类固化剂或二聚氰胺类固化剂中的至少一种。

15、优选地，以重量份计，所述涂料组合物还包括1～6份助剂，例如可以为2份、3份、4份、5份等。

16、优选地，所述助剂包括催化剂、分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、防沉剂或消光剂中的至少一种。

17、优选地，以重量份计，所述涂料组合物还包括10～20份溶剂，例如可以为12份、14份、16份、18份等。

18、优选地，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、环己烷、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁酮或甲基异丁酮中的至少一种。

19、第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的涂料组合物的制备方法，所述制备方法包括：

20、将功能树脂、无机反射颜料、消色颜料与配方量40～50％的溶剂以及任选的配方量40～50％的助剂第一次混合搅拌、研磨，得到分散液；将所述分散液与固化剂、剩余溶剂以及剩余任选的助剂第二次混合搅拌，得到所述涂料组合物。

21、优选地，所述第一次混合搅拌的时间为1～4h，例如可以为2h、3h、4h等；所述研磨的次数为1～4次，例如可以为2次、3次、4次等；所述第二次混合搅拌的时间为30～60min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min等。

22、第三方面，本发明提供一种高耐候、高反射黑色太阳能电池背板，所述高耐候、高反射黑色太阳能电池背板包括依次层叠的耐候层、粘结层、基材层和黑色功能涂料层；所述黑色功能涂料层的材料包括如第一方面所述的涂料组合物。

23、优选地，所述耐候层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚氟乙烯层和聚偏氟乙烯薄膜层中的至少一种。

24、优选地，所述耐候层的厚度为0.01～0.05mm，例如可以为0.02mm、0.03mm、0.04mm等。

25、优选地，所述粘结层包括聚氨酯胶黏剂层、丙烯酸树脂胶黏剂层、环氧树脂胶黏剂层或聚酯胶黏剂层中的至少一种。

26、优选地，所述粘结层的厚度为0.005～0.03mm，例如可以为0.01mm、0.02mm、0.025mm等。

27、优选地，所述基材层包括pet基材层。

28、优选地，所述基材层的厚度为0.05～1mm，例如可以为0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm等。

29、优选地，所述高耐候、高反射黑色太阳能电池背板对750～1200nm波段的反射率≥65％，例如可以为66％、67％、68％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等。

30、需要说明的是，本发明所述的高耐候是指本发明提供的太阳能电池背板耐光、耐uv、耐高温、耐湿热、不迁移；高反射是指本发明提供的黑色高反射太阳能电池背板对太阳光近红外波段很高的反射率，尤其是对750～1200nm波段的太阳光的反射率在65％以上。

31、第四方面，本发明提供一种根据第三方面所述的高耐候、高反射黑色太阳能电池背板的制备方法，所述制备方法包括：

32、(1)将所述涂料组合物涂覆于基材层的一个表面，干燥，得到表面层叠有黑色功能涂料层的基材层；

33、(2)在步骤(1)得到的基材层的另一个表面涂覆胶黏剂，干燥，得到粘结层；在所述粘结层表面贴合耐候薄膜，固化，得到所述高耐候、高反射黑色太阳能电池背板。

34、优选地，步骤(1)所述基材层为表面经过电晕处理的基材层。

35、优选地，步骤(1)所述干燥的温度为100～150℃，例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃等；时间为1～30min，例如可以为2min、4min、6min、8min、10min、15min、20min、25min、28min等。

36、优选地，步骤(2)所述干燥的温度为80～100℃，例如可以为85℃、90℃、95℃等；时间为1～10min，例如可以为2min、4min、6min、8min等。

37、优选地，步骤(2)所述固化的温度为40～80℃，例如可以为45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃等；时间为1～3天，例如可以为1天、2天、3天等。

38、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

40、本发明提供的涂料组合物，采用无机反射颜料替代常规配方中的有机颜料，通过无机反射颜料与消色颜料按照特定比例进行复配，同时搭配其它各组分，不仅能够使得太阳能电池背板取得黑色外观，同时对红外波段也具有很高的反射率，尤其是750～1200nm波段的太阳光的反射率可达65％以上；并且解决了有机颜料不耐uv、耐湿热、易迁移的问题；且工艺简单，制得的黑色高反射太能电池背板具有良好的粘结性能、耐老化性能，能显著提高晶硅太阳能电池的发电效率，应用前景广阔。