一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能光伏背板，具体涉及一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法。

背景技术：

1、背板作为保护光伏组件的最外部材料，尤其容易受到环境气候应力的影响。背板材料的粘接性能、抗紫外能力和机械强度都是影响其可靠性的关键因素，甚至影响整个组件的功率输出和使用寿命。

2、按各层组成来分，太阳能电池背板包括含氟背板和不含氟背板，目前市场上主流含氟背板是在pet一面或两面涂布或复合功能性氟材料，其中含氟涂覆型背板按结构划分包括：tpc、kpc或cpc等，涂覆型含氟背板主要应用feve作为含氟树脂。通常背板膜由外到内依次为耐候层、绝缘层和粘结层。背板粘结层材料需要具备良好的粘接性（与eva）、耐候性和一定的机械性能，以期达到背板与eva粘接可靠、阻挡从组件正面照射进来的紫外线并保护中间层pet的作用。

3、粘结层可以使用高耐候的透明氟碳涂层来实现长久有效的封装。为了提高粘结层的耐紫外线性能及其使用寿命，在材料加工过程中向氟碳配方体系引入一些诸如抗老化功能的助剂，是一种行之有效的策略。透明背板为了保证透光率，各层材料中无法添加钛白粉等紫外屏蔽剂，耐紫外老化性能需要通过使用有机紫外吸收剂等助剂来实现，但粘结层配方体系与光稳定剂等添加剂的兼容性不佳时会造成耐候性、与eva胶膜粘结力、透光率降低等一系列问题。因此，在不显著增加成本的条件下，为了提升氟碳粘结层的耐紫外性能，需要对粘结层配方进行综合考量和系统优化。

4、因此，开发一种能解决上述技术问题的高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法是非常必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高耐候太阳能电池透明背板及其制备方法，不仅能将紫外光转化为可见光提升背板的耐候性，还可以提升电池光电转化效率，改善热封层与胶膜的粘结性能，提升背板透光率，防止长期使用后背板出现内层发黄、开裂等问题，提高背板的使用寿命。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现的：

3、一种高耐候太阳能电池透明背板，由下到上依次为耐候层、胶层、支撑基材、水氧阻隔层和耐候粘结层，所述的耐候粘结层由耐候粘结层涂布液涂布于水氧阻隔层表面，固化后得到；

4、所述耐候粘结层涂布液按照重量百分数计，包括如下组分：

5、feve氟碳树脂40%-60%

6、溶剂20%-40%

7、固化剂1%-5%

8、增粘树脂10%-20%

9、下转换材料0.5%-5%

10、消光粉1%-5%

11、光稳定剂0.5-5%。

12、优选地，所述的耐候层选自耐候涂层或耐候薄膜层。

13、更优选地，所述耐候涂层选自含氟涂料、丙烯酸涂料、聚酯涂料、环氧涂料和聚氨酯涂料中的一种或多种。

14、更优选地，所述耐候薄膜层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、、、改性聚氯乙烯中的至少一种材质的薄膜。耐候薄膜通过胶粘剂与支撑基材粘接在一起。

15、优选地，所述的胶层选自双组分聚氨酯胶水、无溶剂性的热熔胶和水溶性的丙烯酸酯胶水中的至少一种。

16、更优选地，所述的胶层厚度为5-15μm。

17、优选地，所述的支撑基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一种材质的单层或多层膜层。

18、优选地，所述的支撑基材厚度为100-800μm，进一步优选150-300μm。

19、优选地，所述的水氧阻隔层为无机阻隔层或包含一个或几个无机阻隔层/有机阻隔层的成对层。

20、更优选地，所述无机阻隔层包含金属氧化物或氮化物。

21、更优选地，所述金属选自al、si、zr、ti、hf、ta、in、sn、zn中的至少一种。

22、更优选地，所述有机阻隔层为含硅元素的聚丙烯酸树脂。

23、更优选地，所述无机阻隔层为氮化硅、氧化铝和氧化硅中的至少一种。

24、更优选地，所述无机阻隔层厚度为10-600nm。

25、更优选地，所述无机阻隔层厚度为50-200nm。

26、更优选地，所述有机阻隔层厚度为0.5-20μm。

27、更优选地，所述有机阻隔层厚度为0.8-2μm。

28、更优选地，所述水氧阻隔层的水汽渗透率wvtr＜10-2g/m2/day。

29、优选地，所述的耐候粘结层厚度为6-12μm。

30、优选地，所述的feve氟碳树脂为三氟氯乙烯乙烯基醚和三氟氯乙烯乙烯基酯中的至少一种。

31、更优选地，所述的feve氟碳树脂羟值为50-60mgkoh/g，固含量为50-60%。

32、优选地，所述的增粘树脂为聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物。

33、更优选地，所述的聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物mw分子量为10，000-100，000。

34、更优选地，聚硅氧烷在共聚物中质量分数为30-50wt%。

35、优选地，所述的下转换材料为氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料。

36、更优选地，所述的下转换材料为ca2v2o7:7%yb3+、srmoo4:10%yb3+、yvo4: 1%tm3+、cyp:15%ce3+中的一种或几种。

37、优选地，所述的固化剂为hdi类多异氰酸酯。

38、更优选地，所述的固化剂为hdi缩二脲多异氰酸酯、hdi三聚体、hdi-tdi混合多聚体、hdi-tmp加成物中的一种或几种。

39、更优选地，所述的固化剂为三聚体类hdi固化剂。

40、优选地，所述的消光粉为sio2粒子，消光粉粒径分布为9-11μm。

41、优选地，所述的溶剂选自芳烃、酮类和酯类中的至少一种。

42、更优选地，所述的溶剂选自碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丁酯、正丁醇和乙醇中的一种或几种。

43、优选地，所述的光稳定剂包括苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和有机镍盐类光稳定剂中的一种或几种的组合。

44、优选地，所述的其他助剂为流平剂和分散剂中的至少一种。

45、本发明还涉及上述的背板的制备方法，包括如下步骤：

46、（1）将支撑基材内表面进行等离子处理，采用真空镀膜方法形成水氧阻隔层；

47、（2）将步骤（1）形成的水氧阻隔层表面涂布耐候粘结层涂布液，干燥后形成耐候粘结层；

48、（3）在步骤（2）在所述支撑基材的外表面涂布胶层后再通过复合或涂布形成耐候层，即得。

49、优选地，所述真空镀膜方法为等离子化学气相沉积、磁控溅射、原子层沉积中的至少一种。

50、优选地，步骤（1）中采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层形成水氧阻隔层；或采用真空镀膜方法沉积无机阻隔层，接着涂布有机阻隔层，形成水氧阻隔层。

51、本发明的有益效果是：

52、（1）本发明添加了氟硅烷聚合物修饰的稀土掺杂下转换材料代替传统的紫外吸收剂，选用的下转换材料在200-500nm波段有很强的吸收，能够将照射至背板内层的紫外光转换为可见光或近红外光等可以被太阳能电池吸收的光，有效避免了紫外光对背板的破坏的同时，还可以提高电池的光采集和转化效率。此外，氟硅烷聚合物修饰的下转换材料具有更加优异的耐老化性能及配方体系兼容性。

53、（2）本发明采用聚硅氧烷-酰亚胺嵌段共聚物材料作为增粘树脂，该共聚物具有优异的热稳定性、耐辐照性能、良好的机械强度和柔初性。硅氧链段在聚酰亚胺主链中的引入使共聚物的自由体积增加，柔韧性及粘结性增强。这使得背板粘结层能够有效地承受机械应力和适应体积膨胀，提高了结构稳定性、热稳定性和粘结性能，比添加聚丙烯酸酯类增粘树脂的背板具有更优异的综合性能。

54、（3）本发明的支撑基材内表面含有水氧阻隔层，耐候粘结层是在水氧阻隔层表面进行沉积，水氧阻隔层可以有效阻隔水汽进一步侵入耐候粘结层，减缓高温高湿条件下耐候粘结层的老化分解，使老化后的耐候粘结层具有较好的透光率、与胶膜粘结力及耐黄变性能。