本發明涉及太陽能背板技術領域，具體涉及一種散熱型太陽能電池背板材料。
背景技術：
光伏發電是當今世界利用新能源的一種主要形式。得益于無窮無盡的太陽能資源，借助于光生伏特效應，采用半導體材料就能夠實現太陽光轉換為電能。晶硅太陽能電池目前使用廣泛，但是其對太陽能的利用率較低，大部分太陽能沒有被利用，會轉換為熱能使得太陽能組件溫度升高，從而導致組件光電轉換效率降低。而組件工作溫度的升高對晶硅太陽能電池具有負溫度效應，溫度越高，對太陽能的轉換越不利。據相關資料報道，隨著組件溫度升高1℃，組件的光電轉換效率會下降，相應的組件功率輸出降低0.4％左右。因此為了提高太陽能組件的功率輸出，就需要降低組件的溫度，而這就依賴于增強導熱的太陽能背板將組件的溫度傳導到空氣側從而實現組件溫度的降低。
太陽能組件由正面的鋼化玻璃、eva膠膜、電池片、eva膠膜和背板組成，面向太陽光的這部分的熱傳導效果是不明顯的，而組件的主要熱能則通過電池片背后的eva膠膜，特別是背板傳導出去。背板在太陽能電池組件中起到了支撐和保護的作用，具有耐候、阻水、絕緣性能，但是目前背板所用的pet基材導熱性能并不理想，導熱系數只有0.22w/(mk)；低導熱系數的背板不利于太陽能電池組件的導熱散熱，相應組件的溫度也就難以降低，太陽能電池的光電轉化效率會降低。針對這個情況，當前有采用導熱系數較好的金屬背板來取代傳統pet基的聚合物背板，也有采用復合了耐候層的鋁箔作背板的，但是這些背板對絕緣性能的要求比較嚴苛，為了達到絕緣目的的后處理步驟比較繁復，而且金屬背板質量重，操作不便捷；而采用輻射散熱材料制成散熱涂層達到組件降溫目的是較常見的方式，但涂層一般比導熱系數低的pet基材薄得多，pet基材構成主要熱阻，從而散熱涂層效果并不理想。針對于此，有必要研究背板材料與優化設計背板結構來加強太陽能組件的導熱性，降低組件的溫度，提高太陽能電池的效率。
技術實現要素：
本發明的目的是為了提供一種能增強散熱的太陽能電池組件用背板材料，該背板能夠降低太陽能組件的溫度，從而提高太陽能組件的光電轉換效率，增大太陽能組件的功率輸出。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種散熱型太陽能電池背板材料，所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層；所述的導熱支撐層厚度在100-500微米，由40-80wt％的主體樹脂、20-60wt％的導熱填料、0.1-5wt％的偶聯劑、0.1-10wt％的改性劑、0-2wt％的紫外吸收劑、0-2wt％的紫外屏蔽劑、0-2wt％的抗氧劑組成；所述的熱輻射耐候層厚度在5-30微米，由50-80wt％的氟樹脂、20-50wt％的輻射填料、0-5wt％的固化劑組成；所述的導熱支撐層為偶聯劑處理的導熱填料與其它組成混合后經熔融擠出造粒，造粒后再熔融擠出拉伸得到，熱輻射耐候層涂布在導熱支撐層上；
進一步地，所述導熱填料由粒徑在0.5-30微米的硅微粉、膨脹石墨、碳纖維、氧化鋁、泡沫鋁、氧化鋅、硫化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鎂晶須、氧化鋅晶須、石墨烯/氮化硼超晶格的一種或幾種按任意配比混合組成；
進一步地，所述輻射填料為粒徑在0.1-5微米的碳化硅、氧化鋯、氧化鐵、二氧化鈦、炭黑、氧化錳、氧化鉻、二氧化硅的一種或幾種按任意配比混合組成。
進一步地，所述偶聯劑處理是將偶聯劑配成10-30wt％的乙醇溶液，再用乙酸調節所配溶液的ph至3-8，將導熱填料加入高速混合機內；再將溶液用噴霧的方式加入高速混合機內，在20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min，得偶聯劑處理的導熱填料；最后用動態干燥法干燥導熱填料。
進一步地，所述動態干燥法具體為：偶聯劑處理的導熱填料在高速攪拌機內以10-200rpm低速攪拌，同時從高速攪拌機的底部鼓入40-60℃的干燥空氣處理30-90min，從而實現導熱填料邊攪拌、邊懸浮干燥。
進一步地，所述偶聯劑由n-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、植物酸型單烷氧基類鈦酸酯、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、焦磷酸型單烷氧基類鈦酸酯、復合磷酸型單烷氧基類鈦酸脂的一種或幾種按任意配比混合組成。
進一步地，所述主體樹脂由聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚己內酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的一種或幾種按任意配比混合組成。
進一步地，所述改性劑由順丁烯二酸酐、苯乙烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝乙酸乙烯共聚物、苯乙烯與丙烯酸縮水甘油酯共聚物、間-異丙烯基-2,2-二甲基苯酰異氰酸酯、改性聚丙烯酸酯、丙烯酸酯與縮水甘油酯雙官能化的乙烯類彈性體、氫化苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的紫外吸收劑由2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、2-(2-羥基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的紫外屏蔽劑由粒徑在0.1-5微米的炭黑、氧化鋅、鋅鋇、碳酸鈣、滑石粉、氧化亞鉛的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的抗氧劑由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)均三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種按任意配比混合組成。
進一步地，所述氟樹脂由聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟化丙烯共聚體、乙烯/四氟乙烯共聚體、乙烯/三氯氟乙烯共聚體、四氟乙烯/過氟化乙烯共聚體、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的一種或幾種按任意配比混合組成。所述的固化劑由甲苯二異氰酸酯三聚體、甲苯二異氰酸酯預聚體、六亞甲基二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲、二苯甲烷二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯預聚體、異佛爾酮二異氰酸酯-三羥甲基丙烷甲醇物、甲苯二異氰酸酯-三羥甲基丙烷加成物、甲苯二異氰酸酯-二元醇加成物的一種或幾種按任意配比混合組成。
一種權利要求1所述散熱型太陽能電池背板材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
(1)將偶聯劑配成10-30wt％的乙醇溶液，并用乙酸調節所配溶液的ph在3-8，備用。
(2)將導熱填料加入高速混合機，然后將步驟1配制的溶液采用噴霧的方式加入高速混合機內，在20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min后,再用動態干燥法干燥，即在低速10-200rpm攪拌下通入40-60℃干燥空氣干燥30-90min，即得偶聯劑處理的導熱填料。
(3)將主體樹脂加入高速混合機中，再加入步驟2偶聯劑處理的導熱填料，于20-60℃以300-2000rpm高速混合10-30min后，再依次加入改性劑、紫外吸收劑、紫外屏蔽劑和抗氧劑，再300-2000rpm高速混合5-20分鐘后出料，得混合料。
(4)將混合料進行熔融擠出造粒，相應的螺桿造粒機溫度控制在180-350℃，轉速100-300rpm，得造粒料。
(5)將造粒料通過擠出機進行熔融擠出、拉伸后得到所述的導熱支撐層，擠出機的溫度控制在200-350℃，轉速在100-300rpm。
(6)將氟樹脂、輻射填料、固化劑混合，得涂料。
(7)通過噴涂或刮涂等工藝將步驟6所得涂料100-200℃溫度下涂布并固化在導熱支撐層表面，形成一層熱輻射耐候層，得散熱型太陽能電池背板材料。
本發明的有益效果是，本發明的制備過程實用有效，通過填充偶聯劑處理的導熱填料，使得支撐層具有較好的導熱效果；通過添加輻射填料，耐候層又具有散熱效果，從而所構成的太陽能電池背板材料能夠很好的將組件內的熱量傳導出去，降低太陽能電池組件的溫度，從而提高了組件的光電轉換效率，增加太陽能組件的功率輸出。
具體實施方式
下面結合具體實施例來進一步說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于實施例。
實施例1
一種散熱型太陽能電池背板材料，所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層，其中內層厚度在450微米，外層厚度在5微米。
導熱支撐層為64wt％的聚萘二甲酸乙二醇酯和0.5wt％的n-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷改性修飾的25wt％氧化鋁顆粒經過螺桿擠出造粒后，再和9wt％的苯乙烯嵌段共聚物、0.5wt％的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.5wt％的碳酸鈣、0.5wt％的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。
然后在導熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候層。該耐候層為78wt％的聚三氟氯乙烯、20wt％的氧化鐵、2wt％的甲苯二異氰酸酯三聚體所混合配得的涂料，噴涂后在溫度100℃下固化。即得一種散熱型太陽能電池背板材料。
實施例2
一種散熱型太陽能電池背板材料，所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層，其中內層厚度在380微米，外層厚度在10微米。
導熱支撐層為55wt％的聚己內酰胺和2wt％的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性修飾的34wt％的5：1的氧化鎂晶須與膨脹石墨混合物經過螺桿擠出造粒后，再和6wt％的間-異丙烯基-2,2-二甲基苯酰異氰酸酯、1wt％的2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-辛氧基酚、1.5wt％的鋅鋇、0.5wt％的二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。
然后在導熱支撐層表面刮涂一層熱輻射耐候層。該耐候層為69wt％的四氟乙烯/六氟化丙烯共聚體、30wt％的氧化鋯、1wt％的異佛爾酮二異氰酸酯-三羥甲基丙烷甲醇物所混合配得的涂料，噴涂后在溫度120℃下固化。即得一種散熱型太陽能電池背板材料。
實施例3
一種散熱型太陽能電池背板材料，所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層，其中內層厚度在330微米，外層厚度在20微米。
導熱支撐層為49wt％的1：1的聚萘二甲酸乙二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合物和1wt％的異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯改性修飾的45wt％的10：1的碳化硅與石墨烯/氮化硼超晶格的混合物經過螺桿擠出造粒后，再和4wt％的馬來酸酐接枝乙酸乙烯共聚物、0.25wt％的2-(2-羥基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、0.5wt％的氧化亞鉛、0.25wt％的β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。
然后在導熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候層。該耐候層為65wt％的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、38wt％的的1：1的氧化鋯與氧化鉻混合、7wt％的異佛爾酮二異氰酸酯三聚體所混合配得的涂料，噴涂后在溫度170℃下固化。即得一種散熱型太陽能電池背板材料。
實施例4
一種散熱型太陽能電池背板材料，其特征在于：所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層，其中內層厚度在260微米，外層厚度在30微米。
導熱支撐層為43wt％的聚對苯二甲酸丙二醇酯和1wt％的1：1的3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷與乙烯基三甲氧基硅烷的混合物改性修飾的52wt％的1：1的硅微粉與硫化鋅混合物經過螺桿擠出造粒后，再和2wt％的丙烯酸酯與縮水甘油酯雙官能化的乙烯類彈性體、0.75wt％的2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、0.7wt％的二氧化鈦、0.55wt％的1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)均三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。
然后在導熱支撐層表面噴涂一層熱輻射耐候層。該耐候層為54wt％的乙烯/三氯氟乙烯共聚體、45wt％的碳化硅、1wt％的甲苯二異氰酸酯-三羥甲基丙烷加成物所混合配的的涂料，噴涂后在溫度185℃固化。即得一種散熱型太陽能電池背板材料。
實施例5
一種散熱型太陽能電池背板材料，其特征在于：所述背板的內層為導熱支撐層，外層為熱輻射耐候層，其中內層厚度在180微米，外層厚度在15微米。
導熱支撐層為75wt％的2：1的聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚酰胺混合物和1.5wt％的復合磷酸型單烷氧基類鈦酸脂改性修飾的20wt％的1：4的氧化鋅晶須與泡沫鋁混合物經過螺桿擠出造粒后，再和1wt％的改性聚丙烯酸酯、0.5wt％的2-(2-羥基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2wt％的氧化鋅、2wt％的二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]等混合均勻于200-350℃熔融擠出拉伸制備得到。
然后在導熱支撐層表面刮涂一層熱輻射耐候層。該耐候層為70wt％的1：2的乙烯/三氯氟乙烯共聚體與四氟乙烯/過氟化乙烯共聚體的混合物、28wt％的二氧化硅、2wt％的1：1的甲苯二異氰酸酯預聚體與異佛爾酮二異氰酸酯三聚體的混合物所混合配的的涂料，噴涂后在溫度145℃下固化。即得一種散熱型太陽能電池背板材料。
在實施例3中，取消導熱填料的加入，參照同樣制備方法所得背板即為對比例。
對實施例1-5所制的的一種散熱型太陽能電池背板材料進行性能檢測，結果如下表1所示。
表1：背板的性能
將實施例1、3和對比例所制的的背板材料做成太陽能組件，在同樣環境條件下測試相應的組件性能，如表2。
表2：組件的性能
由表1和2的數據可以說明本發明的背板材料性能具有較大的導熱系數，能夠很好的將組件內的熱量傳導出去，降低太陽能電池組件的溫度，從而提高了組件的光電轉換效率，增加太陽能組件的功率輸出。此外本發明的背板材料在其它方面的性能也具有較優的表現，能夠滿足太陽能電池組件對背板材料的要求。
另，表1和2相應的性能測試方法參照下列相應的標準進行測試；
導熱系數：測試方法參照astmd5470-2006《薄的熱導性固體電絕緣材料傳熱性能的測試標準》。
局部放電：測試方法參照iec60270《局部放電標準測試》。
反射率：測試方法參照astmd1003《透明塑料透光率和霧度試驗方法》。
水汽透過率：測試方法參照gb/t26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定：紅外檢測器法》。
伸強度和斷裂伸長率：測試方法參照gb/t13542.4-2009《電氣絕緣用薄膜(第4部分):聚酯薄膜》。
剝離強度：測試方法參照gb/t2792-2014《膠粘帶剝離強度的試驗方法》。
最大初始功率：測試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設計鑒定和定型》，選擇60片多晶硅電池組件。
組件溫度：測試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設計鑒定和定型》。
組件功率：測試方法參照iec61215《地面用晶體硅光伏組件：設計鑒定和定型》，選擇60片多晶硅電池組件。
上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。