具有高擊穿電壓的太陽能電池背板用粘合劑組合物的製作方法
2023-07-05 18:07:06 1
本發明涉及一種具有高擊穿電壓的太陽能電池背板用粘合劑組合物，屬於新能源技術領域。
背景技術：
近年來隨著全世界對環保事業的重視和關注，無排放或低排放的新能源事業得到了長足的發展。其中光伏產業由於其具有施工難度較小，適應性強和方便取用等優點，在各個國家都得到了大力的推廣和應用。
由於光伏組件通常是由半導體元件組成的系統，往往容易受到溼氣，紫外線，熱量，氧氣等外界環境的影響從而導致效率降低或失效。太陽能電池通常採用在矽片兩側層壓貼合玻璃或塑料背板來對其進行保護。其中塑料制太陽能背板由於具有優良的強度，耐候性，抗紫外性等性能，因而廣泛用於太陽能電池的保護；同時其優良的加工性能和較為寬鬆的儲放條件也有利於使用和保存。
通用的太陽能背板一般使用膠黏劑將結構增強膜和耐候膜複合製得，但使用中可能由於局部高電壓導致其擊穿從而導致電池失效，或由於其散熱較慢導致電池溫度升高致使電池效率下降。
中國專利CN104210251A公開了一種太陽能電池封裝方法，特別涉及一種環氧/石墨烯封裝膠。其在封裝膠中添加了石墨烯以提高其水氧隔絕能力，採用不同的封裝工藝，結果顯示其具有很好的密封效果。該技術採用超生剝離的石墨烯或經過還原的氧化石墨烯，其表面官能團少，與樹脂的結合能力較弱。
中國專利CN103441171B公開了一種散熱優異的太陽能電池背板，其中特別涉及了一種散熱塗層，該散熱塗層位於基材層和耐候層之間。該發明通過在丙烯酸樹脂散熱塗層中添加0.008～0.035％的經過電子束輻照的碳納米管，提高了背板的散熱效果，降低了太陽能電池的工作溫度，提高了轉化效率。但該方法所添加的導熱材料需經過電子束輻照，加工成本和技術成本較高。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對現有技術的不足之處，提供一種太陽能電池背板用粘合劑，在保證其原有性能的情況下，提高其擊穿電壓從而使其可應用於高電壓組件，並且解決其導熱效果差的問題從而降低背板溫度以提高轉化效率。
本發明是通過以下技術方案實現的：
第一方面，本發明提供了一種具有高擊穿電壓的太陽能電池背板用粘合劑組合物，其包括按重量份數計的如下組分：
其中，所述高介電材料的相對介電常數為不低於5.0。由於高介電材料添加量較低，故選用介電常數過低的材料無法達到明顯提高擊穿電壓的效果。
作為優選方案，所述高介電材料為石墨烯、富勒烯、納米氯化銀、聚對苯乙炔、聚對苯撐乙烯中的一種或幾種。
作為優選方案，所述聚酯樹脂重均分子量為3000～30000之間，玻璃化溫度為0～20℃，羥值為5～40mgKOH/g。
作為優選方案，所述固化劑為脂肪族異氰酸酯三聚體或脂肪族異氰酸酯縮二脲中的一種或兩種。
作為優選方案，所述抗氧劑為2,2』-亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、2,2』-亞甲基-雙-(4-乙基-6-叔丁基)苯酚、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、3,5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、三(2,4-叔丁基苯基)亞磷酸酯、三(1,2,2,6-五甲基-4-4-哌啶基)亞磷酸酯中的一種或幾種。
作為優選方案，所述光穩定劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯並三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類和受阻胺類中的至少一種。
作為優選方案，所述的溶劑為乙酸乙酯，乙酸正丙酯，乙酸正丁酯，甲基乙基酮中的一種或幾種。
第二方面，本發明還提供了一種如前述的具有高擊穿電壓的太陽能電池背板用粘合劑組合物的使用方法，其包括如下步驟：
將粘合劑組合物塗布於基材上，控制塗布厚度為10～20μm；
在25～120℃的溫度、1～5kg/cm2的壓力下進行複合後，熟化3～7天。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
1、通過添加高介電材料，提高背板膜的介電常數，提高了其擊穿電壓，使其能在更高的電壓下使用，提高了可靠性；
2、所添加的高介電材料同時具有較高的導熱係數，可以同時降低電池組件溫度，提高轉化效率；
3、所添加的高介電材料易製得，使用簡單。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
實施例1～5
實施例1～5涉及一種具有高擊穿電壓的太陽能電池背板用粘合劑組合物，包括表1所示的組分及重量份數。
實施例1
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為10～12微米，塗布後在80℃下烘乾3分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力3kg，複合溫度25℃。複合完成後於30℃下熟化7天。
實施例2
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為12～15微米，塗布後在80℃下烘乾3分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力3kg，複合溫度80℃。複合完成後於40℃下熟化5天。
實施例3
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為10～12微米，塗布後在100℃下烘乾2分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力2kg，複合溫度25℃。複合完成後於40℃下熟化5天。
實施例4
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為12～15微米，塗布後在120℃下烘乾1分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力3kg，複合溫度60℃。複合完成後於50℃下熟化3天。
實施例5
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為15～17微米，塗布後在120℃下烘乾3分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力2kg，複合溫度80℃。複合完成後於30℃下熟化7天。
對比例1～3
對比例1～2涉及一種太陽能電池背板用粘合劑組合物，包括表2所示的組分及重量份數。
對比例1
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為10～12微米，塗布後在80℃下烘乾3分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力3kg，複合溫度25℃。複合完成後於30℃下熟化7天。
對比例2
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為12～15微米，塗布後在80℃下烘乾3分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力3kg，複合溫度80℃。複合完成後於40℃下熟化5天。
對比例3
所用塗料配方如表1中所示。
以耐候PET作為基材，將塗料塗布在PET表面，控制膜膜厚為10～12微米，塗布後在100℃下烘乾2分鐘，烘乾後與耐候膜進行複合，複合壓力2kg，複合溫度25℃。複合完成後於40℃下熟化5天。
表1實施例中各組分及其重量份數
表2對比例中各組分及其重量份數
性能檢測
分別對實施例1～5以及對比例1～3製得的樣板進行性能檢測，測定擊穿電壓，剝離力，雙85測試，PCT加速老化試驗，QUV測試。
具體性能檢測項目及對應的方法如下：
一、擊穿電壓
參照國家標準GB/T 1048.1-2006進行測試。
二、剝離強度
參照國家標準GB/T 2790-1995進行測試。
三、雙85測試
參照國家標準GB/T 2423.3-2006進行測試。
四、PCT加速老化試驗
將製備好的樣板置於PCT加速老化試驗箱內，設定溫度121℃，壓力2個大氣壓，96小時後觀察表面形貌，是否有魚鱗紋，麻點，脫層等缺陷；測試剝離力。
五、QUV測試
參照IEC 61215：2005中10.10規定進行測試。
六、熱導率
採用TC3000型導熱係數測試儀瞬態熱線法測試。
表3實施例和對比例測試結果
由表3可知，當添加了高介電材料後，所製得的背板的擊穿電壓都有著一定程度的提高，可以在更嚴苛的條件下使用；剝離力基本保持一致或稍有降低，但保持在允許範圍內；對各種老化測試沒有負面影響；導熱係數也同時得到了明顯的提高，提高程度不同是由於所添加的高介電材料的導熱係數不同導致的。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。