[发明专利]黑色红外反射聚偏二氟乙烯太阳能电池背板复合膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背板复合膜，具体是一种黑色红外反射聚偏二氟乙烯太阳能电池背板复合膜。本发明还涉及上述黑色红外反射无机颜料填充的聚偏二氟乙烯太阳能电池背板复合膜的制造方法。

背景技术

聚偏二氟乙烯（PVDF）是一种性能优异的高分子材料，用其制备的薄膜具有耐候、耐化学腐蚀、防水汽、电绝缘以及良好的机械性能。但是，由于PVDF是无色半结晶含氟高分子，纯PVDF制成的薄膜对紫外光（UV）具有很高的透光性，不能对太阳能电池模块中的PET/PVDF、EVA/PVDF介面粘接层以及PET、EVA等材料起到阻隔UV的保护作用，尤其在室外高温、高湿等恶劣的天气环境下，伴随紫外光的作用容易引起PET/PVDF、EVA/PVDF粘接层脱粘，引起PET、EVA等高分子材料的化学降解，力学性能下降，从而影响到太阳能电池的使用寿命。

为了克服这一缺陷，通常的做法是：在制膜的配方中加入二氧化钛（TiO₂）、碳酸钙(CaCO₃)等无机颜料，用于吸收紫外光，反射可见光和红外光；加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）用于提高钛白粉的分散性、PVDF的成膜性和表面张力以满足PVDF/PET介面的粘接性能。这种以PVDF/PMMA/TiO₂为基础的复合材料薄膜通常为白色的太阳能背板膜。

目前，在我国内最多使用的氟膜有Arkema公司生产的Kynar膜，杜邦公司生产的聚氟乙烯（PVF）Tedlar膜，3M公司生产的THV膜，Honeywell公司生产的ECTFE膜等，这些膜大都是以含氟高分子/PMMA/钛白粉等为基础材料的白色薄膜。

由于PMMA热安定性、介电击特性、阻隔水汽性等方面不如PVDF；二氧化钛特别是纳米级的二氧化钛不易分散，易团聚，高温时能催化PVDF热分解放出HF酸，促使PVDF、PMMA降解。这些因素都导致PVDF膜在力学性能、耐候性、水汽透过率等方面性能下降。为此，人们至今仍在不断探索解决这些问题的方法与途径，设法提高PVDF膜的质量。

另一方面，为了获得一种视觉和建筑艺术上的效果并同时能提高对太阳光的遮盖力，作为安装在屋顶上的光伏装置，需要使用能满足太阳能电池背板各项性能要求的黑色或其它颜色PVDF膜。对于制备黑色的PVDF膜，通常是在配方中加入碳黑以取代或部分取代二氧化钛。碳黑具有吸收UV光、可见光和红外光的特性，对太阳光具有很强的屏蔽作用；从视觉上说，加入碳黑能使PVDF膜呈现黑色；适量的碳黑对高分子树脂薄膜的力学性能具有增强作用。但是，由于碳黑具有一定的导电性，它所制成的膜介电击穿特性较差。在室外由于它强烈吸收太阳能中的红外光，使太阳能背板膜因热积蓄温度升高，加速背板中高分子材料的热氧老化，使各项性能下降，缩短了使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种黑色并具有红外反射特性的聚偏二氟乙烯（PVDF）太阳能背板复合膜。本发明还提供了上述太阳能背板复合膜的制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种黑色红外反射聚偏二氟乙烯太阳能电池背板复合膜，包括面向空气的第一层和第一层下的第二层。所述复合膜的第一层厚度为5μm～70μm，复合膜的第二层厚度为10μm～70μm。

所述第一层材料是以黑色CICP填充的基于PVDF/PMMA共混树脂的复合物A，所述复合物A含有如下质量百分比组分：

所述第二层材料是以非复合无机颜料和黑色CICP混合物填充的基于PVDF/PMMA共混树脂的复合物B，所述复合物B含有如下质量百分比组分：

所述黑色CICP为含有铬、铁、锰金属氧化物，但不含有铜铬、铜铁氧化物的混合物在800℃～1400℃经煅烧工艺而制得的具有红外反射特征的复合无机颜料；该复合物对热和化学非常稳定。加入PVDF膜中能改进着色强度和热阻效果，提高阻隔水汽和电绝缘性能；它能吸收UV光和可见光，防止薄膜基材被光老化降解。由于黑色CICP对红外光具有反射作用，因此不同于碳黑，它较少地从太阳能中吸收红外光因而引起热量积蓄作用较小，这将有利于提高太阳能背板膜的耐候性和使用寿命。但它不宜和碳黑，铜铬、铜铁复合无机颜料组合使用，因为它们在复合膜中能强烈吸收红外光。所述黑色CICP为黑色粉末，其平均粒径0.3～2μm；为了提高分散性和阻隔水汽性能，所述黑色CICP在使用前表面进行硅烷化处理。