[发明专利]太阳能电池背板用涂料组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池背板用涂料组合物及其制备方法。

背景技术

随着不可再生资源的逐步减少以及矿物类资源生产、使用中产生的各种污染问趣，各国都在用政策的、法律的手段逐步加大对再生能源和清洁能源的开发利用，并努力提高其在整个能源使用中的比例。在这些清洁和可再生能源中，太阳能是其中最重要的能源之一。太阳能光伏发电越来越多的成为我们生活中的一部分，国家十二五计划把2015年总安装量设定在15GW，这就预示了我们生活用电的一部分会在不久的将来悄然变为来自太阳能发电。对于光伏发电产业来说，在不断提高技术的同时，更要降低成本。目前太阳能设备常用的是太阳能电池板，它是将太阳能转化为电能的一个重要设备。太阳电池板主要包括玻璃、EVA 胶膜、边框、背膜、接线盒、硅胶等，目前除背膜以外的其它材料均已在中国光伏产业实现高度国产化，大大降低了太阳电池组件单位发电功率的制造成本。但是，背膜作为一类重要的太阳电池组件封装材料，其技术门槛要求相当高，加之相关原材料长期受到国外氟化工巨头的专利技术制约，时至今日其国产化程度仍极低，造成现在国内太阳电池组件生产商所采用的背膜大多为国外进口产品，价格较高且供货期不能保证。因此，从降低太阳电池组件单位发电功率的制造成本角度来讲，背膜国产化是中国光伏企业的必然选择。

由于太旧能电池模组是放置在室外的电气产品，因此背板除了具有保护功能以外，还必须具备25年之久的可靠的绝缘性能、阻水性、耐老化性能。若太阳能背板阻隔水蒸气渗透的性能不良，则空气中的湿气(尤其是阴雨湿气更大)会透过太阳能背板进入到内侧，水蒸气的渗透会影响到EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)的粘结性能，导致背板与EVA脱离，进而使更多湿气直接接触电池片而使电池片被氧化。此类产品使用年限一般按照25年以上进行设计，要确保产品达到如此长的使用期限，就需要严格控制各组件质量，而这些组件中太阳能电池背板的作用不容小觑，太阳能电池背板起着保护光伏组件中的电池片的作用。作为太阳能发电的主要部件，光伏组件的质量非常的重要，而光伏组件的寿命与其使用的原料密切相关。在所有的原料中，塑料部件寿命是最短的。所以光伏组件中塑料部件的寿命决定了光伏组件的寿命。在所有塑料部件中，背板无疑是最重要的。背板是所有封装材料中成本比重最大的部分，由于硅材料价格的迅速降低,其也成为组件成本重要构成之一。背板的成本由其所用的材料所决定，而不同材料的寿命是不同的，是否能满足组件要求的25年寿命也成为越来越多组件厂和发电用户所关心的问题。如果背膜在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面无法满足太阳电池组件25 年的环境考验，最终将导致太阳电池的可靠性、稳定性与耐久性无法得到保障，造成电池模块脱落、电池片滑移、电池有效输出功率降低等不良，更危险的是电池组件会在较低电压和电流值的情况下出现电打弧现象，引起电池组件燃烧并促发火灾，造成人员安全损害和财产损失。

目前常用的背板有多种结构，可以分为双面含氟背膜（如TPT）、单面含氟背膜（如TPE）、不含氟的背膜（多通过胶粘剂将多层PET 胶粘复合而成）和涂层背膜四类。而其中有关不含氟的背膜的研究，研究表明，PET 分子主链中含有大量的酯基，与水具有很好的亲和性，容易产生水增塑，同时即使微量的水分也会导致分子主链的降解。PET 在湿热老化过程中老化性能的变化受三个因素影响：结晶度、水增塑、水解,各因素自始至终都在起作用,不同的环境和不同的阶段内各种不同因素起主导作用。老化初期，结晶为主导因素,它增加杨氏模量、最大拉伸应力,但使材料变脆,降低冲击强度，然后水增塑成为主要因素,它使材料韧性增加,但是很快水解反应上升为主要因素,它引起PET 大分子链断裂,分子量下降,从而引起机械性能的破坏。而温度的升高则会使上述过程明显加快，因此水和热是导致PET 物理机械性能急剧下降的主要原因。此外，紫外辐射也会使PET 的分子量、强伸度大幅度下降,结晶度有所提高,从而使材料脆化。因此，通过胶粘剂将多层PET 胶粘复合而成的不含氟背膜从材料本身特性上就无法满足商用晶硅太阳电池组件25 年的湿热、干热、紫外等环境考验与使用要求，也就很难适合用于晶硅太阳电池组件的封装。