本發(fā)明涉及一種用于大系統(tǒng)光伏組件的高阻水易清潔背板材料，屬于光伏封裝材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油、天然氣等石化燃料的日益枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，大力發(fā)展新能源已經(jīng)成為一項(xiàng)全球化的重要任務(wù)。近年來(lái)，作為綠色能源的代表，太陽(yáng)能發(fā)電越來(lái)越受到人們關(guān)注。目前對(duì)于太陽(yáng)能的應(yīng)用主要是通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)能發(fā)電組件主要由低鐵鋼化玻璃、前層EVA膠膜、太陽(yáng)能電池片、后層EVA膠膜和背板組成。其中，背板起到水汽阻隔性、電氣絕緣性、與EVA的粘結(jié)性、耐候性等保護(hù)電池片的作用。
但是，目前市場(chǎng)上光伏背板的局部放電電壓通常在600～1000VDC左右，僅能適應(yīng)常規(guī)的光伏組件系統(tǒng)，對(duì)于較大系統(tǒng)的光伏組件存在很大的安全隱患，因此研發(fā)一種具有高部局放電電壓的光伏背板對(duì)光伏組件成本的降低非常有必要。已經(jīng)有一些關(guān)于高系統(tǒng)背板的報(bào)道，比如專(zhuān)利CN201320878102.4中所述采用增加背板基材層的厚度來(lái)提高背板的局放電壓，這種方法會(huì)導(dǎo)致后期加工困難和制作成本增加等問(wèn)題并且水汽透過(guò)率也只能維持在2g/m2·d左右容易引發(fā)蝸牛紋、PID等現(xiàn)象出現(xiàn)；專(zhuān)利CN201110316402.9采用玻璃纖維布來(lái)賦予背板高耐壓性從而來(lái)提高背板的局部放電電壓，但是該方案存在工藝繁瑣、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。目前的解決方案，還不夠全面，沒(méi)有辦法在做到高壓可靠性的同時(shí)還兼顧較多的其他功能性。另常規(guī)背板所用的耐候?qū)右话愣紴榉纪苛匣蛘叻さ纫恍┍砻婺艿偷奈镔|(zhì)，這樣的背板抗污能力弱在氫鍵、色散力和憎水作用下使一些碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、蛋白質(zhì)、天然高分子等一些有機(jī)無(wú)機(jī)污染物能夠輕易的粘附在背板表面并難以清洗從而影響背板散熱，降低太陽(yáng)能電池的安全性，同時(shí)也給去除這些雜質(zhì)增加了人工成本。
因而，開(kāi)發(fā)出一款低成本、耐高壓、易清潔并且適用于大系統(tǒng)光伏組件的背板材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重大課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)改變背板內(nèi)外層的組成、結(jié)構(gòu)從而提供了一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，同時(shí)具有高局部放電電壓、水汽阻隔性和易清潔性能的光伏組件背板，這種背板在光反射性、粘結(jié)強(qiáng)度、耐候性等方面也具有良好的效果。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于大系統(tǒng)光伏組件的高阻水易清潔背板材料，依次由外層、粘結(jié)層、基膜層以及內(nèi)層組成；內(nèi)層和基膜層可以通過(guò)熔融涂覆、流延成膜或雙層共擠出連接，外層通過(guò)粘接層粘結(jié)到基膜層；所述外層厚度為50～200μm，粘結(jié)層厚度為5～20μm，基膜層厚度為100～500μm，內(nèi)層厚度為100～400μm。
所述內(nèi)層由100重量份的第一主體樹(shù)脂、5～20重量份的第二主體樹(shù)脂、3～30重量份的主體填料、3～30重量份的輔助填料、0.01～1重量份的硅烷偶聯(lián)劑、0.001～0.1重量份的交聯(lián)劑、0.001～0.1重量份的抗熱氧老化劑、0.001～0.1重量份的光穩(wěn)定劑組成；所述的第一主體樹(shù)脂由乙烯與丙烯、丁烯、戊烯、辛烯中的一種或多種按照任意配比共聚之后組成，所述第二主體樹(shù)脂由聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚異丁烯、聚異戊二烯、聚丁二烯中的一種或幾種混合組成；
所述基膜層由第三主體樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料、水解穩(wěn)定劑、抗熱氧老化劑組成；所述第三主體樹(shù)脂由聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己二甲酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯中的一種或多種按任意配比混合組成；
所述粘結(jié)層由聚氨酯膠黏劑、環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑、丙烯酸酯膠黏劑和有機(jī)硅樹(shù)脂膠黏劑中的一種或幾種混合組成；
所述外層由第四主體樹(shù)脂、接枝助劑、無(wú)機(jī)填料和接枝于第四主體樹(shù)脂表面的親水性聚合物刷所組成；所述第四主體樹(shù)脂由單氟乙烯樹(shù)脂、偏氟乙烯樹(shù)脂、三氟氯乙烯樹(shù)脂、聚四氟乙烯樹(shù)脂、單氟乙烯-乙烯基醚共聚物、單氟乙烯-乙烯基酯共聚物、偏氟乙烯-乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-乙烯基酯共聚物、三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物、三氟氯乙烯-乙烯基酯共聚物、四氟乙烯-乙烯基醚共聚物中的一種或多種按任意比組成；所述親水性聚合物刷為聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酰胺、聚N-羥乙基丙烯酰胺、聚N-羥甲基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種組成；
進(jìn)一步地，所述主體填料由氧化鈦、鋅鋇白、云母粉、滑石粉、氧化鋅、氧化鎂、瓷粉、蒙脫土、碳酸鈣中的一種或幾種按照任意比混合組成；所述輔助填料由粒徑為1～10μm的沸石、介孔二氧化硅、空心玻璃微球、空心陶瓷微球中的一種或多種按照任意比混合組成；所述無(wú)機(jī)填料為鈦白粉、云母粉、滑石粉、金屬氧化物、瓷粉、蒙脫土、碳酸鈣、沸石、鐵鉻黑、銅鉻黑、炭黑一種或幾種和粒徑為1～10μm的介孔二氧化硅、空心玻璃微球、空心陶瓷微球中的一種或多種按照任意比混合組成；
進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑由3-三乙氧基甲基硅烷基-1-丙胺、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、乙烯基三異丙烯氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種按任意比組成。
進(jìn)一步地，所述交聯(lián)劑由過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化丁基異丙苯、2，5-二甲基-2，5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷、3，3-雙(叔丁基過(guò)氧)丁酸乙酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過(guò)氧化碳酸酯、正丁基4，4-二(過(guò)氧化叔丁基)戊酸酯、乙二醇雙甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、四乙基硅烷、N，N-亞甲基雙丙烯酰酯胺中的一種或多種按照任意配比組成。
進(jìn)一步地，所述抗熱氧老化劑由2，2-亞甲基-雙-(4-甲基-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)、3，5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、二硬酯基季戊四醇二亞磷酸酯、雙酚A雙(二苯基磷酸酯)中的一種或多種按照任意配比組成。
進(jìn)一步地，所述光穩(wěn)定劑由癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、雙-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇葵二酸酯、N，N’-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺與2，4-二氯-6-6(4-嗎啉基)-1，3，5-三嗪的復(fù)配物、甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸中的一種或多種按任意配比組成。
進(jìn)一步地，所述水解穩(wěn)定劑由單體碳化二亞胺類(lèi)水解穩(wěn)定劑、噁唑啉類(lèi)化合物水解穩(wěn)定劑、環(huán)氧化合物類(lèi)水解穩(wěn)定劑中的一種或多種按任意比混合組成。
進(jìn)一步地，所述接枝助劑為2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮、安息香雙甲醚BDK、2，4，6-三甲基苯甲?；交趸?、4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、二本甲酮BP、4-氯二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、鄰苯甲?；郊姿峒柞ァ?-苯基二苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴ブ械囊环N或幾種混合組成；
進(jìn)一步地，所述接枝的方法由光引發(fā)接枝、電暈引發(fā)接枝、等離子體處理引發(fā)接枝、高能輻射引發(fā)接枝中的一種或幾種交替進(jìn)行。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：本發(fā)明制備出的一種用于大系統(tǒng)光伏組件的高阻水易清潔背板材料在具有高局部放電電壓、水汽阻隔性能和易清潔性能的同時(shí)在光反射性、粘結(jié)強(qiáng)度和戶(hù)外耐候性等方面也有突出優(yōu)勢(shì)，為光伏組件背板材料提供了新思路、新方法。本發(fā)明通過(guò)改變背板內(nèi)外層的組成、結(jié)構(gòu)，提供一種局部放電電壓高、水汽透過(guò)率低并且具有易清潔性能的適用于大系統(tǒng)光伏組件用的光伏背板；該背板在具有高局放電壓、高水汽阻隔和易清潔性能的同時(shí)還具有較高的光反射性、粘結(jié)強(qiáng)度和良好的耐候性，能夠充分發(fā)揮背板的保護(hù)作用。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明中的內(nèi)層、基膜層可以由熔融涂覆或流延成膜或雙層共擠出制得，外層通過(guò)粘接層粘結(jié)到基膜層。
實(shí)施例1：
外層：聚偏氟乙烯膜接枝聚丙烯酸接枝聚N-羥乙基丙烯酰胺，厚度100μm；
粘結(jié)層：聚氨酯膠黏劑，厚度10μm；
基膜層：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度200μm；
內(nèi)層：第一主體樹(shù)脂乙丙共聚物和聚異丁烯的混合物100份，反射填料鈦白粉8份，輔助填料介孔二氧化硅6份，硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷2份，交聯(lián)劑過(guò)氧化丁基異丙苯0.5份，抗熱氧老化劑0.05份，光穩(wěn)定劑0.05份，紫外吸收劑0.05份，厚度150μm。
實(shí)施例2：
外層：聚偏氟乙烯膜接枝聚N-羥乙基丙烯酰胺，厚度100μm；
粘結(jié)層：聚氨酯膠黏劑，厚度10μm；
基膜層：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度200μm；
內(nèi)層：第一主體樹(shù)脂乙丙共聚物和聚異丁烯的混合物100份，反射填料鈦白粉8份，輔助填料介孔二氧化硅6份，硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷2份，交聯(lián)劑過(guò)氧化丁基異丙苯0.5份，抗熱氧老化劑0.05份，光穩(wěn)定劑0.05份，紫外吸收劑0.05份，厚度150μm。
實(shí)施例3：
外層：聚偏氟乙烯膜接枝聚丙烯酸，厚度100μm；
粘結(jié)層：聚氨酯膠黏劑，厚度10μm；
基膜層：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度200μm；
內(nèi)層：第一主體樹(shù)脂乙丙共聚物和聚異丁烯的混合物100份，反射填料鈦白粉8份，輔助填料介孔二氧化硅3份，硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷2份，交聯(lián)劑過(guò)氧化丁基異丙苯0.5份，抗熱氧老化劑0.05份，光穩(wěn)定劑0.05份，紫外吸收劑0.05份，厚度150μm。
實(shí)施例4：
外層：聚偏氟乙烯膜接枝聚丙烯酸，厚度100μm；
粘結(jié)層：聚氨酯膠黏劑，厚度10μm；
基膜層：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度200μm；
內(nèi)層：第一主體樹(shù)脂乙丙共聚物和聚異丁烯的混合物100份，輔助填料介孔二氧化硅6份，硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷2份，交聯(lián)劑過(guò)氧化丁基異丙苯0.5份，抗熱氧老化劑0.05份，光穩(wěn)定劑0.05份，紫外吸收劑0.05份，厚度150μm。
比較例1：
市場(chǎng)購(gòu)得的KPK結(jié)構(gòu)背板
采用以上方法制得背板材料，性能指標(biāo)通過(guò)以下方法測(cè)定：
1、光反射率
按照GB/T13452.3-92、GB/T9270-88、GB/T5211.17-88、ISO3906-80標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的反射率測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試。
2、局放電壓
按照標(biāo)準(zhǔn)IEC61730《光伏(PV)組件安全鑒定》進(jìn)行測(cè)試。
3、水汽透過(guò)率
按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM F1249《用調(diào)制紅外線傳感器測(cè)定塑料膜和薄板水蒸氣透過(guò)性的試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。
試驗(yàn)條件：﹢38℃，相對(duì)濕度100％
4、與EVA的剝離強(qiáng)度
按照GB/T2790進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試。
5、水接觸角
按照GB/T30693-2014進(jìn)行測(cè)試。
6、恒定耐濕熱老化性能
按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2423.3《高低溫濕熱試驗(yàn)方法》
試驗(yàn)條件：﹢85℃，相對(duì)濕度85％
試驗(yàn)前后對(duì)試樣黃變指數(shù)(△YI)按照國(guó)標(biāo)GB 2409《塑料黃變指數(shù)試驗(yàn)方法》測(cè)定對(duì)實(shí)施例1、2、3、4和比較例1進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。
表1：制得背板材料的性能參數(shù)
由表中數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明一種用于大系統(tǒng)光伏組件的高阻水易清潔背板材料，在通過(guò)改變背板內(nèi)層的組成相對(duì)于普通背板在局部放電、阻水性、反射率等方面有明顯提高，并且當(dāng)對(duì)背板外層進(jìn)行親水改性之后能夠有效的降低背板外層的水接觸角提高抗污能力。本發(fā)明的一種用于大系統(tǒng)光伏組件的高阻水易清潔背板材料的局放電壓、水汽阻隔性高，能夠滿(mǎn)足不同系統(tǒng)大小光伏組件的要求，降低光伏組件的生產(chǎn)成本，有效的解決蝸牛紋、PID等現(xiàn)象提高了安全性；同時(shí)由于其特殊設(shè)計(jì)的外表面還具有很好的易清潔性能，在光伏組件長(zhǎng)期戶(hù)外使用過(guò)程中能夠保持潔凈的外觀。此外其在光反射性、粘結(jié)強(qiáng)度、耐候性等方面也有突出優(yōu)勢(shì)，能夠很好的滿(mǎn)足光伏組件背板的要求。