一种反射增益型高透过率太阳能电池背膜及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种反射增益型高透过率太阳能电池背膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着国家节能减排政策的进一步实施，光伏发电以其清洁、高效、零碳排放的优点被越来越多的人所接受。据统计，2017年，全球新增光伏装机容量达到了100gw，同比增长43％，全球累计装机容量达到了405gw，预计2018年全球总装机量将达到109gw，继续保持高增长的态势。作为光伏发电的基本单元，太阳能电池组件的结构从上到下依次为光伏玻璃、eva封装胶膜、晶硅太阳能电池片、eva封装胶膜和太阳能电池背膜。其中太阳能电池背膜主要起保护和支撑太阳能组件作用，使其在严苛的自然环境中保持太阳能电池组件正常工作25年以上。

随着光伏行业技术的发展，太阳能电池背膜的技术要求也在逐步提升。当前，太阳能电池背膜除了需要满足其在生产加工以及户外应用的常规要求，如断裂强度、断裂生长率、与eva剥离强度、耐uv性能、耐湿热性能以外，还需考虑背膜对于组件功率的增益效果。随着双面发电太阳能电池技术的迅猛发展，高可见光透过率太阳能电池背膜成为市场需求的主要功能性背膜之一。虽然高透过率太阳能电池背膜需要解决诸多技术难题，如不低于玻璃的可见光透过率、不低于常规背膜的紫外耐受性能和湿热老化性能，然而以苏州中来光伏新材股份有限公司为代表的高科技企业在中国专利申请号为cn201520087689.6的申请案中公布了一种透明太阳能电池背膜及其组件，为高透过率太阳能电池背膜的发展打下了良好的基础。然而，对于双面发电组件，不降低电池覆盖区域的背膜透过率而提高不被电池覆盖区域的背面反射率，是太阳能电池背膜急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种将高可见光透过率和高反射性能同时集成在同一太阳能电池背膜上的具有高反射增益的高透过率太阳能电池背膜及其制备方法。

本发明提供的一种反射增益型高透过率太阳能电池背膜，采用的主要技术方案为：

一种反射增益型高透过率太阳能电池背膜，包括透明薄膜层，其特征在于，所述透明薄膜层上表面和/或下表面设置有高反射率图案层；所述高反射率图案层为网格状，网孔的位置与电池片的位置保持一致，所述网孔的面积小于电池片的面积。

本发明提供的反射增益型高透过率太阳能电池背膜，还包括如下附属技术方案：

其中，所述网孔的边缘沿电池片的外周向内延伸1-15mm；所述网孔四角为斜角过渡。

其中，所述高反射率图案层是外表面进行过等离子处理的涂层；

所述高反射率图案层为厚度为1-100μm的涂层，所述涂层的组成成分包括功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂；

所述填料为硫酸钡和石墨烯。

其中，所述高反射率图案层是外表面进行过等离子处理的膜层；

所述高反射率图案层为对300-1250nm波长光线的反射率为60-99％的高分子聚合物薄膜和/或金属薄膜；所述高分子聚合物薄膜和/或金属薄膜的厚度为1-100μm，通过胶粘剂粘贴在透明薄膜层上表面和/或下表面。

其中，所述高反射率图案层包括上层和下层；

所述下层为粘贴在所述透明薄膜层上表面和/或下表面上的第一高反射率图案层，所述上层为涂覆在第一高反射率图案层上的第二高反射率图案层，或

所述下层为涂覆在透明薄膜层上表面和/或下表面上的第一高反射率图案层，所述上层为粘贴在第一高反射率图案层上的第二高反射率图案层。

其中，所述透明薄膜层包括薄膜主体和设置在薄膜主体上表面和/或下表面的透明功能层。

其中，所述高反射率图案层远离透明薄膜层的面上设置有透明功能层。

其中，所述透明薄膜层对300nm-1250nm波长光线的透过率为60％-99％，厚度为310-500μm；

所述透明薄膜层包括透明聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚脲、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯衍生物、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种。

其中，制备方法包括步骤：

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：取功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂搅拌混合均匀，制得高反射率图案层的涂料；

s3：将涂料以设定图案涂敷在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至涂料完全交联固化，形成高反射率图案层；

s4：将高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

其中，制备方法包括步骤：

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：以设定图案在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面涂覆胶粘剂；

s3：在胶粘剂上粘贴分子聚合物薄膜和/或金属薄膜，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至胶粘剂溶剂挥发；

s4：放入恒温室内，调温至40-80℃，保持温度固化24-96小时，形成高反射率图案层；

s5：将高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

本发明创造性的将透明薄膜材料和高反材料相结合，制备出了一种在太阳能电池覆盖区，380-1250nm的可见光和近红外光平均透过率＞90％，且在太阳能电池未覆盖区，380-1280nm的可见光和近红外光平均反射率＞90％的新功能性背膜。反射增益型透明太阳能电池背膜的可以适用于不同组件版型并确保在组件制作后片间及串间均具有高反射功能，并防止了阳光成一定角度照射时，穿过透明薄膜层3照射到未被太阳能电池覆盖区域的边缘，降低了反射率和抗pid(电势诱导衰减)的性能。使用本发明制作而成的组件发电功率增益可达5-6w。同时，本发明制备的太阳能电池背膜能显著降低pid(电势诱导衰减)现象。本发明的实施还具有制备工艺简单，成本相对低廉，可根据具体需求进行定制化的优点。

附图说明

图1为本申请的反射增益型高透过率太阳能电池背膜的俯视图示意图。

图2为由涂覆型背膜半成品制备而成的反射增益型高透过率太阳能电池背膜的横截面示意图。

图3由高分子薄膜主体两侧胶粘功能性透明膜材的复合型背膜半成品制备而成的反射增益型高透过率太阳能电池背膜的横截面示意图。

图4为图1的局部放大示意图。

图中，1.高反射率图案层；2.第二透明功能层；3.透明薄膜层；4.透明功能层；5.胶粘剂；6.网孔；7.倒角；8.电池片间露白区域；9.高反射率图案层向电池片延伸区域。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1-4所示，按照本发明提供的一种反射增益型高透过率太阳能电池背膜，包括透明薄膜层，透明薄膜层上表面和/或下表面设置有高反射率图案层；高反射率图案层为网格状，网孔的位置与电池片的位置保持一致，所述网孔的面积小于电池片的面积。

将透明薄膜层3和高反射率图案层1相结合，并将高反射率图案层1的图案设置为网格状，且使网孔面积略小于所述电池背膜上相对位置被太阳能电池覆盖区域的面积，使直视时被太阳能电池覆盖区域的周圈被覆盖一定面积，防止了阳光成一定角度照射时，穿过透明薄膜层3照射到未被太阳能电池覆盖区域的边缘，降低了反射率和抗pid(电势诱导衰减)的性能。并可适用于不同组件版型并确保在组件制作后片间及串间均具有高反射功能。

本实施方式达到了，380-1280nm的可见光和近红外光平均透过率＞90％且在太阳能电池未覆盖区，380-1280nm的可见光和近红外光平均反射率＞90％的效果。并且使用本发明制备的太阳能电池背膜制作而成的组件发电功率增益可达5-6w。同时，本发明制备的太阳能电池背膜能显著降低pid(电势诱导衰减)现象。

为了能同时发挥太阳能电池背膜的高反射增益和高透过率性能，其中，网孔的边缘沿电池片的外周向内延伸1-15mm；优选地，网孔的边缘沿电池片的外周向内延伸3-8mm；最优选地，网孔的边缘沿电池片的外周向内延伸4mm；由于目前不同厂家光伏组件的版型不一致，尤其是片间距及串间距，基本上在1-5mm之间，且在组件排版时没有精确对准的工序，因此高反射区域需要一定的误差范围。在优选范围内，所述的特定高反射区域可以适用于不同组件版型并确保在组件制作后所有的太阳能电池片间及串间均具有高反射功能。

优选地，网孔四角呈倒角过渡。

其中，透明薄膜层包括薄膜主体和设置在薄膜主体上表面和/或下表面的透明功能层。

薄膜主体为透明聚对苯二甲酸乙二醇酯、透明聚对苯二甲酸丁二醇酯、透明聚萘二酸乙二醇酯、透明聚烯烃、透明聚酰胺、透明聚酰亚胺、透明聚脲、透明聚碳酸酯、透明聚丙烯酸酯衍生物、透明聚氟乙烯、透明聚偏氟乙烯、透明聚三氟乙烯、透明聚四氟乙烯中的一种或几种为主体制备而成。

薄膜主体的厚度为20-500μm；优选地厚度为310-350μm；具体数值可选为150μm、180μm、250μm、265μm、275μm、300μm、350μm。在优选厚度下，背膜半成品既能保持良好的机械性能，又能起到良好的阻隔作用。

其中，透明功能层厚度为1-50μm,对300nm-1250nm波长光线的透过率范围为60％-100％。

透明功能层包括氟碳树脂、分子链含有端羟基的聚酯树脂、含多异氰酸酯基的固化剂；聚酯树脂由天然松香进行改性；用二聚松香酸替代部分二甲酸酐。

其中，异氰酸酯基与所述羟基的质量比为0.3～0.9，优选地异氰酸酯基与所述羟基比为0.6～0.9，最优选地异氰酸酯基与所述羟基比为0.8；涂料聚酯树脂的固含量为40～95％，优选地聚酯树脂固含量为50～90％，最优选地聚酯树脂固含量为65％。该配比下涂料成本相对低廉，附着力、耐候性、耐紫外、耐黄变等都有达到最优异的性能。

涂料中聚酯树脂与氟碳树脂的比例可根据背板具体的应用环境进行调配从而调控背板的稳定性、耐候性和可降解性。

其中，优选地，聚酯树脂由多元酸与二元醇、或者二元酸与多元醇缩聚而成，包括线型和支化型两种结构，聚酯的分子量可大可小，分子量分布可宽可窄，聚酯树脂可以是全新的合成树脂，也可以是现有商品化聚酯树脂的改性产物，其中改性可为物理改性和化学改性。涂料中聚酯树脂的引入改善了氟树脂表面能低、与pet基材粘结性差的缺点，同时极大改善了背板回收降解难、燃烧后环境污染大的缺点。

进一步优选地，聚酯树脂由天然松香进行改性，用二聚松香酸替代部分二甲酸酐，该树脂具有对人有害芳环含量少，耐候性佳，耐紫外、耐黄变，能够提高背板整体性能，与eva剥离强度高，易展开、易与基材粘合、不易反粘掉漆等特点，能解决氟涂层附着力差不易粘结的问题，且价格便宜施工方便。

其中，氟碳树脂为分子主链中含有氟元素的聚合物。聚合物可以是非反应性的，比如pvf、pvdf、ptfe等，也可以是反应性的，比如含有羟基的反应性氟碳聚合物。聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。聚合物的分子量可大可小，分子量分布可宽可窄。碳氟键能强，具有特别优越的各项性能。耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的低摩擦性。

为进一步提高背膜的耐候性，其中，所述高反射率图案层远离透明薄膜层的面上设置有透明功能层。

在实施方式1中，

其中，高反射率图案层是外表面进行过等离子处理的涂层；表面进行过等离子处理用以提高涂层的表面性能。

其中，涂层的厚度为1-100μm的涂层，优选地厚度为1-2.5μm。具体数值可选为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm。在优选地厚度下，涂层既能保证良好的反射性能，还能保证其具备作为粘接层(界面涂覆)或耐候层(表面涂覆)应有的性能要求。

涂层的组成成分包括功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂；

其中，功能性氟改性树脂包括改性聚氟乙烯树脂、改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种；

固化剂依照功能性氟改性树脂的性能选用甲苯二异氰酸酯、二甲苯甲烷二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二丙烯三胺、二甲氨基丙胺、二乙氨基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二乙基三胺、己二胺、二乙胺、聚醚二胺中的一种或几种的单体和/或一种或几种的二聚体或三聚体；

填料为高岭土、滑石粉、云母粉、硅微粉、炭黑、重晶石粉、硫酸钡和石墨烯中的一种或几种；优选地，填料为硫酸钡和石墨烯。采用硫酸钡及石墨烯，表面能大，能在涂料干燥时形成网状结构，从而增强涂层与基材的吸附作用，使涂层更加致密，可提高涂料对基材的附着力，有助于提高涂料的耐冲击性能，耐摩擦性能，导热性，耐候性及防腐性能。进一步提升涂覆型背板的耐候性。

助剂为流平剂、抗氧化剂、流变助剂、分散剂中的一种或几种。

具体的制备方法包括步骤：

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：取功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂搅拌混合均匀，制得高反射率图案层的涂料；

s3：将涂料以设定图案涂敷在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至涂料完全交联固化，形成高反射率图案层；

s4：将高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

在实施方式2中，

高反射率图案层是外表面进行过等离子处理的通过胶粘剂粘贴在透明薄膜层上表面和/或下表面的膜层；表面进行过等离子处理用以提高膜层的表面性能。

其中，涂层的厚度为1-100μm的涂层，优选地厚度为1-2.5μm。具体数值可选为1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm。在优选地厚度下，涂层既能保证良好的反射性能，还能保证其具备作为粘接层(界面涂覆)或耐候层(表面涂覆)应有的性能要求。

其中，高反射率图案层为对300-1250nm波长光线的反射率为60-99％的高分子聚合物薄膜和/或金属薄膜；

其中，高分子聚合物薄膜为以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚脲、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯衍生物、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烷共聚物、氧化铟锡(ito)的一种或几种为主体制备而成；

金属薄膜为以铜、铝、金、银、铁、锡中的一种或几种为主体制备而成。

具体的制备方法包括步骤：

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：以设定图案在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面涂覆胶粘剂；

s3：在胶粘剂上粘贴分子聚合物薄膜和/或金属薄膜，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至胶粘剂溶剂挥发；

s4：放入恒温室内，调温至40-80℃，保持温度固化24-96小时，形成高反射率图案层；

s5：将高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

在实施方式3中，

在实施方式1和实施方式2的基础上，高反射率图案层包括上层和下层；

其中，下层为粘贴在所述透明薄膜层上表面和/或下表面上的第一高反射率图案层，上层为涂覆在第一高反射率图案层上的第二高反射率图案层。

具体的制备方法包括步骤：

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：取功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂搅拌混合均匀，制得高第一反射率图案层的涂料；

s3：将涂料以设定图案涂敷在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至涂料完全交联固化，形成第一高反射率图案层；

s4：将第一高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

s5：在第一高反射率图案层表面涂覆胶粘剂；

s6：在胶粘剂上粘贴分子聚合物薄膜和/或金属薄膜，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至胶粘剂溶剂挥发；

s7：放入恒温室内，调温至40-80℃，保持温度固化24-96小时，形成第二高反射率图案层；

s8：将第二高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

在实施方式4中，

在实施方式1和实施方式2的基础上，高反射率图案层包括上层和下层；

其中，下层为涂覆在透明薄膜层上表面和/或下表面上的第一高反射率图案层，上层为粘贴在第一高反射率图案层上的第二高反射率图案层。

s1：取透明聚对苯二甲酸乙二醇酯制备薄膜主体，在薄膜主体表面涂覆以改性聚偏氟乙烯树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂、改性聚四氟乙烯树脂、改性四氟乙烯-六氟丙烷共聚物树脂、改性聚四氟乙烯烷氧基树脂、改性乙烯-四氟乙烯共聚物树脂、改性氟烯烃-乙烯基醚共聚物树脂、改性聚三氟氯乙烯树脂中的一种或几种为主体制备而成的透明功能层，制得透明薄膜层；

s2：以设定图案在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面涂覆胶粘剂；

s3：在胶粘剂上粘贴分子聚合物薄膜和/或金属薄膜，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至胶粘剂溶剂挥发；

s4：放入恒温室内，调温至40-80℃，保持温度固化24-96小时，形成第一高反射率图案层；

s5：将第一高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

s6：取功能性氟改性树脂、固化剂、填料和助剂搅拌混合均匀，制得高第二反射率图案层的涂料；

s7：将涂料以设定图案涂敷在预制好的透明薄膜层的上表面和/或下表面，放入微波烘箱，调温至60-180℃，调微波至400-2500mhz至涂料完全交联固化，形成第二高反射率图案层；

s8：将第二高反射率图案层表面进行打磨、抛光、图案制作、表面压花中的一种或几种处理工艺，再进行对其表面进行等离子处理。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。