本发明涉及复合材料，具体为一种高透光复合材料及其制备方法。
背景技术：
受世界能源紧缺和环境污染双重压力的影响，开发和利用太阳能成为了各国可持续发展战略的重要组成部分，太阳能光伏产业越来越受到广泛的重视。但决定晶硅太阳能光伏电池转化效能与光能转换效率有关的各种因素中，最重要的决定因素为光伏电池组件中的晶硅技术，其次为保护光伏电池组件的光伏玻璃。由于晶硅无法长时间暴露与外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅且自身透光率较高的最佳材料之一，因此光伏玻璃的光学特性是除晶硅技术外一重要决定性因素。
太阳能电池转换效率每增加1%，发电成本可降低7%左右。但二者相比较，保持和提高光伏玻璃的光学特性远比开发更高转换率的晶硅来的容易，成本低的多。但是光伏玻璃是光伏电池中成本占比最大的辅材，目前太阳能光伏玻璃主要有两种，一种是超白压花玻璃，大多采用压延法生产，其原片生产主要包括配料、溶解、压延和裁切四个生产过程，原片再经过磨边与钢化两个深加工后即得太阳能光伏压花钢化玻璃，此种太阳能光伏玻璃的生产工序复杂，成本高，从而性价比较低。另外一种为超白浮法玻璃，其包括超白浮法玻璃基板，在基板的上表面由里向外涂有两层光线减反射涂层，其中外层光线减反射涂层为纳米二氧化硅，里层光线减反射涂层为纳米二氧化锆，但此种太阳能光伏玻璃的透光率低、耐候性差，采用辊除法镀膜使膜的均匀性得不到保证，导致膜的透光率波动，影响太阳能组件的输出功率。所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，且有效降低光伏电池组件的成本，无论是组件厂商还是在终端市场上的需求都是非常迫切的。
技术实现要素：
针对上述技术缺陷，本发明一方面提供一种结构简单，透光率高，低水汽透过率，耐高低温，制作成本低的高透光复合材料，另一方面提供了一种制备工艺简单的高透光复合材料制备方法。
根据发明的第一方面，本发明提供一种高透光复合材料，包括高透光透明板材，所述高透光透明板材的上表面和下表面均设置氧化铝膜层，所述氧化铝膜层上设置有改性uv氟碳树脂涂层，所述改性uv氟碳树脂涂层上印有压花纹路。本发明整体结构设置简单，以高透光透明板材为基底，通过在高透光透明板材的上表面和下表面分别设置氧化铝膜层，利用氧化铝膜层透光性高、阻氧及阻湿性能优异，且在高温高湿环境下其阻隔性能稳定，从而提高透光率、低水汽透过率和耐高低温性能，同时在氧化铝膜层上设置改性uv氟碳树脂涂层，由于改性uv氟碳树脂中由于氟碳键的键能大，并且分子排列紧密，能够有效保护弱化学键及内层材料不受紫外线的破坏。因此该改性uv氟碳涂层具有超高的耐候性、抗紫外线辐射、高化学稳定性、高机械强度和韧性、防粘性和防沾污性强，耐热性好，使得制备得到的高透光复合材料应用于太阳能电池背板后在室外的使用寿命可达25年之久。同时通过在改性uv氟碳树脂涂层上印有压花纹路减少太阳光的反射，增加入射光，提高光电转换效率。本发明所用材料均为市面上常见销售的材料，生产成本低。
进一步地，所述高透光透明板材为高透光透明pet板材。非晶态的pet材料具有良好的光学透明性且防渗透，耐候性好。
进一步地，所述高透光透明板材的厚度为1～5mm。板材厚度小于1mm则因材料过薄影响整体的硬度和抗压能力，厚度大于5mm则降低整体的透光率，降低太阳能电池的光能转化率。
进一步地，所述氧化铝膜层的厚度为9～12nm。氧化铝膜层厚度小于9nm达不到阻氧阻湿的效果，厚度大于12nm影响制备得到的复合材料整体的透光性，应用于太阳能电池则影响其光能转化率。
进一步地，所述改性uv氟碳树脂涂层的厚度为5～50μm。改性uv氟碳树脂的氟碳树脂中由于氟碳键的键能大，并且分子排列紧密，能够有效保护弱化学键及内层材料不受紫外线的破坏，若厚度小于5μm无法达到保护的效果，若厚度大于50μm则降低复合材料的透光率，无法达到太阳能光伏电池的透光率要求。
本发明进一步地提供高透光复合材料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤1，在真空度达到4×10-4mba以上的真空室内将蒸发舟温度升温至1500℃～1600℃，把铝丝连续送至蒸发舟上形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，所述高透光透明板材以1～5m/min匀速通过真空室，在所述高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上氧化铝膜层；通过蒸发舟将铝丝连续熔化蒸发，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，使铝蒸汽和氧气发生反应生成氧化铝，并控制高透光透明板材在真空室以一定速度匀速通过，从而在移动的板材表面冷却后形成一层高透光的光亮氧化铝膜层，保证成膜厚度均匀，并且通过控制板材匀速移动的速度从而控制所镀氧化铝膜层的厚度；
步骤2，将步骤1镀上氧化铝膜层的高透光透明板材经涂布机以涂布线速度为10～100m/min分别在上表面和下表面的氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳树脂涂层，并通过温度为80～150℃的烘箱烘干；通过控制涂布机涂布的线速度控制改性uv氟碳树脂涂层涂布的厚度，并且通过烘箱烘干使其初步成型，避免后续加工变形；
步骤3，将步骤2涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于带有充氮保护的连续性紫外线固化设备内固化；采用带有充氮保护的连续性紫外线固化设备进行固化，可避免固化环境中存在氧气导致改性uv氟碳树脂涂层氧化，并且在处理过程中由于改性uv氟碳树脂涂层透光率高，在光线照射中有一大部分光线透过基材从紫外线固化设备的高反射镜面光辊折射回涂布材料及紫外线固化灯组的反射光线层中，利用二次折射对涂层进行照射，提高反射效率，减少固化时间，改善固化效果；
步骤4，将经步骤3固化后涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于加热辊预热，并在加热辊上方设置加热灯罩加热，同时通过压花辊压花后，再经过冷却辊辊压，即得成品。通过在加热辊上方设置加热灯罩加热保证复合材料整体受热均匀，通过加热辊预热使复合材料软化，同时通过印有花纹的压花辊压花，使改性uv氟碳树脂涂层上印有花纹，减少太阳光的反射，增加入射光，可提高光电转换效率，最后通过冷却辊辊压使压花成型，即得成品。
本发明制作方法操作简单，制备流程短，且所用材料为常规市售材料，制备成本低。
进一步地，步骤1所述镀上氧化铝膜层的高透光透明板材的水汽透过量≤0.2g/(m2·24h)，氧气透过量≤0.8cc/(m2·24h)，透光率≥92%。控制水汽透过量≤0.2g/(m2·24h)有效保证太阳能电池组件在高湿环境中不受到水汽的侵蚀，同时控制氧气透过率≤0.8cc/(m2·24h)可有效隔绝氧气对组件的氧化，透光率≥92%保证使用本发明复合材料的太阳能电池的光能转化率达到最佳。
进一步地，步骤3所述带有充氮保护的连续性紫外线固化设备的uv灯与所述改性uv氟碳树脂涂层的距离为10～20cm，所述uv灯单位能量为5～30j/㎡。根据涂层厚度调整uv灯与改性uv氟碳树脂涂层的距离，从而控制改性uv氟碳树脂涂层的固化速度和固化效果，uv灯单位能量小于5j/㎡导致固化时间长且容易固化不完全，单位能量大于30j/㎡容易导致涂层固化后硬度过大，影响下一步骤压花的效果。
进一步地，步骤4所述加热辊的温度为100～200℃，所述加热灯罩的温度为100～200℃，所述压花辊的压花纹路深度为4～40μm，密度为30～120目/英寸。所述加热辊和加热灯罩的温度设置一致，保证复合材料受热均匀，同时通过加热使复合材料软化，以便进行压花，加热温度低于100℃则软化效果不明显，导致压花辊难以在改性uv氟碳树脂涂层上形成压花，加热温度高于200℃则过度软化，导致压花成型效果差，压花纹路深度浅于4μm无法实现增加入射光的效果，深度深于40μm则破坏了改性uv氟碳树脂涂层结构，影响此涂层的作用效果，压花花纹的密度指1英寸长度内单个花形的数量，通过控制压花花纹的密度减少太阳光的反射，增加入射光，提高光电转换效率。
进一步地，所述压花辊和所述加热辊之间的间隙为1～5mm，所述压花辊的辊压速度为10～100m/min。通过控制压花辊和加热辊之间的间隙，从而控制压花纹路深度，并根据改性uv氟碳树脂涂层的厚度控制压花速度，从而保证辊压后的压花深度符合质量要求。
本发明用于高透光复合材料及其制备方法，具有如下的有益效果：
第一、结构简单；本发明高透光复合材设置为5层结构，以高透光透明板材为基板，双面镀上氧化铝膜层，再在氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳涂层，最后在改性uv氟碳涂层上压花即得，整体结构设置简单；
第二、具有良好的阻隔性；本发明通过在高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上一层氧化铝膜层，由于氧化铝膜层阻氧及阻湿性能优异，使制备得到的复合材料在高温高湿环境下其阻隔性能不会发生改变，避免长期暴露在室外的太阳能组件出现氧化或者受潮的情况；
第三、具有良好的透光性；本发明采用高透光透明板材作为基板，保证最终制备得到的复合材料的透光性，而镀在板材上下表面的氧化铝膜层的透光性高，提高板材整体性能的同时保证板材整体透光率达到92%以上，在氧化铝膜层上涂布的改性uv氟碳树脂层厚度仅为5～50μm，且为透明材质，不影响成品的透光性，因此本发明制备得到的复合材料具有良好的透光性能；
第四、提高光转化效率，延长使用寿命；本发明在高透光透明板材最外层涂布一层改性uv氟碳涂料，由于改性uv氟碳涂料的氟碳键的键能大，并且分子排列紧密，能够有效保护弱化学键及内层材料不受紫外线的破坏，大大提高了抗紫外线辐射能力，增加了其在室外的使用寿命，并且由于其具有超高的耐候性、高化学稳定性、高机械强度和韧性、防粘性和防沾污性强，使该涂层具有优异的自清洁能力，避免了光伏电池组件长期暴露于空气中因污染而光透过率降低引起的光电转换率降低的问题；
第五、制备工艺简单；本发明通过对高透光透明板材表面进行处理，通过镀氧化铝膜层和涂布改性uv氟碳涂层提高高透光透明板材的耐候、耐紫外线辐射和耐高温性，使其具有更优异的性能，制备工艺步骤少，只需经过镀膜、涂布、固化和压花四个步骤即可得到成品，且所述制备工艺操作均为常规操作，操作步骤简单且制备步骤少，容易实现规模化生产。
第六、生产成本低；本发明制备所用材料为常规材料，在市面上均有大量销售，且价格低廉，生产成本低。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高透光复合材料，包括高透光透明板材，所述高透光透明板材为高透光透明pet板材，厚度为1mm，所述高透光透明板材的上表面和下表面均设置氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度为10nm，所述氧化铝膜层上设置有改性uv氟碳树脂涂层，所述改性uv氟碳树脂涂层厚度为20μm，所述改性uv氟碳树脂涂层上还印有压花纹路。
上述高透光复合材料按以下步骤操作制备得到：
步骤1，在真空度达到4×10-4mba的真空室内将蒸发舟温度升温至1500℃，把铝丝连续送至蒸发舟上形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，所述高透光透明板材以2m/min匀速通过真空室，在所述高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上氧化铝膜层；
步骤2，将步骤1镀上氧化铝膜层的高透光透明板材经涂布机以涂布线速度为25m/min分别在上表面和下表面的氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳树脂涂层，并通过温度为100℃的烘箱烘干；
步骤3，将步骤2涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于带有充氮保护的连续性紫外线固化设备内固化，固化时所述带充氮保护的连续性紫外线固化设备的uv灯与所述改性uv氟碳树脂涂层的距离为15cm，uv灯单位能量设置为15j/㎡；
步骤4，将经步骤3固化后涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于加热辊预热，加热辊温度设置为100℃，并在加热辊上方设置加热灯罩加热，加热灯罩温度设置为100℃，使改性uv氟碳树脂涂层软化，同时通过压花辊压花，所述压花辊和所述加热辊之间的间隙为1mm，压花辊的压花纹路深度为15μm，密度为30目/英寸，再经过内设有冷却水循环的冷却辊辊压，即得成品。
实施例2
一种高透光复合材料，包括高透光透明板材，所述高透光透明板材为高透光透明pet板材，厚度为2mm，所述高透光透明板材的上表面和下表面均设置氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度为9nm，所述氧化铝膜层上设置有改性uv氟碳树脂涂层，所述改性uv氟碳树脂涂层厚度为40μm，所述改性uv氟碳树脂涂层上还印有压花纹路。
上述高透光复合材料按以下步骤操作制备得到：
步骤1，在真空度达到3×10-4mba的真空室内将蒸发舟温度升温至1550℃，把铝丝连续送至蒸发舟上形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，所述高透光透明板材以5m/min匀速通过真空室，在所述高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上氧化铝膜层；
步骤2，将步骤1镀上氧化铝膜层的高透光透明板材经涂布机以涂布线速度为15m/min分别在上表面和下表面的氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳树脂涂层，并通过温度为120℃的烘箱烘干；
步骤3，将步骤2涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于带有充氮保护的连续性紫外线固化设备内固化，固化时所述带充氮保护的连续性紫外线固化设备的uv灯与所述改性uv氟碳树脂涂层的距离为10cm，uv灯单位能量设置为20j/㎡；
步骤4，将经步骤3固化后涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于加热辊预热，加热辊温度设置为170℃，并在加热辊上方设置加热灯罩加热，加热灯罩温度设置为170℃，使改性uv氟碳树脂涂层软化，同时通过压花辊压花，所述压花辊和所述加热辊之间的间隙为1mm，压花辊的压花纹路深度为30μm，密度为100目/英寸，再经过内设有冷却水循环的冷却辊辊压，即得成品。
实施例3
一种高透光复合材料，包括高透光透明板材，所述高透光透明板材为高透光透明pet板材，厚度为4mm，所述高透光透明板材的上表面和下表面均设置氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度为11nm，所述氧化铝膜层上设置有改性uv氟碳树脂涂层，所述改性uv氟碳树脂涂层厚度为5μm，所述改性uv氟碳树脂涂层上还印有压花纹路。
上述高透光复合材料按以下步骤操作制备得到：
步骤1，在真空度达到3.5×10-4mba的真空室内将蒸发舟温度升温至1600℃，把铝丝连续送至蒸发舟上形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，所述高透光透明板材以2m/min匀速通过真空室，在所述高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上氧化铝膜层；
步骤2，将步骤1镀上氧化铝膜层的高透光透明板材经涂布机以涂布线速度为100m/min分别在上表面和下表面的氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳树脂涂层，并通过温度为80℃的烘箱烘干；
步骤3，将步骤2涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于带有充氮保护的连续性紫外线固化设备内固化，固化时所述带充氮保护的连续性紫外线固化设备的uv灯与所述改性uv氟碳树脂涂层的距离为20cm，uv灯单位能量设置为5j/㎡；
步骤4，将经步骤3固化后涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于加热辊预热，加热辊温度设置为100℃，并在加热辊上方设置加热灯罩加热，加热灯罩温度设置为100℃，使改性uv氟碳树脂涂层软化，同时通过压花辊压花，所述压花辊和所述加热辊之间的间隙为4mm，压花辊的压花纹路深度为4μm，密度为50目/英寸，再经过内设有冷却水循环的冷却辊辊压，即得成品。
实施例4
一种高透光复合材料，包括高透光透明板材，所述高透光透明板材为高透光透明pet板材，厚度为5mm，所述高透光透明板材的上表面和下表面均设置氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度为12nm，所述氧化铝膜层上设置有改性uv氟碳树脂涂层，所述改性uv氟碳树脂涂层厚度为50μm，所述改性uv氟碳树脂涂层上还印有压花纹路。
上述高透光复合材料按以下步骤操作制备得到：
步骤1，在真空度达到4×10-4mba的真空室内将蒸发舟温度升温至1600℃，把铝丝连续送至蒸发舟上形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9%的高纯氧，所述高透光透明板材以1m/min匀速通过真空室，在所述高透光透明板材的上表面和下表面分别镀上氧化铝膜层；
步骤2，将步骤1镀上氧化铝膜层的高透光透明板材经涂布机以涂布线速度为10m/min分别在上表面和下表面的氧化铝膜层上涂布改性uv氟碳树脂涂层，并通过温度为150℃的烘箱烘干；
步骤3，将步骤2涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于带有充氮保护的连续性紫外线固化设备内固化，固化时所述带充氮保护的连续性紫外线固化设备的uv灯与所述改性uv氟碳树脂涂层的距离为11cm，uv灯单位能量设置为30j/㎡；
步骤4，将经步骤3固化后涂有改性uv氟碳树脂涂层的高透光透明板材置于加热辊预热，加热辊温度设置为200℃，并在加热辊上方设置加热灯罩加热，加热灯罩温度设置为200℃，使改性uv氟碳树脂涂层软化，同时通过压花辊压花，所述压花辊和所述加热辊之间的间隙为1mm，压花辊的压花纹路深度为40μm，密度为120目/英寸，再经过内设有冷却水循环的冷却辊辊压，即得成品。
上述实施例1至4制备得到的高透光复合材料性能测试如下：
条件1:水汽透过量实验wvtr(温度38±0.6℃，湿度90±2%rh)
条件2:氧气透过量实验o2tr(温度23±2℃，高压室气体压力
1～1.1×105pa,低压室压力≤10pa)
条件3:透光率实验(环境温度:0～40℃，湿度≤85%rh)
实验结果如下：
由上述测试结果可见，本发明制备得到的高透光复合材料具有良好的阻隔性，由于氧化铝膜层阻氧及阻湿性能优异，使制备得到的复合材料在高温高湿环境下其阻隔性能不会发生改变，避免长期暴露在室外的太阳能组件出现氧化或者受潮的情况；且具有良好的透光性，以高透光透明板材作为基板，保证最终制备得到的复合材料的透光性，而镀在板材上下表面的氧化铝膜层的透光性高，提高板材整体性能的同时保证板材整体透光率达到92%以上，从而提高太阳能组件的光能转化率。
上述为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。