【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏封裝材料的，尤其是涉及一種黑色高反紅外的一體化封裝材料及其制備方法。
技術介紹
1、黑色外觀的光伏組件因其深黑的外觀和視覺一致性，消除了傳統銀色、白色和透明部分的視覺分離，在市場上具有獨特的吸引力，主要用于追求美觀性與性能平衡的高端應用市場，例如滿足消費者對高端住宅設計的需求，或者應用在建筑一體化光伏（bipv）中，與建筑物外墻或屋頂形成良好的融合。另外，背接觸電池由于將所有電極隱藏在電池片背面，使組件正面無柵線遮擋，電池片正面完全暴露于陽光下，最大化吸收光能。將其與黑色組件結合時，不需要額外修飾電池表面，即可保持視覺深黑，因而能夠實現高效能與外觀設計的完美結合。
2、現有技術使得光伏組件達到黑色外觀主要有如下方案：黑色背板、黑色網格玻璃或黑色膠膜。黑色背板能夠增強組件的深黑外觀，可優化紫外線吸收，增加抗紫外老化能力，提高組件的耐候性，特別適合雙面背接觸電池的封裝。黑色網格玻璃為在正面玻璃內部設計黑色網格或涂層，與背接觸電池結合，減少電池間的片間差異，使組件更具整體性，可進一步統一組件表面視覺效果。黑色膠膜通過覆蓋間隙區域，簡單有效地實現黑色組件設計，同時增加光的反射利用率，進一步提升視覺一致性。
3、但是，上述方案存在如下問題：
4、（1）熱累積效應：黑色材料對光的吸收能力強，雖然在可見光范圍內可實現深黑外觀，但也導致了更高的熱積累，整體效率損失約2-5%，尤其在高輻照和高溫環境下更為顯著；主要表現為黑色背板會吸收大量太陽輻射，組件整體溫度升高，導致光伏電池效率下降（通常溫
5、?（2）光學性能損失：黑色材料對光的高吸收性雖然能提升外觀一致性，但也可能影響光伏組件的光電轉換效率，光學損失約1-3%，尤其是在組件間隙和邊緣區域；主要表現為黑色網格玻璃的網格設計會阻擋或吸收部分入射光，降低進入電池片的光量；黑色膠膜通過覆蓋間隙區域會減少透過光線，若無反射設計，則直接降低光利用率。
6、?（3）材料老化與耐久性問題：黑色材料中的顏料和助劑在長期暴露于紫外線、高溫、高濕等條件下容易發生老化和性能衰減，材料壽命縮短，導致組件封裝可靠性下降，維修和更換成本提高；主要表現為黑色背板中的顏料在高溫下可能退色或分解，導致背板性能下降，紫外線吸收能力隨時間減弱，影響背板的保護性能；黑色網格玻璃中的黑色涂層在長期戶外環境中可能出現脫落或顏色變化；黑色膠膜會受到熱老化和uv降解影響，可能導致膠膜粘接性能下降，增加組件失效風險。
7、?（4）工藝復雜性與成本增加：黑色材料的引入通常需要更復雜的制造工藝和更高成本的原材料，增加了整體生產成本，尤其是高精度制造設備的投資增加；主要表現為黑色網格玻璃的網格設計需要精確對齊電池片，稍有偏差可能引起效率損失，增加工藝難度；黑色背板與膠膜則需要額外添加紫外線吸收劑、抗氧化劑和熱穩定劑以確保長壽命，但增加了材料和加工成本。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種黑色高反紅外的一體化封裝材料及其制備方法，將黑色外觀、光學透過與紅外高反功能整合為一體化封裝材料，實現深黑外觀的同時，保持對紅外光的高透過率，實現紅外光的二次吸收，提高組件的整體效率，有效降低熱量積累，減小在高溫下的組件效率衰減。并且，共擠成型工藝直接實現多層結構，無需額外引入單獨的黑色膠膜或背板或反射涂層，減少材料和工序，降低了復雜性和成本。
2、本專利技術的目的通過以下技術方案予以實現：
3、第一方面，本專利技術提供了一種黑色高反紅外的一體化封裝材料，包括自上而下設置的粘結封裝層、光管理層、力學過渡層和絕緣支撐層；各層經一體化熔融共擠得到封裝材料；各層所采用的基體樹脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或幾種；粘結封裝層的第一熔點為70-100℃，第二熔點為110-130℃，經輻照后的交聯凝膠含量為5-30%；光管理層的熔點為70-130℃，光管理層包括自上而下依次設置的苝黑表層和白色光反射層，苝黑表層的可見光吸收率≥90%，紅外光透過率≥50%；力學過渡層的熔點為90-130℃；絕緣支撐層的熔點為120-180℃。
4、本專利技術中的一體化封裝材料可替代傳統的封裝膠膜和光伏背板的組合，通過高分子鏈段（樹脂體系）物理纏繞的方式滿足光伏組件工作溫度下的力學性能，不同種類的材料可以一體化熔融共擠出，縮短了組件層壓的工藝時間，組件可靠性得到提高，同時實現了多功能兼容的特點。
5、其中，粘結封裝層起到良好的粘結性能。光管理層包括苝黑表層和白色光反射層，苝黑表層能夠吸收可見光、透過紅外光，實現深黑外觀的同時，保持對紅外光的高透過率，減少熱積累，避免傳統黑色材料引起的過度升溫，避免效率的大幅下降。白色光反射層中含有光反射助劑，將透過的紅外光反射回電池片，實現紅外光的二次吸收，提高組件的整體效率。因而，光管理層通過黑色透紅外和白色光反射的設計，能夠增加光伏組件對紅外光的利用率，提高整體功率，有效降低熱量積累，緩解溫度對電池效率的影響，減小在高溫下的組件效率衰減。力學過渡層作為緩沖層，減少熱脹冷縮對封裝層和電池片的影響，保證材料在高低溫環境中的尺寸穩定性。絕緣骨架層提供良好的支撐力學作用，具備極低的氧氣和水汽滲透率，保護電池片免受環境侵蝕，提高組件的長期耐候性和使用壽命。通過多層復合設計能夠有效減少外部水汽、氧氣的滲透，延緩內部組件的老化速度，保護內部電池片及電路免受腐蝕。
6、將黑色外觀、光學透過與紅外高反功能整合為一體化封裝材料，共擠成型工藝直接實現多層結構，無需額外引入單獨的黑色膠膜或背板或反射涂層，減少材料和工序，降低了復雜性和成本。
7、作為優選，所述光管理層為具有間隙結構，其包括間隙設置的黑色高反紅外帶，黑色高反紅外帶與電池串間隙相對應、黑色高反紅外帶間隙與電池串相對應。所述黑色高反紅外帶的寬度為0.5-5mm，相鄰黑色高反紅外帶之間的間隙寬度為156-210mm。所述黑色高反紅外帶包括依次設置的苝黑表層和白色光反射層。
8、作為優選，各層所采用的樹脂體系中的基體樹脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或幾種，共聚物中α烯烴的質量分數控制在5-20wt%，醋酸乙烯作為共聚單體的比例控制在18-40wt%。
9、作為優選，各層所采用的樹脂體系中的基體樹脂還包括極性改性樹脂，極性改性樹脂為經極性基團改性的乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或幾種。所述極性基團包括硅烷基團、硅氧基團、環氧基團、馬來酸酐基團和異氰酸酯基團中的一種或幾種。
10、?作為優選，樹脂體系中的樹脂的熔融指數為2-20?g/10min，密度為0.850-0.950g/cm3，數均分子量為5-25萬，分子量分布為2.8-20。
11、作為優選，按質量百分比計，粘結封本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，包括自上而下設置的粘結封裝層、光管理層、力學過渡層和絕緣支撐層；各層經一體化熔融共擠得到封裝材料；各層所采用的基體樹脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或幾種；
2.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述苝黑表層包括如下組分：0.1-3%的苝黑助劑和0.5-2%的分散劑。
3.根據權利要求2所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述白色光反射層包括如下組分：3-20%的光反射助劑，12-20%的極性基團接枝母粒，3-10%的分散劑，0.5-1%的紫外穩定劑和0.2-0.4%的熱穩定劑。
4.根據權利要求3所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，分散劑為聚乙烯蠟，硬脂酸鈣和聚丙烯蠟中的一種或幾種；光反射助劑為二氧化鈦、空心玻璃微珠、氧化鋁和硫酸鋇中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述粘
6.根據權利要求3或5所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，極性基團接枝母粒為經硅烷基團、環氧基團、硅氧基團、異氰酸酯基團或馬來酸酐基團接枝的樹脂制備得到的母粒。
7.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述力學過渡層包括如下組分：0.5-3%輻照助交聯劑，0.5-1%偶聯劑，0.5-1%紫外穩定劑，0.2-0.4%熱穩定劑和0-1%加工助劑。
8.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述絕緣支撐層包括如下組分：0.8-1.5%紫外穩定劑，0.5-2%熱穩定劑和0.5-10%加工助劑。
9.根據權利要求5或7所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，輻照助交聯劑包括含多官能團的丙烯酸酯類化合物中的一種或幾種。
10.一種如權利要求1-9任一項所述黑色高反紅外的一體化封裝材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將各層的原料組分分別混合后，通過多層共擠熔融擠出，粘結封裝層的熔融擠出溫度為180-200℃，光管理層中苝黑表層的熔融擠出溫度為180-190℃，光管理層中白色光反射層的熔融擠出溫度為200-220℃，力學過渡層的熔融擠出溫度為190-220℃，絕緣支撐層的熔融擠出溫度為200-230℃；擠出后流延冷卻，經輻照預交聯和后處理，得到黑色高反紅外的一體化封裝材料。
...【技術特征摘要】
1.一種黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，包括自上而下設置的粘結封裝層、光管理層、力學過渡層和絕緣支撐層；各層經一體化熔融共擠得到封裝材料；各層所采用的基體樹脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或幾種；
2.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述苝黑表層包括如下組分：0.1-3%的苝黑助劑和0.5-2%的分散劑。
3.根據權利要求2所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述白色光反射層包括如下組分：3-20%的光反射助劑，12-20%的極性基團接枝母粒，3-10%的分散劑，0.5-1%的紫外穩定劑和0.2-0.4%的熱穩定劑。
4.根據權利要求3所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，分散劑為聚乙烯蠟，硬脂酸鈣和聚丙烯蠟中的一種或幾種；光反射助劑為二氧化鈦、空心玻璃微珠、氧化鋁和硫酸鋇中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述黑色高反紅外的一體化封裝材料，其特征在于，按占該層基體樹脂的質量比計，所述粘結封裝層包括如下組分：0.5-3%的輻照助交聯劑，0.3-1%的偶聯劑，4-6%的極性基團接枝母粒，0.5-1%的紫外穩定劑和0.2-0.4%的熱穩定劑。
6.根據權利要求3或5所述黑色高反紅外的一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李陶，鐘文韜，朱春輝，張彪，周杰，王龍，
申請(專利權)人：浙江祥邦科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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