【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏封装材料的，尤其是涉及一种黑色高反红外的一体化封装材料及其制备方法。
技术介绍
1、黑色外观的光伏组件因其深黑的外观和视觉一致性，消除了传统银色、白色和透明部分的视觉分离，在市场上具有独特的吸引力，主要用于追求美观性与性能平衡的高端应用市场，例如满足消费者对高端住宅设计的需求，或者应用在建筑一体化光伏（bipv）中，与建筑物外墙或屋顶形成良好的融合。另外，背接触电池由于将所有电极隐藏在电池片背面，使组件正面无栅线遮挡，电池片正面完全暴露于阳光下，最大化吸收光能。将其与黑色组件结合时，不需要额外修饰电池表面，即可保持视觉深黑，因而能够实现高效能与外观设计的完美结合。
2、现有技术使得光伏组件达到黑色外观主要有如下方案：黑色背板、黑色网格玻璃或黑色胶膜。黑色背板能够增强组件的深黑外观，可优化紫外线吸收，增加抗紫外老化能力，提高组件的耐候性，特别适合双面背接触电池的封装。黑色网格玻璃为在正面玻璃内部设计黑色网格或涂层，与背接触电池结合，减少电池间的片间差异，使组件更具整体性，可进一步统一组件表面视觉效果。黑色胶膜通过覆盖间隙区域，简单有效地实现黑色组件设计，同时增加光的反射利用率，进一步提升视觉一致性。
3、但是，上述方案存在如下问题：
4、（1）热累积效应：黑色材料对光的吸收能力强，虽然在可见光范围内可实现深黑外观，但也导致了更高的热积累，整体效率损失约2-5%，尤其在高辐照和高温环境下更为显著；主要表现为黑色背板会吸收大量太阳辐射，组件整体温度升高，导致光伏电池效率下降（通常温
5、 （2）光学性能损失：黑色材料对光的高吸收性虽然能提升外观一致性，但也可能影响光伏组件的光电转换效率，光学损失约1-3%，尤其是在组件间隙和边缘区域；主要表现为黑色网格玻璃的网格设计会阻挡或吸收部分入射光，降低进入电池片的光量；黑色胶膜通过覆盖间隙区域会减少透过光线，若无反射设计，则直接降低光利用率。
6、 （3）材料老化与耐久性问题：黑色材料中的颜料和助剂在长期暴露于紫外线、高温、高湿等条件下容易发生老化和性能衰减，材料寿命缩短，导致组件封装可靠性下降，维修和更换成本提高；主要表现为黑色背板中的颜料在高温下可能退色或分解，导致背板性能下降，紫外线吸收能力随时间减弱，影响背板的保护性能；黑色网格玻璃中的黑色涂层在长期户外环境中可能出现脱落或颜色变化；黑色胶膜会受到热老化和uv降解影响，可能导致胶膜粘接性能下降，增加组件失效风险。
7、 （4）工艺复杂性与成本增加：黑色材料的引入通常需要更复杂的制造工艺和更高成本的原材料，增加了整体生产成本，尤其是高精度制造设备的投资增加；主要表现为黑色网格玻璃的网格设计需要精确对齐电池片，稍有偏差可能引起效率损失，增加工艺难度；黑色背板与胶膜则需要额外添加紫外线吸收剂、抗氧化剂和热稳定剂以确保长寿命，但增加了材料和加工成本。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种黑色高反红外的一体化封装材料及其制备方法，将黑色外观、光学透过与红外高反功能整合为一体化封装材料，实现深黑外观的同时，保持对红外光的高透过率，实现红外光的二次吸收，提高组件的整体效率，有效降低热量积累，减小在高温下的组件效率衰减。并且，共挤成型工艺直接实现多层结构，无需额外引入单独的黑色胶膜或背板或反射涂层，减少材料和工序，降低了复杂性和成本。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种黑色高反红外的一体化封装材料，包括自上而下设置的粘结封装层、光管理层、力学过渡层和绝缘支撑层；各层经一体化熔融共挤得到封装材料；各层所采用的基体树脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一种或几种；粘结封装层的第一熔点为70-100℃，第二熔点为110-130℃，经辐照后的交联凝胶含量为5-30%；光管理层的熔点为70-130℃，光管理层包括自上而下依次设置的苝黑表层和白色光反射层，苝黑表层的可见光吸收率≥90%，红外光透过率≥50%；力学过渡层的熔点为90-130℃；绝缘支撑层的熔点为120-180℃。
4、本专利技术中的一体化封装材料可替代传统的封装胶膜和光伏背板的组合，通过高分子链段（树脂体系）物理缠绕的方式满足光伏组件工作温度下的力学性能，不同种类的材料可以一体化熔融共挤出，缩短了组件层压的工艺时间，组件可靠性得到提高，同时实现了多功能兼容的特点。
5、其中，粘结封装层起到良好的粘结性能。光管理层包括苝黑表层和白色光反射层，苝黑表层能够吸收可见光、透过红外光，实现深黑外观的同时，保持对红外光的高透过率，减少热积累，避免传统黑色材料引起的过度升温，避免效率的大幅下降。白色光反射层中含有光反射助剂，将透过的红外光反射回电池片，实现红外光的二次吸收，提高组件的整体效率。因而，光管理层通过黑色透红外和白色光反射的设计，能够增加光伏组件对红外光的利用率，提高整体功率，有效降低热量积累，缓解温度对电池效率的影响，减小在高温下的组件效率衰减。力学过渡层作为缓冲层，减少热胀冷缩对封装层和电池片的影响，保证材料在高低温环境中的尺寸稳定性。绝缘骨架层提供良好的支撑力学作用，具备极低的氧气和水汽渗透率，保护电池片免受环境侵蚀，提高组件的长期耐候性和使用寿命。通过多层复合设计能够有效减少外部水汽、氧气的渗透，延缓内部组件的老化速度，保护内部电池片及电路免受腐蚀。
6、将黑色外观、光学透过与红外高反功能整合为一体化封装材料，共挤成型工艺直接实现多层结构，无需额外引入单独的黑色胶膜或背板或反射涂层，减少材料和工序，降低了复杂性和成本。
7、作为优选，所述光管理层为具有间隙结构，其包括间隙设置的黑色高反红外带，黑色高反红外带与电池串间隙相对应、黑色高反红外带间隙与电池串相对应。所述黑色高反红外带的宽度为0.5-5mm，相邻黑色高反红外带之间的间隙宽度为156-210mm。所述黑色高反红外带包括依次设置的苝黑表层和白色光反射层。
8、作为优选，各层所采用的树脂体系中的基体树脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一种或几种，共聚物中α烯烃的质量分数控制在5-20wt%，醋酸乙烯作为共聚单体的比例控制在18-40wt%。
9、作为优选，各层所采用的树脂体系中的基体树脂还包括极性改性树脂，极性改性树脂为经极性基团改性的乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一种或几种。所述极性基团包括硅烷基团、硅氧基团、环氧基团、马来酸酐基团和异氰酸酯基团中的一种或几种。
10、 作为优选，树脂体系中的树脂的熔融指数为2-20 g/10min，密度为0.850-0.950g/cm3，数均分子量为5-25万，分子量分布为2.8-20。
11、作为优选，按质量百分比计，粘结封本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，包括自上而下设置的粘结封装层、光管理层、力学过渡层和绝缘支撑层；各层经一体化熔融共挤得到封装材料；各层所采用的基体树脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一种或几种；
2.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述苝黑表层包括如下组分：0.1-3%的苝黑助剂和0.5-2%的分散剂。
3.根据权利要求2所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述白色光反射层包括如下组分：3-20%的光反射助剂，12-20%的极性基团接枝母粒，3-10%的分散剂，0.5-1%的紫外稳定剂和0.2-0.4%的热稳定剂。
4.根据权利要求3所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，分散剂为聚乙烯蜡，硬脂酸钙和聚丙烯蜡中的一种或几种；光反射助剂为二氧化钛、空心玻璃微珠、氧化铝和硫酸钡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述粘
6.根据权利要求3或5所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，极性基团接枝母粒为经硅烷基团、环氧基团、硅氧基团、异氰酸酯基团或马来酸酐基团接枝的树脂制备得到的母粒。
7.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述力学过渡层包括如下组分：0.5-3%辐照助交联剂，0.5-1%偶联剂，0.5-1%紫外稳定剂，0.2-0.4%热稳定剂和0-1%加工助剂。
8.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述绝缘支撑层包括如下组分：0.8-1.5%紫外稳定剂，0.5-2%热稳定剂和0.5-10%加工助剂。
9.根据权利要求5或7所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，辐照助交联剂包括含多官能团的丙烯酸酯类化合物中的一种或几种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述黑色高反红外的一体化封装材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各层的原料组分分别混合后，通过多层共挤熔融挤出，粘结封装层的熔融挤出温度为180-200℃，光管理层中苝黑表层的熔融挤出温度为180-190℃，光管理层中白色光反射层的熔融挤出温度为200-220℃，力学过渡层的熔融挤出温度为190-220℃，绝缘支撑层的熔融挤出温度为200-230℃；挤出后流延冷却，经辐照预交联和后处理，得到黑色高反红外的一体化封装材料。
...【技术特征摘要】
1.一种黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，包括自上而下设置的粘结封装层、光管理层、力学过渡层和绝缘支撑层；各层经一体化熔融共挤得到封装材料；各层所采用的基体树脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一种或几种；
2.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述苝黑表层包括如下组分：0.1-3%的苝黑助剂和0.5-2%的分散剂。
3.根据权利要求2所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述白色光反射层包括如下组分：3-20%的光反射助剂，12-20%的极性基团接枝母粒，3-10%的分散剂，0.5-1%的紫外稳定剂和0.2-0.4%的热稳定剂。
4.根据权利要求3所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，分散剂为聚乙烯蜡，硬脂酸钙和聚丙烯蜡中的一种或几种；光反射助剂为二氧化钛、空心玻璃微珠、氧化铝和硫酸钡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述黑色高反红外的一体化封装材料，其特征在于，按占该层基体树脂的质量比计，所述粘结封装层包括如下组分：0.5-3%的辐照助交联剂，0.3-1%的偶联剂，4-6%的极性基团接枝母粒，0.5-1%的紫外稳定剂和0.2-0.4%的热稳定剂。
6.根据权利要求3或5所述黑色高反红外的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李陶，钟文韬，朱春辉，张彪，周杰，王龙，
申请(专利权)人：浙江祥邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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