具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜及制备方法和组件技术

本发明专利技术涉及一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜及制备方法和组件。本发明专利技术的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，包括高分子主体树脂，高分子主体树脂中包括一维碳纳米管和/或二维石墨烯，以及零维导热粒子填料，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为0.001‑10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比小于或者等于10％。其有益效果是：通过对导热材料及其含量进行选择，使得封装胶膜内部具有高效三维导热网络通道，其导热系数在1.0‑2.0W/m.K之间，可望有效降低组件的工作温度2‑6度，提高光伏组件的输出功率1‑2％；能及时有效地传递太阳能组件在发电过程中产生的热量、降低组件的工作温度、提高组件发电量、降低组件的发电成本。

Photovoltaic module package film with three-dimensional heat conducting channel, preparation method and assembly thereof

The invention relates to a photovoltaic component packaging film with a three-dimensional heat conducting channel, a preparation method and a component thereof. A three-dimensional heat conduction channel of photovoltaic module packaging film of the present invention, including polymer resin, polymer resin including one-dimensional carbon nanotubes and / or two-dimensional graphene, and zero dimensional conductive filler particles, one-dimensional carbon nanotubes and / or two-dimensional graphene encapsulated in the weight percentage of film in 0.001 10%; zero dimensional heat conduction particle weight percent of the packaging film in less than or equal to 10%. The beneficial effect is: through the choice of the heat conduction material and its content, the internal packaging film with high three-dimensional heat conduction network channel, the thermal conductivity between 1 2.0W/m.K, is expected to reduce the working temperature of the 2 components 6 degrees, increase the output power of the PV module was 1 2%; can effectively transfer solar energy in the assembly in the process of generating heat, reducing assembly working temperature, improve the component generating capacity, reduce the cost of power generation assembly.

【技术实现步骤摘要】
具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜及制备方法和组件
本专利技术涉及太阳能电池领域，特别涉及一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜及制备方法和组件。
技术介绍
太阳能组件是光伏发电系统的核心，其结构通常由前板玻璃、电池片串和背板通过封装胶膜，例如EVA、EPDM、POE或有机硅橡胶等封装而成。其中电池片主要是硅基半导体，例如单晶硅电池、多晶硅电池和无定型硅电池等。光伏发电系统在实际应用中一般处于较高的太阳辐射之下，其发电性能受自然环境的影响很大，其中系统主要部件，太阳能电池组件的工作温度是影响光伏发电效率的主要因素之一。温度对太阳能电池的影响主要反映在太阳能电池的开路电压、短路电流和峰值功率等参数随电池工作温度的变化而变化。研究表明，组件温度每升高1℃，硅基太阳能电池的功率损失为0.4％左右。目前太阳能组件的结构大都采用两层EVA将太阳能电池片进行封装，并分别在前后板使用玻璃或高分子背板进行保护。太阳能电池片在工作中产生的热量要导出和散发首先就需要通过EVA封装胶膜，因此，封装材料EVA的导热性能对光伏组件的发电量有至关重要的影响。高导热系数的EVA胶膜可以有效降低组件的工作温度、提高组件的发电量、降低组件的发电成本。鉴于EVA、EPDM、POE或有机硅橡胶等封装材料的导热系数较差，特别是用量最多的EVA材料本征导热系数最差，因此对其进行改性十分必要。中国专利公布号为CN103045112A，公开日期为2013年04月17日的专利技术专利中提供了一种添加改性无机填料的高导热EVA胶膜。其机理是在低导热的有机大分子间引入高导热的改性无机填料，使得在整个体系内呈连续相的有机大分子与呈分散相的无机填料共混成一体以提高EVA胶膜的导热系数。该方法制备的胶膜中无机填料呈分散相，与连续相的高分子材料形成一种典型的“海-岛”结构(如图7所示)，无法形成整体的导热网络，导热系数虽然有所提高，但仍然处于一个较低的水平。另外，为了获得高导热的EVA胶膜往往需要加入大量的无机填料，这样一来使体系的熔体粘度急剧升高，给成型加工带来不利。中国专利公布号CN105778792A，公开日期为2016年07月20日的专利技术专利中提供了一种添加石墨烯为导热填料的高导热EVA胶膜，其机理是利用石墨烯的高导热性能以提高EVA胶膜的导热系数。该方法制备的胶膜中导热填料石墨烯由于其形貌为片状，形成的导热网络中通道密度较小，因此导热系数虽然有明显提高，但对光伏组件的工作温度降低幅度还是较小。因此，寻找一种更为有效和可靠的解决方案来制备具有高导热性、高耐候性的封装胶膜仍然是光伏业界不断追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高导热、高绝缘、高耐候、粘弹性好的具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜及制备方法和组件。本专利技术的封装胶膜基于一维量子碳纳米管和/或二维石墨烯以及碳酸钡、硫酸钡、氮化硼、氧化铝、氧化镁、Si3N4、AlN、SiN等零维导热粒子填料的一种或多种组合的具有三维导热网络通道的高导热、高绝缘、高耐候、粘弹性高分子共混共挤物。本专利技术提供的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，包括以下技术方案：一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，包括高分子主体树脂，高分子主体树脂中包括一维碳纳米管和/或二维石墨烯，以及零维导热粒子填料，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为0.001-10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比小于或者等于10％。其中，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为1-10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比为1-10％。其中，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为2-8％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比为2-8％。其中，零维导热粒子填料包括碳酸钡、硫酸钡、氮化硼、氧化铝、氧化镁、Si3N4、AlN或者SiN中的任一种或任几种。其中，一维碳纳米管是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，一维碳纳米管是经过表面修饰碳纳米管，一维碳纳米管具有很大的长径比，其直径为纳米级，长度为微米或毫米级；二维石墨烯是单层石墨烯或多层石墨烯，二维石墨烯是经过表面修饰的石墨烯，其厚度为纳米级，表观尺寸为微米到毫米级；零维导热粒子填料是经过表面修饰的零维导热粒子填料，其粒径为纳米级或微米级。其中，高分子主体树脂是EVA、POE、EPDM或者有机硅橡胶中的任一种或任几种，封装胶膜还包括交联剂、引发剂、增粘剂、增塑剂、抗氧化剂和抗紫外剂。其中，交联剂是含有不饱和双键的多官能化合物；引发剂为在较高温度下能迅速分解并释放出自由基的化合物；增粘剂是相对分子质量在200～2000，软化点在5～150℃之间的寡聚物；增塑剂是邻苯二甲酸酯类。其中，交联剂是二乙烯基苯或三烯丙基异氰尿酸酯；引发剂为过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸叔丁酯；增粘剂是松香类、萜类或者硅烷偶联剂；邻苯二甲酸酯类是邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯或者邻苯二甲酸二辛酯；抗氧化剂是抗氧剂168或者抗氧剂1010；抗紫外剂是苯并三唑类紫外吸收剂。其中，高分子主体树脂经过化学改性或物理改性处理。本专利技术还提供了一种光伏组件，包括上述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜。本专利技术提供的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜的制备方法，向高分子主体树脂中添加重量百分比为0.001-10％的一维碳纳米管和/或二维石墨烯、重量百分比为0.001-10％的零维导热粒子填料，以及其它助剂混合搅拌均匀，将均匀混合的原料送入螺杆挤出机在50-100℃条件下进行挤出，挤出的物料在30-40℃条件下进行流延压花、在10-20℃条件下进行冷却、在10-20m/min条件下牵引收卷得到封装胶膜。其中，一维碳纳米管是经表面修饰的单壁碳纳米管，其表面修饰方法是先在强酸中清洗、活化，得到表面富含羧基的碳纳米管，之后水洗、干燥，将活化干燥后的碳纳米管分散于有机溶剂中，用相应的有机醇或有机胺进行表面修饰，之后过滤干燥备用；零维导热粒子填料是经表面修饰的导热粉体，其表面修饰方法是将相应的偶联剂分散于无水乙醇中，并分次小量地喷洒在导热粉体材料中，在70℃-90℃混合并进行充分研磨得到表面修饰的导热粉体材料。其中，助剂包括1％-10％的交联剂、1％-10％的引发剂、1％-10％的增粘剂、1％-10％的增塑剂、1％-10％的抗氧化剂和1％-10％的抗紫外剂。本专利技术的实施包括以下技术效果：本专利技术提供的高导热、高绝缘、高耐候型、粘弹性好的封装胶膜，使用一维量子材料碳纳米管和/或二维石墨烯以及零维导热粒子填料中的一种或多种组合对高分子粘弹性胶膜进行改性。胶膜的导热系数可以通过碳纳米管和/或石墨烯以及零维导热粒子填料的含量来调控，本申请申请人经过大量的试验对导热材料的含量进行了选择，使得封装胶膜内部具有高效三维导热网络通道，能及时有效地传递太阳能组件在发电过程中产生的热量、降低组件的工作温度、提高组件发电量、降低组件的发电成本。这样的立体导热通道大大提高了热量的传递效率，封装胶膜的导热系数在1.0-2.0W/m.K之间，可望有效降低组件的工作温度2-6度，提高光伏组件的输出功率1-2％；比传统的单纯使用导热粉体为填料的导热胶膜具有明显的优势，因此能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，包括高分子主体树脂，其特征在于：所述高分子主体树脂中包括一维碳纳米管和/或二维石墨烯，以及零维导热粒子填料，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为0.001‑10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比小于或者等于10％。

【技术特征摘要】
1.一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，包括高分子主体树脂，其特征在于：所述高分子主体树脂中包括一维碳纳米管和/或二维石墨烯，以及零维导热粒子填料，一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为0.001-10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比小于或者等于10％。2.根据权利要求1所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为1-10％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比为1-10％。3.根据权利要求2所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：一维碳纳米管和/或二维石墨烯在封装胶膜中的重量百分比为2-8％；零维导热粒子填料在封装胶膜中的重量百分比为2-8％。4.根据权利要求3所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述零维导热粒子填料包括碳酸钡、硫酸钡、氮化硼、氧化铝、氧化镁、Si3N4、AlN或者SiN中的任一种或任几种。5.根据权利要求1所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：一维碳纳米管是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，一维碳纳米管是经过表面修饰碳纳米管，一维碳纳米管具有很大的长径比，其直径为纳米级，长度为微米级或毫米级；二维石墨烯是单层石墨烯或多层石墨烯，二维石墨烯是经过表面修饰的石墨烯，其厚度为纳米级，表观尺寸为微米级到毫米级；零维导热粒子填料是经过表面修饰的零维导热粒子填料，其粒径为纳米级或微米级。6.根据权利要求1所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述高分子主体树脂是EVA、POE、EPDM或者有机硅橡胶中的任一种或任几种，所述封装胶膜还包括交联剂、引发剂、增粘剂、增塑剂、抗氧化剂和抗紫外剂。7.根据权利要求6所述的一种具有三维导热通道的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述交联剂是含有不饱和双键的多官能化合物；所述引发剂为在较高温度下能迅速分解并释放出自由基的化合物；所述增粘剂是相对分子质量在200～2000，软化点在5～150℃之间的寡聚物；所述增塑剂是邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，张育政，孙玉海，余艺华，
申请(专利权)人：苏州中来光伏新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32