1.本发明属于光伏组件封装技术领域，具体涉及一种黑色高反复合封装胶膜及其制备方法。


背景技术：

2.建筑行业碳排放量占全国总排放的40％左右，从年均碳排放的角度来看，60％～80％为建材生产阶段产生的碳排放。所以，在建筑领域内实现减少碳排放的路径主要就是发展绿色建筑，而光伏建筑一体化(bipv)可以说是绿色建筑的集大成者。bipv(buildingintegratedpv)系“光伏建筑一体化”，将光伏产品集成到建筑自身，成为建筑的组成部分，兼美观与功能性，通常以建筑属性为主，发电属性为辅，主要包括屋顶、幕墙、玻璃等形式。黑色组件非常适合屋顶、车棚及光伏建筑(bipv)领域的使用。黑色的屋顶和建筑立面，时尚美观的同时又能兼具发电收益。市场上黑色组件一般采用黑色背板封装。常规黑背板制备的黑色组件由于外观呈现黑色，几乎吸收所有波段的太阳光，不仅影响晶硅电池片对太阳光的吸收，还会提高组件工作温度，降低发电效率。目前市场上有一种高反黑色背板，能实现对近红外波段光的部分反射，但反射率目前只能达到60～70％左右，且黑背板与电池片间隔着一层封装胶膜，会大大降低黑背板对近红外光的反射效果，反射增效不明显。对于双玻组件，黑玻璃代价太高，目前更是还没有合理的封装方案来解决双玻黑组件的封装问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种黑色高反复合封装胶膜及其制备方法，解决单双玻黑组件的封装问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种黑色高反复合封装胶膜，包括：第一黑色透红外胶膜层和高反胶膜层，按重量份计算，所述第一黑色透红外胶膜层中每100份的乙烯共聚物基体包含1～5份的黑色透红外颜料，0.2～0.8份的引发剂，0.3～0.8份的交联剂，0.15～0.3份的偶联剂，0.05～5份的抗氧剂，0.05～3份的光稳定剂，所述高反胶膜层中每100份的乙烯共聚物基体包含5～10份的高反填料、0.2～0.8份的引发剂，0.3～0.8份的交联剂，0.15～0.3份的偶联剂，0.05～5份的抗氧剂，0.05～3份的光稳定剂。
5.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述黑色高反复合封装胶膜的厚度为0.5～1mm，所述第一黑色透红外胶膜层与所述高反胶膜层的厚度比为1：2或1：1。
6.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述黑色高反复合封装胶膜还包括第二黑色透红外胶膜层，所述高反胶膜层设置在所述第一黑色透红外胶膜层和第二黑色透红外胶膜层之间。
7.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述黑色高反复合封装胶膜的厚度为0.5～1mm，所述第一黑色透红外胶膜层、高反胶膜层、第二黑色透红外胶膜
层的厚度比为1：1：1或1：2：1，所述第一黑色透红外胶膜层与所述第二黑色透红外胶膜层的配方相同。
8.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述黑色透红外颜料按重量份计算包含：酞青蓝10～20％，萘酚5～15％，聚二甲基硅氧烷0.1％～0.2％份，余量为苝系颜料。
9.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述黑色透红外颜料的制备方法为：将所述苝系颜料80份、酞青蓝15份，萘酚5份加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.2份的聚二甲基硅氧烷，经研磨、分级，所述研磨分为粗磨和细磨，所述粗磨的压力为0.2～0.4mpa,所述细磨的压力为0.04～0.1mpa，所述研磨时间为8～10min，所述分级为过1000目筛，得到粒径为5～20μm的黑色透红外颜料。
10.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述高反填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙、高岭土、硫酸钡、氧化铝中的任意一种或几种，所述高反填料的粒径在200～3000目之间。
11.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述乙烯共聚物基体为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-戊烯共聚物中的任意一种或多种。
12.作为本发明所述的黑色高反复合封装胶膜的一种优选方案，所述引发剂为过氧化物类引发剂，所述交联剂为丙烯酸酯类助剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述光稳定剂为双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯中的任意一种或几种。
13.本发明还提供上述黑色高反复合封装胶膜的制备方法，包括步骤：
14.(1)黑色透红外母粒制备：将乙烯共聚物和黑色透红外颜料按重量比例100：10～20的比例混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～160℃；
15.(2)高反母粒制备：将乙烯共聚物与高反填料按重量比例100：40～60的比例混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～160℃；
16.(3)两种功能层分别混料：将乙烯共聚物、黑色透红外母粒、引发剂、交联剂、偶联剂、抗氧剂和光稳定剂加入到混料机中搅拌均匀，获得黑色透红外胶膜层浆料；将乙烯共聚物、高反母粒、引发剂、交联剂、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂加入到混料机中搅拌均匀，获得高反胶膜层浆料；
17.(4)将所述黑色透红外胶膜层浆料和高反胶膜层浆料分别加入到共挤设备的两个料筒中，经单螺杆挤出机膜内或膜外共挤流延成复合膜，挤出温度控制在65～80℃之间，经冷却、收卷、预交联处理得到黑色高反复合封装胶膜。
18.与现有技术相比，本发明提出的一种黑色高反复合封装胶膜及其制备方法，其优点为：
19.(1)黑色透红外胶膜层对太阳光中近红外波段的光的透光性能达到80％以上，当太阳光照射在高反复合黑膜上时，绝大部分的近红外光能穿透黑色透红外胶膜层到达高反胶膜层，高反胶膜层对太阳光中400-1100nm波段的光的反射率高达90％，能有效对到达其表面的近红外光进行反射；
20.(2)该黑色高反复合黑膜对760-1100nm的近红外光的反射率高达80％以上，能有
效缓解红外光的热效应导致的黑组件工作温度过高的问题，反射到电池片上的光还能增加组件的发电效率。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
22.首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
23.本发明提供了一种黑色高反复合封装胶膜，厚度为0.5～1mm，为两层或三层结构，当为两层结构时，从上而下依次设置的黑色透红外胶膜层及高反胶膜层，其厚度比例为1：2或1：1；当为三层结构时，则在两层结构的基础上，再增加一层黑色透红外胶膜层，其厚度比例为1：1：1或1：2：1。
24.1、黑色透红外胶膜层包括：按重量份，每100份的乙烯共聚物基体包含1～5份的黑色透红外颜料、0.2～0.8份的引发剂、0.3～0.8份的交联剂、0.15～0.3份的偶联剂、0.05～5份的抗氧剂、0.05～3份的光稳定剂。其中，黑色透红外颜料为苝系颜料、酞青蓝、萘酚、聚二甲基硅氧烷经干法超细研磨技术研磨而成，各组分质量百分比为：苝系颜料70～90％，酞青蓝10～20％，萘酚5～15％，聚二甲基硅氧烷0.1％～0.2％，总量相加为100％。其研磨步骤为：将苝系颜料、酞青蓝、萘酚加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.1～0.2份的聚二甲基硅氧烷，经研磨、分级，粗磨压力控制在0.2～0.4mpa，细磨压力控制在0.04～0.1mpa，研磨时间控制在8～10min，过1000目筛得到粒径5～20μm的黑色透红外颜料。
25.2、高反胶膜层包括：按重量份，每100份的乙烯共聚物基体包含5～10份的高反填料、0.2～0.8份的引发剂、0.3～0.8份的交联剂、0.15～0.3份的偶联剂、0.05～5份抗氧剂、0.05～3份光稳定剂。高反填料包括但不限于钛白粉、滑石粉、碳酸钙、高岭土、硫酸钡、氧化铝中的一种或几种，高反填料的粒径在200～3000目，优选的粒径在2000～3000目。
26.上述两层结构中，还涉及多种成分，其中，乙烯共聚物基体包括但不限于乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-戊烯共聚物中的一种或多种按任意比例混合而成；引发剂为过氧化物类引发剂，包括但不限于过氧化苯甲酸叔丁酯、1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化二碳酸二异丙酯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯中的一种或几种；交联剂为丙烯酸酯类助剂，包括但不限于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸异丙酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、中的一种或多种；偶联剂为硅烷偶联剂，包括但不限于乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷预聚体、乙烯基三甲氧基硅烷预聚体中的一种或几种；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，包括但不限于四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的一种或几种；光稳定剂包括但不限于双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四
甲基哌啶基)癸二酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯中的一种或几种。
[0027]
上述黑色高反复合封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：
[0028]
1)黑色透红外母粒制备：将乙烯共聚物和透红外颜料按重量比例100：(10～20)的比例混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～160℃；
[0029]
2)高反母粒制备：将乙烯共聚物与高反填料按重量比例100：(40～60)的比例混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～160℃；
[0030]
3)两种功能层分别混料：黑色透红外胶膜层：将乙烯共聚物、黑色透红外母粒及其他助剂加入到混料机中搅拌均匀；高反胶膜层：将乙烯共聚物、高反母粒及其他助剂加入到混料机中搅拌均匀；
[0031]
4)混合好的物料分别加入到共挤设备的两个料筒中，经单螺杆挤出机膜内或膜外共挤流延成复合膜，挤出温度控制在65～80℃，经冷却、收卷、预交联处理，处理工艺为辐照参数500kv，电子速流比0.5：1，得到黑色高反复合封装胶膜。
[0032]
具体实施方式，请参见下述实施例1-7：
[0033]
对比例1
[0034]
一种黑色高反复合封装胶膜，为双层结构，胶膜厚度为0.6mm，两层厚度比为1：2。其制备方法为：
[0035]
(1)将黑色透红外颜料(型号lh-8318)制备成黑色透红外母粒：黑色透红外母粒制备：将乙烯-醋酸乙烯树脂与lh-8318按100：10的比例倒入混料机中搅拌均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～130℃。
[0036]
(2)将高反填料制备成高反母粒：将乙烯醋酸乙烯与钛白粉、滑石粉、硫酸钡按100：35：10：5的比例倒入混料机中，其中钛白粉粒径2500目，滑石粉粒径2000目，硫酸钡粒径2000目，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～130℃。
[0037]
(3)混料：引发剂：过氧化二碳酸二异丙酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按1：1比例复配；交联剂：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯按2：1比例复配；偶联剂：乙烯基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷预聚体按5：1比例复配；抗氧剂：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；光稳定剂：(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。黑色透红外胶膜层：按照每100份的乙烯共聚物基体包含3份的红外透射颜料、0.6份的引发剂、0.6份的交联剂、0.2份的硅烷偶联剂、2份的抗氧剂、1份的光稳定剂的比例称取物料，倒入搅拌机，搅拌均匀；高反胶膜层：按照每100份的乙烯共聚物基体包含7份的高反填料、0.6份的引发剂、0.6份的交联剂、0.2份的硅烷偶联剂、2份的抗氧剂、1份的光稳定剂的比例称取物料，倒入搅拌机，搅拌均匀。
[0038]
(4)挤出：将混合好的各功能层物料分别加入到共挤设备的两个料筒中，经单螺杆挤出机膜外共挤流延成双层复合膜，经冷却、收卷、预交联处理得到黑色高反复合封装胶膜。
[0039]
对比例2
[0040]
市售一种高反黑背板，为两层结构，在背板电池片侧为一体黑色，在可见光区域具有与常规背板一样的光谱吸收性(常规黑色背板全光谱反射率均接近为0)，但在红外光谱区域(700-1100nm)具有很好的反射效果。
[0041]
对比例3
[0042]
本对比例中黑色透红外胶膜为单层结构，胶膜厚度为0.6mm。
[0043]
(1)黑色透红外颜料的制备：将市售的苝系颜料80份，酞青蓝15份，萘酚5份加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.15份的聚二甲基硅氧烷，经研磨、分级、干燥得到粒径5～20μm的黑色透红外颜料。
[0044]
(2)将黑色透红外颜料制备成黑色透红外母粒：将乙烯-醋酸乙烯基体与黑色透红外颜料按100：10的比例倒入混料机中搅拌均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～130℃。
[0045]
(3)混料：引发剂：过氧化二碳酸二异丙酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按1：1比例复配，交联剂：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯按2：1比例复配，偶联剂：乙烯基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷预聚体按5：1比例复配，抗氧剂：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，光稳定剂：(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。按照每100份的乙烯共聚物基体包含3份的黑色红外透射颜料、0.6份的引发剂、0.6份的交联剂、0.2份的硅烷偶联剂、2份的抗氧剂、1份的光稳定剂的比例称取物料，倒入搅拌机，搅拌均匀。
[0046]
(4)挤出：将混合好的物料加入到挤出机的料筒中，经单螺杆挤出，流延成膜，经冷却、收卷、预交联处理得到黑色透红外胶膜。
[0047]
对比例4
[0048]
与对比例3区别在于，胶膜厚度为0.2mm。
[0049]
实施例1
[0050]
一种黑色高反复合封装胶膜，为双层结构，胶膜厚度为0.6mm，两层厚度比为1：2。
[0051]
(1)黑色透红外颜料的制备：将市售的苝系颜料80份，酞青蓝14.8份，萘酚5份加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.2份的聚二甲基硅氧烷，经研磨、分级，粗磨压力控制在0.2～0.4mpa，细磨压力控制在0.04～0.1mpa，研磨时间控制在8～10min，过1000目筛得到粒径5～20μm的黑色透红外颜料。
[0052]
(2)将黑色透红外颜料制备成黑色透红外母粒：将乙烯-醋酸乙烯树脂与黑色透红外颜料按100：10的比例倒入混料机中搅拌均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～130℃。
[0053]
(3)将高反填料制备成高反母粒：将乙烯醋酸乙烯与钛白粉、滑石粉、硫酸钡按100：35：10：5的比例倒入混料机中，其中钛白粉粒径2500目，滑石粉粒径2000目，硫酸钡粒径2000目，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在120～130℃。
[0054]
(4)混料：引发剂：过氧化二碳酸二异丙酯与过氧化苯甲酸叔丁酯按1：1比例复配；交联剂：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯按2：1比例复配；偶联剂：乙烯基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷预聚体按5：1比例复配；抗氧剂：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；光稳定剂：(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。黑色透红外胶膜层：按照每100份的乙烯共聚物基体包含3份的红外透射颜料、0.6份的引发剂、0.6份的交联剂、0.2份的硅烷偶联剂、2份的抗氧剂、1份的光稳定剂的比例称取物料，倒入搅拌机，搅拌均匀；高反胶膜层：按照每100份的乙烯共聚物基体包含7份的高反填料、0.6份的引发剂、0.6份的交联剂、0.2份的硅烷偶联剂、2份的抗氧剂、1份的光稳定剂的比例称取物料，倒入搅拌机，搅拌均匀。
[0055]
(5)挤出：将混合好的各功能层物料分别加入到共挤设备的两个料筒中，经单螺杆挤出机膜外共挤流延成双层复合膜，挤出温度控制在65～80℃，经冷却、收卷、预交联处理，处理工艺为辐照参数500kv，电子速流比0.5：1，得到黑色高反复合封装胶膜。
[0056]
实施例2
[0057]
与实施例1区别在于，黑色透红外颜料的各组分差异：苝系颜料75份、酞青蓝9.8份、萘酚15份加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.2份的聚二甲基硅氧烷。
[0058]
实施例3
[0059]
与实施例1区别在于，黑色透红外颜料的各组分差异：苝系颜料70份、酞青蓝20份、萘酚9.8份加入到干法超细研磨设备中，同时添加0.2份的聚二甲基硅氧烷。
[0060]
实施例4
[0061]
与实施例1区别在于，黑色透红外颜料的添加量不同：黑色透红外颜料与乙烯共聚物基体的比例为：每100份的乙烯共聚物基体包含1.5份的黑色透红外颜料。
[0062]
实施例5
[0063]
与实施例1区别在于，黑色透红外颜料的添加量不同：黑色透红外颜料与乙烯共聚物基体的比例为：每100份的乙烯共聚物基体包含5份的黑色透红外颜料。
[0064]
实施例6
[0065]
与实施例1区别在于，高反填料的添加量不同：高反填料与乙烯共聚物基体的比例为：每100份的乙烯共聚物基体包含5份的高反填料。
[0066]
实施例7
[0067]
与实施例1区别在于，两层功能层厚度比例为1：1。
[0068]
测试如下：
[0069]
使用实施例1～7的黑色高反复合胶膜制备层压件，叠层顺序为玻璃/高透eva/晶硅电池片/黑色高反复合胶膜/普通白背板，对比例1和3参照实施例制备层压件，对比例2按照叠层顺序为玻璃/高透eva/晶硅电池片/高截止eva/高反黑背板制备层压件。后进行反射率、色度和功率测试，其中反射率依据gb/t 2410-2008进行测试，功率依据iec ts 2804-1:2015进行测试。结果如下表1：
[0070][0071]
[0072][0073]
表1
[0074]
由表1中的实施例的数据可以看出：黑色高反复合胶膜在色度上呈现黑色，能满足黑组件的外观要求；黑色透红外颜料制备过程中各组分比例不同，表现在复合胶膜色度空间上ab值的差异；黑色透红外颜料相对基体树脂添加量的不同，表现在复合胶膜对红外光的反射能力存在差异，添加量过多，会导致黑色高反复合胶膜对近红外光的反射能力降低，添加量过少，会导致复合胶膜色度空间的l值升高，胶膜不够黑。高反胶膜层的厚度及高反填料用量直接影响着黑色高反复合胶膜的反射能力，高反填料用量降低，或者高反层厚度变薄，也都会使黑色高反复合胶膜的反射率降低，从而直接影响组件功率的增益。从对比例3和4的数据可以看出黑色透红外胶膜层对760～1100nm红外光的透光性能与胶膜厚度成反比，当胶膜厚度较薄时，黑色透红外胶膜层对近红外光的透光率能达到80％以上，单层的透红外胶膜不能达到提升组件功率的目的，且组件工作温度会有大幅提升。比较对比例与实施例的数据，可以看出：相对于市售的黑色透红外颜料，我司的黑色透红外颜料透红外性能更为优异，制备的黑色高反复合胶膜对红外光的反射能力显著高于市售颜料制备的胶膜。与市售黑色高反胶膜及高反黑背板相比，我司黑色高反复合胶膜对760～1100nm的红外光的反射能力更强，组件表面工作温度无明显升高，组件功率增益尤为明显，相比高反黑背板能带来0.2％～0.3％的功率增益。
[0075]
综上所述，本发明所述的黑色高反复合封装胶膜及其制备方法，其优势在于：黑色透红外胶膜层对太阳光中近红外波段的光的透光性能达到80％以上，高反胶膜层对太阳光中400-1100nm波段的光的反射率高达90％，当太阳光照射在高反复合黑膜上时，绝大部分的近红外光能穿透黑色透红外胶膜层到达高反胶膜层，再经高反胶膜层反射出去，从而有效缓解红外光的热效应导致的黑组件工作温度过高的问题，反射到电池片上的光还能增加组件的发电效率。
[0076]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。