1.本发明涉及光伏背板技术领域，具体涉及一种量子点光伏背板和双面光伏组件。
背景技术：2.有效利用如太阳能、风能和潮汐能的可再生能源是实现能源可持续利用的一种解决方案。半导体太阳能电池材料的成本较高，而光谱转换材料具有如成本低、工艺简单的优势，通过光谱转换材料提升光伏电池组件(简称光伏组件)的发电效率，可获得更高的边际收益率，降低单位发电量的成本，获得性价比更高的光伏组件。因此，用于提高太阳能电池效率的光谱转换材料逐渐成为人们研究的热门课题。将光谱转换层用于太阳能电池可以克服固有的热损失和光谱损失，具有重大的应用潜力。光谱转换材料以光谱转换层的形式应用于太阳能电池，可吸收无法被有效利用或捕获的太阳光子，并将其转换为高响应波段的光子。光谱转换层的优点在于不需要修改标准的太阳能电池架构或本征器件材料，且可以针对特定类型的太阳能电池科学选择光谱转换材料。
3.目前，市场上的太阳能单晶或多晶电池组件通常采取以下结构，即从上到下依次叠层设置前板玻璃、封装胶膜(如eva层)、光伏电池片、封装胶膜(如eva层)、背板。这样的结构中前板玻璃及封装胶膜多关注光线透过率，一般要求在91％以上，这样尽可能多吸收光子，使得光伏电池片有更高的转换效率和电力输出；而背板多为含氟的高分子复合材料，起到如阻水、绝缘的保护作用。
4.而光伏组件发电量与入射到光伏组件内部光伏电池片表面吸收的光谱范围和比例密切相关，传统单多晶硅电池以及近来迅速发展的黑硅和背饨化电池的光谱响应均有一个共性，即对紫外波段的转换效率明显低于可见光波段，紫外光利用率明显偏低。因此，需要将利用率低的紫外波段转为利用率较高的可见波段。故而，如有机荧光染料、有机无机稀土复合物、上转换材料被尝试应用在光伏组件材料中，以期提升光伏组件的功率输出。例如，现有技术，如cn107564984a还提供了一种高耐候、高增益性太阳能电池背板、组件及制备方法，该太阳能电池背板包括设置于基材层的具有光定向反射功能和光波转换功能的粘合内层，且粘合内层的外表面上设置有精细结构，通过该粘合内层和精细结构来提高对光伏组件正面透光的太阳能的光利用率，提高输出功率。然而，现有的太阳能电池背板，对光伏组件的背面的光线的利用率仍然较低，导致现有的太阳能电池背板应用至双面光伏组件后的双面率低，进而影响双面光伏组件的发电量。而且，目前利用量子点将封装胶膜进行光转化已逐步发展成为了可行的技术方案，但由于存在老化、稳定性差等缺陷，所以，目前将量子点放入光伏背板中的改进方案还鲜有报道。
技术实现要素：5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种量子点光伏背板和双面光伏组件，该量子点光伏背板能有效提高双面光伏组件的双面率高、且长期户外使用后的稳定性和耐老化性好。
6.基于此，本发明公开了一种量子点光伏背板，包括从背面至正面依次叠层设置的氟碳透明涂层、透明功能膜和量子点光转换透明涂层；
7.其中，所述透明功能膜包括从背面至正面依次设置的阻水阻氧功能层、光学基膜和隔热功能层；
8.其中，所述量子点光转换透明涂层是采用氟碳树脂、丙烯酸树脂、功能化量子点、固化剂及助剂混合制成量子点光转换透明涂料后，经涂布、固化成型；
9.所述功能化量子点为量子点采用表面修饰剂经表面功能化所形成的表面带有能参与固化的官能基的量子点改性材料，所述量子点是对波长为200-780nm的光辐射能产生光变色并转化成可见光的纳米量子点光致变色材料。
10.优选地，所述阻水阻氧功能层为在光学基膜表面通过磁控溅镀成型的氧化铝镀层。
11.优选地，所述隔热功能层为在光学基膜表面涂布氧化钨纳米隔热涂料所形成的氧化钨纳米隔热涂层。
12.优选地，所述氧化铝镀层的厚度为10-80nm，所述氧化钨纳米隔热涂层的厚度为 1-3μm，所述光学基膜的厚度为100-300μm、优选为100-285μm。
13.优选地，所述表面修饰剂为分子量在200-800的带有巯基和固化用官能基的聚乙二醇，表面修饰剂的巯基端与量子点链接，固化用官能基为氨基、羧基和羟基中的至少一种。
14.进一步优选地，所述量子点的颜色包括蓝色、绿色和红色中的至少一种；所述量子点的粒径为5-20nm。
15.优选地，所述量子点光转换透明涂层所用量子点光转换透明涂料，包括如下重量份的原料：氟碳树脂55-80份，丙烯酸树脂10-35份，功能化量子点0.3-1份，异氰酸酯固化剂5-10份，抗氧剂0.1-0.5份，流平剂0.3-2份，消泡剂0.3-2份；所述量子点光转换透明涂层的厚度为8-20μm。
16.优选地，所述氟碳透明涂层的折射率为1.40-1.45，且所述透明功能膜的折射率为 1.5-1.6。
17.进一步优选地，所述氟碳透明涂层是采用聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸树脂、固化剂、紫外线吸收剂及助剂混合制成氟碳透明涂料后，经涂布、固化成型。
18.更进一步优选地，所述氟碳透明涂层所用氟碳透明涂料，包括如下重量份的原料：聚四氟乙烯树脂20-45份，聚偏氟乙烯树脂15-30份，丙烯酸树脂15-25份，异氰酸酯固化剂6-10份，紫外线吸收剂0.2-1份，抗氧剂0.1-1份，二氧化硅填料5-12份，丙二醇甲醚醋酸酯溶剂3-10份，流平剂0.2-1份，消泡剂0.4-2份；所述氟碳透明涂层的厚度为 15-25μm。
19.本发明还公开了一种双面光伏组件，包括从正面到背面依次叠层设置的光伏前板、第一封装胶膜、光伏电池片、第二封装胶膜和光伏背板，所述光伏背板为本发明内容上述所述的一种量子点光伏背板；所述量子点光转换透明涂层贴设于所述第二封装胶膜的背面。
20.与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
21.本发明的量子点光伏背板，通过从背面至正面依次设置的氟碳透明涂层、透明功能膜和量子点光转换透明涂层的配合，既能通过光转化和增透的共同作用，有效利用双面
peg-ac。如此，经表面功能化后，表面修饰剂的巯基端与量子点链接例如通过量子点表面的接枝化反应实现表面修饰剂的巯基端与量子点的链接，使得量子点表面裸露有如氨基、羧基、羟基的固化用官能基，进而使该功能化量子点能参与量子点光转换透明涂料的固化反应；例如：r1nco+r
2-nh2＝r
1-nh-co-nh-r2， r1nco+r
2-cooh＝r1nh-co-r2，r1nco+r
2-oh＝r1nh-coo-r2。
31.经表面功能化后，量子点的表面包裹一层有机高分子层(即表面修饰剂)，该有机高分子层与量子点光转换透明涂料中的丙烯酸树脂等相容性好，有助于功能化量子点在量子点光转换透明涂料中的均匀混合和分散，不易团聚，且该功能化量子点表面的有机高分子层带有大量的如氨基、羧基、羟基的固化用官能基，所以功能化量子点能参与量子点光转换透明涂料的固化反应，使得涂料固化更加完全，避免了量子点户外长期户外使用所导致的粒子迁移，有效保证了户外长期户外使用的有效性。
32.其中，透明功能膜2包括从背面至正面依次设置的阻水阻氧功能层21、光学基膜22 和隔热功能层23。
33.具体地，光学基膜22的厚度为100-300μm、优选为100-285μm，该光学基膜22优选为三层共挤成型的pet膜，共挤成型时，添加如耐水解剂、紫外吸收剂的助剂；紫外吸收剂优选为苯并三氮唑及其化合物或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，更优选为苯并三氮唑及其化合物；而耐水解剂优选为双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺或聚碳化二亚胺un-03，更优选为双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。如此，该光学基膜22不仅能为光伏背板提供力学支撑，还在保证功能化量子点在可见光辐射范围内能够产生理想的光变色的情况下，有效阻隔了紫外光对功能化量子点的耐老化和耐黄变性能的影响，提高了量子点光转换透明涂层3的使用寿命。
34.进一步，光学基膜22的背面设置的阻水阻氧功能层21，可采用多层叠层结构，如氧化硅、氮化硅、al2o3的三层叠层结构，亦或如氧化硅、氮氧化硅、al2o3的三层叠层结构。为简化结构，该阻水阻氧功能层21优选为在光学基膜22表面通过磁控溅镀成型的单层的氧化铝镀层，该氧化铝镀层的厚度10-80nm、优选为20-60nm，磁控溅镀的温度较低，平均温度为50℃，最高温度为90℃，能耗低，且该氧化铝镀层在可见光范围内的透光度不低于90％；如此，该阻水阻氧功能层21使量子点光转换透明涂层3得到有效的阻水汽和阻氧气防护，更好保证了功能化量子点的分子结构不受水汽分子的破坏，有效保护了其功能化量子点的光转化效率，提高了在长期户外使用条件下的稳定性，大大提高了量子点光转换透明涂层3的使用寿命。
35.进一步，光学基膜22的正面设置的隔热功能层23，为在光学基膜22表面涂布氧化钨纳米隔热涂料所形成的氧化钨纳米隔热涂层；该氧化钨纳米隔热涂层的厚度为1-3μm；该氧化钨纳米隔热涂料中的氧化钨与丙烯酸酯树脂的质量比为0.1-0.3：10、优选为0.3： 10。该隔热功能层23能有效阻隔80％以上的红外光，隔热效果好，能有效光伏背板的温度，以免光伏背板老化。
36.其中，氟碳透明涂层1的厚度为15-25μm。该氟碳透明涂层1是：采用聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸树脂、固化剂、紫外线吸收剂及助剂混合制成氟碳透明涂料后，经涂布、固化成型。
37.具体地，该氟碳透明涂层1所用的氟碳透明涂料，包括如下重量份的原料：聚四氟
乙烯树脂20-45份，聚偏氟乙烯树脂15-30份，丙烯酸树脂15-25份，异氰酸酯固化剂6-10 份，紫外线吸收剂0.2-1份，抗氧剂0.1-1份，二氧化硅填料5-12份，丙二醇甲醚醋酸酯溶剂3-10份，流平剂0.2-1份，消泡剂0.4-2份。
38.为降低成本，并提高该氟碳透明涂层1与透明功能膜2的粘附性能，该氟碳透明涂层1除了聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂外，还配合添加了适量的丙烯酸树脂作为主体树脂；这三种主体树脂再配合固化剂、紫外线吸收剂及其助剂，这样，在保证功能化量子点在可见光辐射范围内能够产生理想的光变色的情况下，使所得氟碳透明涂层1能阻隔紫外光对功能化量子点的耐老化和耐黄变性能的影响，大大提高了量子点光转换透明涂层3的使用寿命，也为光伏背板提供优良的耐候性和耐腐蚀性。
39.实际中，透明功能膜2的折射率为1.5-1.6，而该氟碳透明涂层1的折射率为1.40-1.45、优选为1.40-1.42，略低于透明功能膜2的折射率；这样，使更多的太阳光能从背面的氟碳透明涂层1透过并进入光伏背板，从而配合透明功能膜2和量子点光转换透明涂层3，提高对双面光伏组件背面的光线的利用率，进一步提高双面光伏组件的双面率，进而进一步提高双面光伏组件的发电量及发电效率。
40.综上，本实施例的光伏背板通过从背面至正面依次设置的氟碳透明涂层1、透明功能膜2和量子点光转换透明涂层3的配合，既能通过光转化和增透的共同作用，有效利用双面光伏组件背面的光线，将波长为200-450nm的光有效的转换为如蓝光、绿光、红光的可见光，并使更多的背面光线能透过光伏背板进入光伏电池片中，提高双面光伏组件的双面率；又能通过量子点的功能化以及红外、水汽氧气的阻隔作用，使功能化量子点均匀混合并分散在量子点光转换透明涂料中，并使功能化量子点参与量子点光转换透明涂料的固化反应，避免了量子点户外长期户外使用所导致的粒子迁移，提高量子点光转换透明层的耐老化和耐黄变性能，有效保护了其功能化量子点的光转化效率，提高了量子点光转换透明涂层3在长期户外使用条件下的有效性、稳定性和使用寿命。
41.本实施例的一种双面光伏组件，包括从正面到背面依次叠层设置的光伏前板、第一封装胶膜、光伏电池片、第二封装胶膜和光伏背板。该双面光伏组件包括若干个光伏电池片，若干个该光伏电池片间隔分布在第一封装胶膜与第二封装胶膜之间，且该光伏电池片为正面和背面均能进行光伏发电的光伏电池片，故而，该双面光伏组件为双面均能进行光伏发电的光伏组件。该光伏背板为本实施例上述所示的一种量子点光伏背板，且量子点光转换透明涂层3贴设于第二封装胶膜的背面。
42.实施例2
43.本实施例的一种量子点光伏背板，具体参见实施例1，其与实施例1的区别在于：
44.其中，氟碳透明涂层1所用的氟碳透明涂料，包括如下重量份的原料：聚四氟乙烯树脂30份，聚偏氟乙烯树脂25份，丙烯酸树脂20份，流平剂0.3份，异氰酸酯固化剂占8份，消泡剂0.4份，紫外线吸收剂0.2份，二氧化硅填料10份，丙二醇甲醚醋酸酯溶剂5份，抗氧化剂0.1份。该氟碳透明涂层1的厚度为20μm。
45.其中，量子点光转换透明涂层3所用量子点光转换透明涂料，包括如下重量份的原料：氟碳树脂60份，丙烯酸树脂30份，功能化量子点0.8份，异氰酸酯固化剂8份，抗氧剂0.2份，流平剂0.5份，消泡剂0.5份。该量子点光转换透明涂层3的厚度为10μm。该功能化量子点为经分子量为500的带有巯基和羧基的聚乙二醇表面功能化的蓝色量子点镉锌硒硫@硫化
锌，且该功能化量子点中表面修饰剂(即分子量为500的带有巯基和羧基的聚乙二醇)的质量百分占比为10％。
46.其中，阻水阻氧功能层21为磁控溅镀成型的厚度为40nm的氧化铝镀层；光学基膜 22是厚度为285μm的三层共挤的pet膜；隔热功能层23是厚度为3μm的氧化钨纳米隔热涂层，且氧化钨纳米隔热涂料中氧化钨与丙烯酸酯树脂的质量比为0.3：10。
47.实施例3
48.本实施例的一种量子点光伏背板，具体参见实施例2，其与实施例2的区别在于：
49.其中，量子点光转换透明涂层3所用量子点光转换透明涂料，包括如下重量份的原料：
50.氟碳树脂65份，丙烯酸树脂25份，功能化量子点1份，异氰酸酯固化剂6份，抗氧剂0.5份，流平剂1份，消泡剂1份。该功能化量子点为经分子量为400的带有巯基和氨基的聚乙二醇表面功能化的绿色量子点磷化铟@硫化锌，且该功能化量子点中表面修饰剂(即分子量为400的带有巯基和氨基的聚乙二醇)的质量百分占比为15％。
51.对比例1
52.本对比例的一种光伏背板，具体参照实施例2，其与实施例2的区别在于：将实施例 2的量子点光转换透明涂层3替换成不具有功能化量子点的常规透明涂层，也即将实施例 2的量子点光转换透明涂料中的功能化量子点替换成相同重量份的丙烯酸树脂，得到该常规透明涂层。
53.对比例2
54.本对比例的一种光伏背板，具体参照实施例2，其与实施例2的区别在于：将实施例 2的量子点光转换透明涂料中的功能化量子点替换成未进行功能化的量子点。
55.对比例3
56.本对比例的一种光伏背板，具体参照实施例2，其与实施例2的区别在于：本对比例的透明功能膜2不具有阻水阻氧功能层21，也即将实施例2的阻水阻氧功能层21替换成相同厚度的三层共挤的pet膜。
57.性能测试
58.对实施例2-3及对比例1-3的光伏背板进行mek和老化测试，其测试数据如下表1 所示：
59.表1
[0060][0061]
从上述表1可以看出，与对比例1-3相比，本发明中，由于量子点光转换透明涂料中功能化量子点的加入以及透明功能膜2中磁控溅镀成型有氧化铝镀层，所以，本发明所得的量子点光伏背板经pct处理后还具有很好的可见光透过率、附着力和耐黄变性能，且mek测试性能好，耐老化性好。
[0062]
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
[0063]
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：1.一种量子点光伏背板，其特征在于，包括从背面至正面依次叠层设置的氟碳透明涂层、透明功能膜和量子点光转换透明涂层；其中，所述透明功能膜包括从背面至正面依次设置的阻水阻氧功能层、光学基膜和隔热功能层；其中，所述量子点光转换透明涂层是采用氟碳树脂、丙烯酸树脂、功能化量子点、固化剂及助剂混合制成量子点光转换透明涂料后，经涂布、固化成型；所述功能化量子点为量子点采用表面修饰剂经表面功能化所形成的表面带有能参与固化的官能基的量子点改性材料，所述量子点是对波长为200-780nm的光辐射能产生光变色并转化成可见光的纳米量子点光致变色材料。2.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述阻水阻氧功能层为在光学基膜表面通过磁控溅镀成型的氧化铝镀层。3.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述隔热功能层为在光学基膜表面涂布氧化钨纳米隔热涂料所形成的氧化钨纳米隔热涂层。4.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述氧化铝镀层的厚度为10-80nm，所述氧化钨纳米隔热涂层的厚度为1-3μm，所述光学基膜的厚度为100-300μm。5.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述表面修饰剂为分子量在200-800的带有巯基和固化用官能基的聚乙二醇，表面修饰剂的巯基端与量子点链接，固化用官能基为氨基、羧基和羟基中的至少一种。6.根据权利要求5所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述量子点的颜色包括蓝色、绿色和红色中的至少一种；所述量子点的粒径为5-20nm。7.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述量子点光转换透明涂层所用量子点光转换透明涂料，包括如下重量份的原料：氟碳树脂55-80份，丙烯酸树脂10-35份，功能化量子点0.3-1份，异氰酸酯固化剂5-10份，抗氧剂0.1-0.5份，流平剂0.3-2份，消泡剂0.3-2份；所述量子点光转换透明涂层的厚度为8-20μm。8.根据权利要求1所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述氟碳透明涂层的折射率为1.40-1.45，且所述透明功能膜的折射率为1.5-1.6。9.根据权利要求8所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述氟碳透明涂层是采用聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸树脂、固化剂、紫外线吸收剂及助剂混合制成氟碳透明涂料后，经涂布、固化成型。10.根据权利要求9所述的一种量子点光伏背板，其特征在于，所述氟碳透明涂层所用氟碳透明涂料，包括如下重量份的原料：聚四氟乙烯树脂20-45份，聚偏氟乙烯树脂15-30份，丙烯酸树脂15-25份，异氰酸酯固化剂6-10份，紫外线吸收剂0.2-1份，抗氧剂0.1-1份，二氧化硅填料5-12份，丙二醇甲醚醋酸酯溶剂3-10份，流平剂0.2-1份，消泡剂0.4-2份；所述氟碳透明涂层的厚度为15-25μm。11.一种双面光伏组件，包括从正面到背面依次叠层设置的光伏前板、第一封装胶膜、光伏电池片、第二封装胶膜和光伏背板，其特征在于，所述光伏背板为权利要求1-10任一项所述的一种量子点光伏背板；所述量子点光转换透明涂层贴设于所述第二封装胶膜的背面。
技术总结本发明涉及光伏背板技术领域，公开一种量子点光伏背板和双面光伏组件。该量子点光伏背板包括从背面至正面依次叠设的氟碳透明涂层、透明功能膜和量子点光转换透明涂层；透明功能膜包括从背面至正面依次设置的阻水阻氧功能层、光学基膜和隔热功能层；量子点光转换透明涂层是用氟碳树脂、丙烯酸树脂、功能化量子点、固化剂及助剂混合制成量子点光转换透明涂料后经涂布固化成型；功能化量子点为用表面修饰剂经表面功能化形成的表面带固化用官能基的量子点改性材料，量子点是对波长为200-780nm的光能产生光变色并转化成可见光的纳米量子点光致变色材料。该量子点光伏背板能提高双面光伏组件的双面率、且长期户外使用后的稳定性和耐老化性好。和耐老化性好。和耐老化性好。
技术研发人员：林建伟 张付特 孙海龙 唐邓 薛虎 赵磊 滕磊
受保护的技术使用者：江苏中来新材科技有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
