CN111087940A - 一种导光复合封装胶膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导光复合封装胶膜及其制备方法和应用，所述复合封装胶膜包括第一胶膜层和第二胶膜层；其中，所述第一胶膜层和第二胶膜层的组成成分均包括导光粉；所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量。本发明在胶膜层中添加了导光粉，所述导光粉能通过光的折射，改变光线的传播方向，当应用于双面太阳能电池单玻背板上时，可以将太阳光导到电池片背面，使电池片背面能接触到太阳光，进而有效提高太阳能电池组件的光通量，进而增强光伏发电的功率。同时，本申请通过控制所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量，还能进一步提高导光粉对光线的折射率，显著提升光伏发电的功率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏组件用封装胶膜技术领域，具体涉及一种导光复合封装胶膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种双面太阳能电池单玻背板用导光封装胶膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们环保意识的提升、社会对可再生能源的重视，太阳能发电作为一种环保能源得到了迅速发展。
现有的常规单玻组件下层胶膜为UV截止的透明胶膜或者具有反光功能的白色胶膜，用这种胶膜做的组件，多选用单面电池片。为了提高发电功率，组件厂迫切需要使用双面电池片。目前双面电池片用于双玻居多，但是双玻质量重，不加铝边框的话，具有很高的碎片率。也有组件厂使用透明背板代替背面玻璃，但是透明背板耐UV性能不好，耐风沙性能也不好。双面电池用于单玻领域困难重重。
CN208157432U公开了一种双面电池单玻太阳能组件，包括玻璃、双面电池片、背板、位于所述的玻璃和所述的双面电池片之间的第一透明胶膜层，所述的双面电池单玻太阳能组件还包括位于所述的双面电池片和所述的背板之间的第二透明胶膜层、位于所述的第二透明胶膜层和所述的背板之间的一层或多层反射层。本实用新型贴着双面电池片一侧为第二透明胶膜层，贴着背板一侧为一层或多层反射层，从而使得光的反射距离即不会太远也不会太近，从而使得组件功率增益好。但这种方法中反射层的反射率在91-94％之间，其反射率仍然有可以增长的空间。
因此，探索将双面电池用于单玻光伏组件的方法和途径是目前光伏领域正面临的挑战。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导光复合封装胶膜及其制备方法和应用。本发明在胶膜层中添加了导光粉，所述导光粉可以通过光的折射，改变光线的传播方向，当其应用于双面太阳能电池时，不仅使双面电池片可以搭配普通白色背板，有效减轻了双面太阳能电池自重，还可以将电池片间隙以及边缘空白部分的太阳光导到电池片背面，使得电池片背面能接触到太阳光，进而有效提高太阳能电池组件的光通量，进而增强光伏发电的功率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种了导光复合封装胶膜，所述复合封装胶膜包括第一胶膜层和第二胶膜层；其中，所述第一胶膜层和第二胶膜层的组成成分均包括导光粉；所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量。
需要说明的是，本发明所述导光复合封装膜应用于双面太阳能电池单玻背板上时，所述第一胶膜层为位于靠近太阳能电池的一侧，所述第二胶膜层位于所述第一胶膜层上远离太阳能电池的一侧，即第二胶膜层位于靠近背板的一层。
本发明在胶膜层中添加导光粉，所述导光粉可以通过光的折射，改变光线的传播方向，当其应用于双面太阳能电池单玻背板上时，可以将电池片间隙以及边缘空白部分的太阳光导到电池片背面，不仅使双面电池片可以搭配普通白色背板，而且还能使电池片背面能接触到太阳光，进而有效提高太阳能电池组件的光通量，进而增强光伏发电的功率。
同时，本发明还控制所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量，可以进一步提高导光粉对光线的折射率，显著提升光伏发电的功率。
优选地，所述第一胶膜层和第二胶膜层中的导光粉各自独立地选自有机硅导光粉、玻纤导光粉或玻璃微珠导光粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以所述第一胶膜层的总质量为100％计，所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.2-0.4％，例如可以是0.2％、0.22％、0.25％、0.29％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％或0.4％等。
优选地，所述第一胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为0.03-1μm，例如可以是0.03μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm等。
优选地，以所述第二胶膜层的总质量为100％计，所述第二胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.4-0.6％，例如可以是0.4％、0.42％、0.45％、0.48％、0.5％、0.53％、0.55％、0.58％或0.6％等。
优选地，所述第二胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为1-5μm，例如可以是1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。
本发明优选控制所述第一胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为0.03-1μm，所述第二胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为1-5μm，即所述第一胶膜层中含有的导光粉的平均粒径小于第二胶膜层中导光粉的平均粒径，当第一胶膜层和第二胶膜层复配使用时，由于第一胶膜层靠近电池一侧，光线会先进入第一胶膜层，当第一胶膜层中含有的导光粉的平均粒径较小时，能将更多的光线折射进入电池片背面，同时，遗漏的光线进行入第二胶膜层，由于第二胶膜层中含有的导光粉的平均粒径较大，其能将更多的光线折射回第一胶膜层，再由第一胶膜层中的导光粉折射进入电池层背面，这样两个胶膜层中的导光粉可以通过其粒径的相互配合，显著提高其对光线的折射率，进而有效提升光伏发电的功率。
优选地，所述第一胶膜层的厚度为50-300μm，例如可以是50μm、100μm、150μm、200μm、250μm或300μm等。
优选地，所述第二胶膜层的厚度为100-400μm，例如可以是100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm或400μm等。
本发明优选所述第二胶膜层的厚度大于第一胶膜层的厚度，也是为了进一步提高对光线的折射率，进而提高光伏发电的功率。
优选地，所述第一胶膜层和第二胶膜层中的主体材料各自独立地选自EVA树脂和/或POE树脂。
优选地，所述复合封装胶膜还包括第三胶膜层，所述第三胶膜层位于所述第二胶膜层远离所述第一胶膜层的一侧；
其中，所述第三胶膜层的组成成分包括导光粉；所述第三胶膜层中含有的导光粉的质量大于所述第二胶膜层中含有的导光粉的质量。
本发明优选所述复合封装胶膜还包括第三胶膜层，并且所述第三胶膜层的组成成分也包括导光粉；同时还控制所述第三胶膜层中含有的导光粉的质量大于所述第二胶膜层中含有的导光粉的质量。这都是为了进一步地将从第二胶膜层中遗漏的光线重新折射回第二胶膜层，进而提高整体导光复合封装胶膜对光线的折射率。
优选地，所述第三胶膜层中的导光粉选自有机硅导光粉、玻纤导光粉或玻璃微珠导光粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以所述第三胶膜层的总质量为100％计，所述第三胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.6-0.8％，例如可以是0.6％、0.62％、0.65％、0.68％、0.7％、0.72％、0.75％、0.78％或0.8％等。
优选地，优选地，所述第三胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为5-10μm，例如可以是5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm等。
优选地，所述第三胶膜层的厚度为50-200μm，例如可以是50μm、100μm、150μm或200μm等。
优选地，所述第三胶膜层中的主体材料为EVA树脂和/或POE树脂。
需要说明的是，本发明所述第一胶膜层、第二胶膜层和第三胶膜层中的主体材料各自独立地选自EVA树脂和/或POE树脂，除此主体材料之外，上述三个胶膜层还各自独立地包括交联剂、助交联剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂等等。
第二方面，本发明还提供了一种如第一方面所述的导光复合封装胶膜的制备方法，所述制备方法包括：将第一胶膜层的组成成分、第二胶膜层的组成成分和任选地第三胶膜层的组成成分通过共挤出成型，得到所述导光复合封装胶膜。
优选地，所述制备方法包括：先将第一胶膜层的组成成分、第二胶膜层的组成成分和任选地第三胶膜层的组成成分分别进行混合，再进行共挤出成型，得到所述导光复合封装胶膜。
优选地，所述共挤出成型的温度为80-100℃，例如可以是80℃、83℃、85℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃等。
优选地，所述制备方法还包括：在所述共挤出成型后，进行压花、冷却、牵引和收卷，得到所述导光复合封装胶膜。
第三方面，本发明还提供了一种如第一方面所述的导光复合封装胶膜在双面太阳能电池单玻背板封装胶膜中的应用。
本发明所述导光复合封装胶膜具有导光功能，可以将电池片间隙以及边缘空白部分的太阳光导到电池片背面，使得电池片背面接触到太阳光，即本发明的导光复合封装胶膜可用于太阳能发电组件的背面，这样打破了双面电池片必须搭配双玻的限制，即使得双面电池片可以搭配普通白色背板，极大地减轻了双面电池片组件的自重，具有非常广阔的应用前景。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在胶膜层中添加导光粉，所述导光粉可以通过光的折射，改变光线的传播方向，当其应用于双面太阳能电池单玻背板上时，可以将电池片间隙以及边缘空白部分的太阳光导到电池片背面，不仅使双面电池片可以搭配普通白色背板，而且还能使电池片背面能接触到太阳光，进而有效提高太阳能电池组件的光通量，进而增强光伏发电的功率；
(2)本发明可以通过控制所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量，进一步提高导光粉对光线的折射率，显著提升光伏发电的功率。
具体实施方式
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
本发明实施例和对比例使用的部分原料的厂家和牌号如下：
EVA(购于韩华道达尔公司，牌号为E280PV)；
POE(购于DOW公司，牌号为38669)；
有机硅导光粉(购于长兴化学工业股份有限公司，牌号为ETERPEARLDF30B5)；
玻纤导光粉(购于山东玻纤基团公司，牌号为921-13°)；
玻璃微珠导光粉(购于中科雅丽科技有限公司，牌号为H32)。
实施例1
本实施例提供了一种导光复合封装胶膜及其制备方法。
其中，所述第一胶膜层总质量为100g，包括：EVA 97.7g、有机硅导光粉0.3g(平均粒径为0.4μm)、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯(交联剂)0.7g、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯(助交联剂)0.5g、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)(紫外线吸收剂)0.3g、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(偶联剂)0.5g。
所述第二胶膜层总质量为100g，包括：EVA 97.5g、有机硅导光粉0.5g(平均粒径为1.5μm)、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯(交联剂)0.7g、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯(助交联剂)0.5g、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)(紫外线吸收剂)0.3g、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(偶联剂)0.5g。
制备方法：
先将第一胶膜层的组成成分和第二胶膜层的组成成分分别混合，在90℃下进行共挤出成型，再将得到的共挤出成型产品进行压花、冷却、牵引和收卷，得到所述导光复合封装胶膜。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，增加了第三胶膜层。
其中，第三胶膜层总质量为100g，包括：所述第一胶膜层包括：EVA 97.3g、有机硅导光粉0.7g(平均粒径为6μm)、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯(交联剂)0.7g、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯(助交联剂)0.5g、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)(紫外线吸收剂)0.3g、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(偶联剂)0.5g。
实施例3
与实施例1的区别在于：
第一胶膜层中，利用POE替代EVA；
第二胶膜层中，利用POE替代EVA。
实施例4
与实施例1的区别在于：
第一胶膜层中，利用POE替代EVA。
实施例5
与实施例1的区别在于：
第二胶膜层中，利用POE替代EVA。
实施例6
与实施例1的区别在于：
第一胶膜层中，利用玻纤导光粉0.4g(平均粒径为0.05μm)替代有机硅导光粉0.3g(平均粒径为0.4μm)；
第二胶膜层中，利用有机硅导光粉0.45g(平均粒径为2μm)替代有机硅导光粉0.5g(平均粒径为1.5μm)。
实施例7
与实施例1的区别在于：
第一胶膜层中，利用玻璃微珠导光粉0.2g(平均粒径为0.8μm)替代有机硅导光粉0.3g(平均粒径为0.4μm)；
第二胶膜层中，利用玻纤导光粉0.6g(平均粒径为3μm)替代有机硅导光粉0.5g(平均粒径为1.5μm)。
实施例8
与实施例2的区别在于：
第三胶膜中，利用EVA替代POE。
实施例9
与实施例2的区别在于：
第三胶膜中，利用玻纤导光粉0.8g(平均粒径为10μm)替代有机硅导光粉0.7g(平均粒径为6μm)。
实施例10
与实施例2的区别在于：
第三胶膜中，利用玻璃微珠导光粉0.6g(平均粒径为5μm)替代有机硅导光粉0.7g(平均粒径为6μm)。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，第一胶膜层中有机硅导光粉的平均粒径为1.5μm，第二胶膜层中有机硅导光粉的平均粒径为0.4μm。
实施例12
与实施例2的区别仅在于，第三胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.3g。
实施例13
与实施例2的区别仅在于，第三胶膜层中有机硅导光粉的平均粒径为4μm。
实施例14
与实施例2的区别仅在于，第三胶膜层中有机硅导光粉的平均粒径为15μm。
对比例1
与实施例1的区别在于，第一胶膜层和第二胶膜层中均不含有有机硅导光粉。
对比例2
与实施例1的区别在于，第一胶膜层中不含有有机硅导光粉，且第二胶膜层中有机硅导光粉的含量为0.8g。
对比例3
与实施例1的区别在于，第二胶膜层中不含有有机硅导光粉，且第一胶膜层中有机硅导光粉的含量为0.8g。
对比例4
与实施例1的区别在于，第一胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.5g，第二胶膜层中导光粉的用量为0.3g。
对比例5
与实施例1的区别在于，第一胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.5g，平均粒径为1.5μm；第二胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.3g，平均粒径为0.4μm。
对比例6
与实施例2的区别在于，第一胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.7g，平均粒径为6μm；第三胶膜层中有机硅导光粉的用量为0.3g，平均粒径为0.4μm。
应用例1-14
应用例1-14分别对应使用实施例1-14得到的导光复合封装膜，与相同的钢化玻璃、双面电池片、背板按照太阳能电池组件的制备方法制得太阳能双面电池单玻组件。
对比应用例1-6
对比应用例1-6分别对应使用对比例1-6得到的导光复合封装膜，与相同的钢化玻璃、双面电池片、背板按照太阳能电池组件的制备方法制得太阳能双面电池单玻组件。
性能测试：
1、发电功率测试：根据IEC 61215对应用例和对比应用例制得的导光复合封装膜进行发电功率的测试。
具体测试结果见表1。
表1
从表1可以看出，利用本发明实施例制得的导光复合封装胶膜制备得到的双面电池片单玻光伏组件的发电功率均得到了明显提高。
与实施例1相比，对比例1中的第一胶膜层和第二胶膜层中均不含有有机硅导光粉，其制得的双面电池单玻组件的发电功率明显低于实施例1，这说明在封装胶膜中添加导光粉，可以有效增加所述双面电池单玻组件的发电功率。
与实施例1相比，对比例2中的第一胶膜层中不含有有机硅导光粉，对比例3中的第二胶膜层中不含有有机硅导光粉，其制得的双面电池单玻组件的发电功率也明显低于实施例1，这说明只有使每个胶膜层中均含有导光粉，各个胶膜层相互配合，协同增效，才能有效增加所述双面电池单玻组件的发电功率。
与实施例1相比，对比例4中的第一胶膜层中含有的有机硅导光粉的质量高于第二胶膜层中含有的有机硅导光粉的质量，其制得的双面电池单玻组件的发电功率也明显低于实施例1，这说明必须要保证第一胶膜层中含有的导光粉多于第二胶膜层中含有的导光粉，才能有效提高所述双面电池单玻组件的发电功率。
与实施例1相比，对比例5所述第一胶膜层中含有的导光粉的种类、用量和平均粒径均与实施例1中第二胶膜层中含有的导光粉相同，并且，对比例5中所述第二胶膜层中含有的导光粉的种类、用量和平均粒径均与实施例1中第一胶膜层中含有的导光粉相同，即与实施例1相比，对比例5相当于把实施例1中的第一胶膜层和第二胶膜层进行了位置互换，其制得的双面电池单玻组件的发电功率也明显低于实施例1，这说明本发明所述第一胶膜层和第二胶膜的位置必须保证其导光粉的用量、粒径均在本发明所述范围内，才能有效增加双面电池单玻组件的发电功率。
同时，对比例6也证明了，当所述导光复合封装胶膜含有三层胶膜层时，也必须保证三层胶膜层中各层含有的导光粉的用量和粒径在本发明的范围内，才能保证其可以最大程度增加对光线的折射能力，进而增加制得的双面电池单玻组件的发电功率。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种导光复合封装胶膜，其特征在于，所述复合封装胶膜包括第一胶膜层和第二胶膜层；
其中，所述第一胶膜层和第二胶膜层的组成成分均包括导光粉；
所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量小于第二胶膜层中含有的导光粉的质量。
2.根据权利要求1所述的复合封装胶膜，其特征在于，所述第一胶膜层和第二胶膜层中的导光粉各自独立地选自有机硅导光粉、玻纤导光粉或玻璃微珠导光粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，以所述第一胶膜层的总质量为100％计，所述第一胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.2-0.4％；
优选地，所述第一胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为0.03-1μm；
优选地，以所述第二胶膜层的总质量为100％计，所述第二胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.4-0.6％；
优选地，所述第二胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为1-5μm。
3.根据权利要求1或2所述的复合封装胶膜，其特征在于，所述第一胶膜层的厚度为50-300μm；
优选地，所述第二胶膜层的厚度为100-400μm；
优选地，所述第一胶膜层和第二胶膜层中的主体材料各自独立地选自EVA树脂和/或POE树脂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合封装胶膜，其特征在于，所述复合封装胶膜还包括第三胶膜层，所述第三胶膜层位于所述第二胶膜层远离所述第一胶膜层的一侧；
其中，所述第三胶膜层的组成成分包括导光粉；所述第三胶膜层中含有的导光粉的质量大于所述第二胶膜层中含有的导光粉的质量。
5.根据权利要求4所述的复合封装胶膜，其特征在于，所述第三胶膜层中的导光粉选自有机硅导光粉、玻纤导光粉或玻璃微珠导光粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，以所述第三胶膜层的总质量为100％计，所述第三胶膜层中含有的导光粉的质量百分含量为0.6-0.8％；
优选地，所述第三胶膜层中含有的导光粉的平均粒径为5-10μm。
6.根据权利要求4或5所述的复合封装胶膜，其特征在于，所述第三胶膜层的厚度为50-200μm；
优选地，所述第三胶膜层中的主体材料为EVA树脂和/或POE树脂。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的导光复合封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将第一胶膜层的组成成分、第二胶膜层的组成成分和任选地第三胶膜层的组成成分通过共挤出成型，得到所述导光复合封装胶膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先将第一胶膜层的组成成分、第二胶膜层的组成成分和任选地第三胶膜层的组成成分分别进行混合，再进行共挤出成型，得到所述导光复合封装胶膜；
优选地，所述共挤出成型的温度为80-100℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述共挤出成型后，进行压花、冷却、牵引和收卷，得到所述导光复合封装胶膜。
10.根据权利要求1-6任一项所述的导光复合封装胶膜在双面太阳能电池单玻背板封装胶膜中的应用。
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