一种光伏复合背板及其应用的光伏组件的制作方法

本实用新型属于光伏封装材料领域，具体涉及一种光伏复合背板，本实用新型还涉及该光伏复合背板应用的光伏组件。

背景技术：

光伏背板为用于太阳能电池串背面，直接与外部环境大面积接触的光伏背面封装结构，根据光伏行业相关标准要求，光伏背板应具备优异的耐老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、隔水汽等性能。

典型的光伏背板通常采用PET膜作为主要材料，然后在PET膜单面或双面上复合具有优异耐候性能的氟膜；然而这样的光伏背板结构在硬度、抗冲击性、抗拉伸强度等方面的机械性能较差，而且在后续进行光伏组件层压时，由于其过于柔软，硬度低，从而导致背板背面容易有大量褶皱，影响外观观感且影响背板性能。

也有很多结构改进型或材料改进型的光伏复合背板，但这些改进的光伏复合背板基本使用大量有机溶剂涂覆，不环保且制作流程复杂：

CN102516852A的中国发明专利公开了一种耐候、高导热涂层和散热太阳能背板，但是其涂层在生产过程中要用到大量溶剂，对环境污染很大，不符合绿色环保标准。又如公开号为CN102610680A的中国发明专利公开了一种UV固化耐候涂层的太阳能电池背板，但是其采用的液体涂覆工艺较复杂，不良率较高，设备投资大。再如公开号为CN102364694A的中国发明专利公开了一种太阳能电池背板，采用纤维增强热固性树脂作为基板，然后再在基板上涂覆液体丙烯酸树脂或有机硅树脂等，中间同样需要使用大量有机溶剂。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光伏复合背板及其应用的光伏组件，复合背板具有优异的机械性能及具有柔性，同时非常平整，应用于光伏组件层压结构层压时，不会产生褶皱，也不会对层压平整度和层压质量造成影响，同时抗冲击性能优异；而且本实用新型光伏复合背板的原材料价格低廉而且易于取得，同时在制备过程中不需要使用任何有机溶剂，环保无害，适合批量生产实施应用。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种光伏复合背板，所述复合背板包括层压为一体的纤维布层、中部热塑胶膜层和隔水汽耐候层；其中，所述纤维布为由纤维材料织造而成的纤维布或由纤维材料非织造而成的纤维布；所述隔水汽耐候层的材料为热塑性塑料膜。

优选地，所述纤维布的单位面积重量范围为30-400g/m²。

优选地，所述纤维材料的单丝直径范围为3-23μm。

优选地，所述中部胶膜层的厚度范围为350-500μm；所述隔水汽耐候层的厚度范围为150-350μm。

优选地，所述纤维材料是玻璃纤维或碳纤维或芳纶纤维。

优选地，所述中部热塑胶膜层采用EVA膜或POE膜或PVB膜。

优选地，所述隔水汽耐候层采用PET膜或PO膜或EVA膜或含氟类热塑膜。

优选地，所述隔水汽耐候层包括双层复合结构，其中，外部为PET膜或含氟类热塑膜，内部为热塑胶膜；或，外部为含氟类热塑膜,内部为PET膜。

优选地，所述隔水汽耐候层包括三层复合结构，其中，外部为含氟类热塑膜，中部为PET膜，内部为热塑胶膜。

优选地，一种光伏组件，所述光伏组件包括光伏组件层结构，所述光伏组件层结构包括层压为一体的受光面封装层、受光面封装膜层、电池串、背光面封装膜层、背光面封装层，其中，所述背光面封装层采用如上所述的光伏复合背板。

本实用新型中出现的PET是英文Polyethylene terephthalate的缩写，是指聚对苯二甲酸类塑料；PO是英文Polyolefin的缩写，是指聚烯烃类塑料；EVA是英文Ethylene Vinyl Acetate的缩写，是指乙烯-乙酸乙烯共聚物；POE是英文Polyolefin elastomer的缩写，是指聚烯烃弹性体；PVB是指Polyvinyl butyral的缩写，是指聚乙烯醇缩丁醛。

还需要说明的是，本实用新型中所述的含氟类热塑膜是指主要包括PVDF膜(聚偏氟乙烯膜)、PVF膜(聚氟乙烯膜)、ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物膜)、ECTFE膜(乙烯-三氟氯乙烯共聚物膜)、THV膜(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物膜)等含氟的热塑性保护膜；

由于ECTFE膜、THV膜由于成本较高，因此，本实用新型更优选地，所述的含氟类热塑膜是PVDF膜或PVF膜或ETFE膜。

本实用新型提出将层压为一体的纤维布层、中部热塑胶膜层和隔水汽耐候层的复合板作为光伏复合背板，中部热塑胶膜层一面与隔水汽耐候层实现良好粘接一体复合，同时其另一面与纤维布层进行复合后赋予背板优异的机械性能同时具有柔性，同时背板非常平整，应用于光伏组件层压结构层压时，不会产生褶皱，也不会对层压平整度和层压质量造成影响，同时抗冲击性能优异；而且本实用新型光伏复合背板的原材料价格低廉而且易于取得，同时在制备过程中不需要使用任何有机溶剂，环保无害，适合批量生产实施应用。

附图说明

附图1是本实用新型实施例1光伏复合背板100的结构示意图；

附图2是本实用新型实施例1隔水汽耐候层110的结构示意图。

具体实施方式

本实施例公开了一种光伏复合背板，复合背板包括层压为一体的纤维布层、中部热塑胶膜层和隔水汽耐候层；其中，纤维布为由纤维材料织造而成的纤维布或由纤维材料非织造而成的纤维布；隔水汽耐候层的材料为热塑性塑料膜。

本实施例还公开了一种光伏组件，光伏组件包括光伏组件层结构，光伏组件层结构包括层压为一体的受光面封装层、受光面封装膜层、电池串、背光面封装膜层、背光面封装层，其中，背光面封装层采用如上所述的光伏复合背板。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1：

请参见图1所示的一种光伏复合背板100，复合背板100包括层压为一体的纤维布层130、中部热塑胶膜层120和隔水汽耐候层110；其中，纤维布130为由纤维材料织造而成的纤维布或由纤维材料非织造而成的纤维布；隔水汽耐候层110的材料为热塑性塑料膜；优选地，中部胶膜层120的厚度范围为350-500μm；隔水汽耐候层110的厚度范围为150-350μm，本实施例仅为优选的厚度范围，当然地，本领域技术人员可以根据实际需要来选择背板的厚度；

具体优选地，在本实施方式中，纤维布130为由纤维材料织造而成的纤维布；

优选地，纤维布130的单位面积重量范围为30-400g/m²，在确保纤维布130的强度下，保证纤维布130的轻量化，具体优选地，在本实施方式中，纤维布130的单位面积重量为100-150g/m²；优选地，纤维材料的单丝直径范围为3-23μm；

优选地，为了进一步利于绝缘和耐候性，纤维材料是玻璃纤维或碳纤维或芳纶纤维；具体地，在本实施方式中，纤维材料为玻璃纤维，其原料来源广泛易于取得，而且成本低、制造工艺简单；当然地，在本发明其他实施方式中，也可以采用碳纤维或芳纶纤维或其他合适的纤维材料，同样可以取得与本实用新型实施例性能相差不大的背板。

优选地，中部热塑胶膜层120的材料为EVA膜；请进一步参见图2所示，隔水汽耐候层110包括三层复合结构，其中，外部为含氟类热塑膜111，中部为PET膜112，内部为热塑胶膜113；本实施例在实际实施时，可以直接从市场上采购KPE型或TPE型或FPE型三层复合背板，外部的含氟类热塑膜具有非常突出的耐候效果，可以很好地进一步防护中部的PET膜，中部的PET膜本身可以实现良好的耐候、阻隔水汽和绝缘等功能，而且PET材料价格成本低廉，内部热塑胶膜又可以很好地与中部热塑胶膜层结合，利于中部热塑胶膜层与隔水汽耐候层的良好粘接一体复合，确保光伏复合背板的一体复合效果，从而使得光伏高效复合背板的相关性能表现更加优异。

本实施例在制备复合背板时，可以直接采用现有技术的层压机，具体操作步骤包括：将纤维布层110、中部热塑胶膜层120和隔水汽耐候层130依次叠合后放入层压机中，层压工艺条件采用在130-150℃温度条件下层压10-15分钟；进一步优选地，层压工艺条件采用在130-140℃温度条件下层压10-12分钟，能耗低且层压效果好；在该层压工艺条件下，中部热塑胶膜层120分别与纤维布层110和隔水汽耐候层130实现良好的粘合交联固化复合，最终得到复合为一体的光伏复合背板100；

优选地，本实施例还提出了一种光伏组件，光伏组件包括光伏组件层结构，光伏组件层结构包括层压为一体的受光面封装层、受光面封装膜层、电池串、背光面封装膜层、背光面封装层，其中，背光面封装层采用如上所述的光伏复合背板100；本实施例所采用的层压工艺为现有技术的层压工艺，本实施例不再展开说明。

具体优选地，在本实施方式中，光伏组件层结构包括层压为一体的受光面封装层、第一EVA层、电池串、第二EVA层、背光面封装层，其中，背光面封装层采用本实施例1如上所述的光伏高效复合背板100；其中，在本实施方式中，受光面封装层采用本申请人的在先申请CN201810552235.X、CN201810552419.6提出的高效防护复合板材；在本发明其他实施方式中，也可以采用CN201610685536.0、CN201610685240.9提出复合封装材料，可以根据实际选用的材料来调整层压工艺条件，也可以采用现有技术中的其他材料作为本实用新型的受光面封装层；本实施例的第一EVA层、第二EVA层是分别作为优选的受光面封装膜和背光面封装膜的材料，在其他实施方式中，也可以选用其他材料的封装膜，例如聚烯烃弹性体(英文简写为POE)或聚乙烯醇缩丁醛(英文简写为PVB)或其他合适的受光面封装膜和背光面封装膜材料。

本实用新型不限定光伏高效复合背板100具体应用的光伏组件层结构，因此，当然可以根据实际需要应用其他结构的光伏组件层结构，这些应用同样属于本实用新型的保护范围。

实施例2：

本实施例2其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例2中，中部热塑胶膜层采用POE膜。

实施例3：

本实施例3其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例3中，中部热塑胶膜层采用PVB膜。

在本实用新型其他实施方式中，还可以采用其他合适材料作为中部热塑胶膜层，本实用新型不做特别限定。

实施例4：

本实施例4其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例4中，隔水汽耐候层包括双层复合结构，其中，外部为PVDF膜或PVF膜或ETFE膜，内部为PET膜。

实施例5：

本实施例5其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例5中，隔水汽耐候层包括双层复合结构，其中，外部为PET膜，内部为EVA膜或POE膜或PVB膜。

实施例6：

本实施例6其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例6中，隔水汽耐候层包括双层复合结构，其中，外部为PVDF膜或PVF膜或ETFE膜，内部为EVA膜或POE膜或PVB膜。

实施例7：

本实施例7其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例7中，隔水汽耐候层为PET膜。

实施例8：

本实施例8其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例8中，隔水汽耐候层为POE膜。

实施例9：

本实施例9其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例9中，隔水汽耐候层为EVA膜。

实施例10：

本实施例10其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例10中，隔水汽耐候层为PVDF膜或PVF膜或ETFE膜。

实施例11：

本实施例11其余技术方案同实施例1，区别在于：在本实施例11中，纤维布为由纤维材料非织造而成的纤维布。

比较例1：

本比较例1采用市场上购得的KPE型或TPE型或FPE型三层复合背板作为光伏背板。

比较例2：

本比较例2直接采用实施例5中的隔水汽耐候层作为光伏背板。

比较例3：

本比较例3直接采用实施例6中的隔水汽耐候层作为光伏背板。

比较例4：

本比较例4直接采用PET膜作为光伏背板。

比较例5：

本比较例5直接采用EVA膜作为光伏背板。

比较例6：

本比较例6直接采用POE膜作为光伏背板。

比较例7：

本比较例7直接采用PVDF膜或PVF膜或ETFE膜作为光伏背板。

表1本实用新型实施例与对比例的实施效果比较

相关执行的测试标准说明：所述的防火性是通过UL1703标准检测得到的结果；所述的铅笔硬度是ASTM D3363-2005(R2011)标准检测得到的结果；所述的拉伸强度是GB/T 1040.3-2006标准检测得到的结果；所述的断裂伸长率是通过GB/T 1040.3-2006标准检测得到的结果；所述耐候性测试是根据QUV老化测试-ASTM G154-12a标准条件测试1500小时，根据加速老化-ISO11341-2004标准条件测试3000小时；所述的隔水汽透过测试是根据ISO15106-3标准检测得到的结果。

通过以上表1的实施效果测试对比可看出，实施例1-11制得的复合背板均可以满足光伏标准要求，通过对比测试还进一步看出，采用不同材质的热塑胶膜对最后获得复合背板的性能影响差异不大，但因为EVA价格低廉易于取得，熔融粘度和交联固化温度相对更低，因此是更为优选的材料选择；而由于实施例1采用的隔水汽耐候层110包括三层复合结构，使得背板在耐候和隔水汽透过性能上的综合表现比实施例4-10更加优异；实施例1采用由纤维材料织造而成的纤维布110，其与中部热塑胶膜120以及隔水汽耐候层110的复合效果更佳，使得背板在机械性能以及隔水汽透过性能上的表现优于实施例11。

本实用新型复合背板应用于光伏组件后，其抗冲击性能也有优异表现：所述的抗冲击性能测试是指将标准直径为25mm、质量为7.53g的冰球以23.0m/s的速度发射出去，撞击完成封装的光伏组件11个位置，通过外观、最大功率衰减和绝缘电阻等三个方面要求来判断光伏组件的抗冲击性能：

实施例1-实施例11的抗冲击性能表现：外观均无缺陷、最大功率衰减≤5％、绝缘电阻≥40MΩ·m²；

比较例1-比较例7的抗冲击性能表现：外观发生较多缺陷，最大功率衰减＞5％；而且比较例3、比较例5、比较例6和比较例7的绝缘电阻＜40MΩ·m²。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。