一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜及其应用的制作方法

本发明属于光伏封装材料领域，尤其涉及一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜及其应用。

背景技术：

随着过度使用常规化石能源所引发的一系列严重的环境和社会问题，全世界范围内掀起了一股可再生能源研究和应用的热潮。太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，也受到了广泛的关注。太阳能发电是新兴的可再生能源，近来获得了大力的发展，但仍存在转换效率低、成本较高等问题，随着平价上网的到来，增效降本的技术需求日益迫切。

光伏组件是利用太阳能发电的核心部件，从上到下依次为钢化玻璃、封装胶膜、电池片、封装胶膜、玻璃或聚合物背板。随着技术的进步，高效的电池组件形式不断涌现，包括双面电池、半片组件、叠片组件等。其中双面电池可以和其他高效组件形式叠加应用，功率增益更加明显，是未来光伏组件的主流发展方向。双面电池是双面都可以发电的电池片，背面可以提供10％以上的额外功率，这就要求背面的封装材料也具有良好的透光性能。

由于光伏组件中电池片之间存在空隙，如果背层都采用全透光的封装材料，则电池片空隙处会损失约2％的太阳光。为解决这个问题，行业内采取了多种措施来增强太阳光在电池片空隙处的反射，例如白色胶膜、高反射背板、高反射镀膜玻璃、镀铝反光贴条等，但都存在一些问题，比如白色胶膜和高反射背板的存在使得组件背面不透光，无法应用于高效双面电池组件，高反射镀膜玻璃则存在反射率低、光线有效利用率低等问题，镀铝反光贴膜则存在绝缘性缺陷，铝表面容易被腐蚀导致反射率下降等问题。

针对双面电池组件的封装损失，以上所述的解决方案都存在不同程度的局限，为了更好的解决这个问题，开发一种在电池片区域高透光、电池片空隙区域高反射的网格状复合封装材料是非常有必要的，同时还要求制备工艺简单、成本低，可有效降低光伏组件的发电成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜及其应用，本发明在透明胶膜上通过印刷方法复合一层网格状高反射材料，简单高效，材料和加工成本低，同时组件功率提升效果显著，具有较高的性价比。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，由网格状高反射层和透明胶膜组成；所述网格状高反射层为具有高反射率的网格状高分子材料层，复合在透明胶膜上；所述网格状高反射层厚度10-500μm，包含50～90wt％的第一主体树脂、1～49.7wt％的反光填料、0.1～25wt％的改性助剂、0～5wt％的交联助剂、0～10wt％的增塑助剂和0.1～5wt％的抗热氧老化剂；所述的透明胶膜厚度为100～1000μm，包含60～95wt％的第二主体树脂、0.5～30wt％的改性助剂、0.1～5wt％的交联助剂和0.1～5wt％的抗热氧老化剂；所述第一主体树脂由聚烯烃及其共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚酰胺、聚砜中的一种或多种按任意比例混合组成。所述第二主体树脂以乙烯、丙烯、丁烯、庚烯、辛烯、降冰片烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种单体共聚而得。

进一步地，所述网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜用于封装光伏组件，网格状高反射层的形状与光伏组件中非电池片区域的形状一致，透明胶膜的形状与电池片的形状一致。

进一步地，所述网格状高反射层的形状包括四边形、六边形和八边形。

进一步地，所述反光填料由中空玻璃微珠、硫酸钡、硫酸钙、氧化锌、锌钡白、二氧化硅、硫化锌、二氧化钛、氧化铝、氧化锑锡、三氧化二锑的一种或多种按任意配比混合组成。

进一步地，所述改性助剂由3-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲基氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和3-(2,2-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷的一种或多种按任意配比混合组成；所述交联助剂由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的一种或多种按任意配比混合组成；所述抗热氧老化剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、n,n'-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸双月桂酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯、二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯、三苯基异癸基亚磷酸酯和三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯的一种或多种按任意配比混合组成。

进一步地，所述增塑助剂包括邻苯二甲酸酯类增塑助剂、脂肪族二元酸酯类增塑助剂、磷酸酯类增塑助剂、环氧类增塑助剂。所述邻苯二甲酸酯类增塑助剂优选由邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯中的一种或多种按任意比例混合组成。所述脂肪族二元酸酯类增塑助剂优选由己二酸二(二-乙基己酯)、辛二酸二(二-乙基己酯)、壬二酸二(二-乙基己酯)、癸二酸二(二-乙基己酯)中的一种或多种按任意比例混合组成。所述磷酸酯类增塑助剂优选由磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯一辛酯中的的一种或多种按任意比例混合组成。所述环氧类增塑助剂优选由环氧化大豆油、环氧油酸辛酯、环氧化四氢邻苯二甲酸二辛酯、环氧化四氢邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种按任意比例混合组成。

进一步地，所述网格状高反射层通过喷墨打印、凹版印刷或3d打印方法复合在透明胶膜上。

进一步地，复合时，透明胶膜作为印刷基材，高反射层材料作为印刷油墨进行印刷。

本发明还提供一种上述网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜的应用，所述网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜可应用于封装晶硅电池组件，通过将非电池片区域漏过的太阳光反射回电池片表面，显著提高单位面积组件的功率。

进一步地，所述晶硅电池组件包括单面电池组件、双面电池组件、叠片组件、半片电池组件和多主栅组件。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、当本发明应用于双面双波组件时，网格状高反射层覆盖非电池片区域，将该区域的入射光线反射回电池片的正面和反面，提高光线的有效利用率，从而提高光伏组件的发电功率。相比现有技术中采用全透明胶膜和网格状镀膜玻璃的封装方案，本发明的网格状高反射层反射率更高，入射光线反射路径更短，光线有效利用率更高，所应用的光伏组件功率增益更显著。2、当将本发明应用于常规单面电池组件时，相比现有技术中采用白色胶膜的封装方案，本发明大大降低了材料成本，具有较高的性价比。

3、与镀铝反光贴膜相比，本发明采用柔性非导电聚合物材料作为高反射层，不仅具有优异的绝缘性能，同时兼具良好的柔韧性，在组件封装过程中不会对电池片造成潜在的损伤。

4、所述的制备方法简单高效，网格状图案尺寸精确可控，原材料和加工成本低，合适工业化生产；本发明性能优异，应用广泛，成本低，可有效降低光伏组件的度电成本。

附图说明

图1为可应用于封装单面或双面电池组件的网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜示意图；

图2为可应用于封装半片电池组件的网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜示意图；

图3为可应用于封装叠片电池组件的网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜示意图；

图中，001为高反射层区域，002为高透光区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述，附图为简化示意图，本发明的保护范围不仅仅局限于实施例，相关领域工作人员仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围，这些修改和变换应包含在本发明的保护范围内。

网格状高反射层的设计可根据电池片和组件的外观形式而定，本发明在常规单面电池组件、双面电池组件、半片电池组件和叠片电池组件等各类组件中均可应用。

实施例1：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用60wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)、30wt％的改性助剂3-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲基氧基硅烷、5wt％的交联助剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5wt％的抗热氧老化剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯混合后，在60℃-100℃熔融流延成膜，制备厚度1000μm的透明胶膜。

2.使用50wt％的乙烯-己烯共聚物、36.5wt％的钛白粉和10wt％的中空玻璃微珠作为反光填料、1wt％的改性助剂氨丙基三乙氧基硅烷、1wt％的增塑助剂邻苯二甲酸二辛酯、1.5wt％的抗热氧老化剂1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.高反射层材料作为固体墨材料，将网格状图案的尺寸信息输入控制电脑，通过喷墨打印的方法在透明胶膜上印刷一层10μm厚的网格状高反射层，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s1，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

实施例2：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用60wt％的乙烯-丁烯共聚物和35wt％乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、0.5wt％的改性助剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、1.5wt％的交联助剂季戊四醇三丙烯酸酯、3wt％的抗热氧老化剂四β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯混合后，在100℃-150℃熔融流延成膜，制备厚度100μm的透明胶膜。

2.使用70wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)和20wt％的乙烯-辛烯共聚物、2wt％的硫酸钡和2wt％的硫酸钙作为反光填料、0.9wt％的改性助剂3-巯丙基三甲氧基硅烷、5wt％的交联助剂丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1wt％的增塑助剂己二酸二(二-乙基己酯)、0.1wt％的抗热氧老化剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.将高反射层材料装入3d打印机，将网格状图案的尺寸信息输入控制电脑，在透明胶膜上打印出一层500μm厚的网格状高反射层，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s2，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

实施例3：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用40wt％的乙烯-醋酸乙烯共聚物和35wt％乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、24.8wt％的改性助剂n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.1wt％的交联助剂二季戊四醇六丙烯酸酯、0.1wt％的抗热氧老化剂n,n'-二(β-萘基)对苯二胺混合后，在150℃-200℃熔融流延成膜，制备厚度500μm的透明胶膜。

2.使用70wt％的乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、15.6wt％的氧化锌和12.2wt％的锌钡白作为反光填料、0.1wt％的改性助剂3-巯丙基三甲氧基硅烷、0.1wt％的交联助剂丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2wt％的抗热氧老化剂硫代二丙酸双月桂酯，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.将高反射层材料在100-200℃熔融作为液体墨材料，使用网格状凹印模板，厚度300μm，将网格状高反射层印刷至透明胶膜上，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s3，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

实施例4：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用40wt％的聚乙烯和40wt％聚丙烯、16wt％的改性助剂3-(2,2-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2.5wt％的交联助剂二季戊四醇六丙烯酸酯、1.5wt％的抗热氧老化剂双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯混合后，在80℃-120℃熔融流延成膜，制备厚度400μm的透明胶膜。

2.使用20wt％聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和30wt％的聚碳酸酯(pc)、7wt％的二氧化硅和5wt％的硫化锌作为反光填料、25wt％的改性助剂氨丙基三乙氧基硅烷、2wt％的交联助剂二季戊四醇五丙烯酸酯、5wt％的领苯二甲酸二异癸酯和5wt％的磷酸三甲苯酯作为增塑助剂、1wt％的抗热氧老化剂二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.将高反射层材料在150-250℃熔融作为液体墨材料，使用网格状印刷模板，厚度400μm，将网格状高反射层印刷至透明胶膜上，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s4，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

实施例5：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用45wt％的乙烯-降冰片烯共聚物和40wt％丁烯-醋酸乙烯酯共聚物、10.5wt％的改性助剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、2.5wt％的交联助剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2wt％的抗热氧老化剂三苯基异癸基亚磷酸酯混合后，在140℃-180℃熔融流延成膜，制备厚度600μm的透明胶膜。

2.使用40wt％聚酰胺和13wt％的聚苯醚(ppo)、15wt％的二氧化钛和12wt％的氧化铝作为反光填料、7wt％的改性助剂3-巯丙基三甲氧基硅烷、3wt％的交联助剂季戊四醇四丙烯酸酯、5wt％的增塑助剂环氧化四氢邻苯二甲酸二辛酯、5wt％的抗热氧老化剂三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.高反射层材料作为固体墨材料，将网格状图案的尺寸信息输入控制电脑，通过喷墨打印的方法在透明胶膜上印刷一层150μm厚的网格状高反射层，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s5，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

实施例6：

一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜，通过以下方法制备得到：

1.使用70wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和20wt％戊烯-丙烯酸乙酯共聚物、8wt％的改性助剂氨丙基三乙氧基硅烷、1wt％的交联助剂季戊四醇三丙烯酸酯、1wt％的抗热氧老化剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚混合后，在100℃-160℃熔融流延成膜，制备厚度700μm的透明胶膜。

2.使用41wt％聚乙烯和15wt％的聚砜(psf)、20wt％的氧化锑锡和13wt％的三氧化二锑作为反光填料、5.5wt％的改性助剂n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、1.5wt％的交联助剂二季戊四醇五丙烯酸酯、1wt％的邻苯二甲酸二丁酯和2wt％的壬二酸二(二-乙基己酯)作为增塑助剂、1wt％的双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯，混合均匀，作为高反射层的材料。

3.将高反射层材料装入3d打印机，将网格状图案的尺寸信息输入控制电脑，在透明胶膜上打印出一层200μm厚的网格状高反射层，从而得到一种网格状高反射双层复合结构光伏封装胶膜。。

4.按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/上述网格状封装胶膜/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件s6，其中电池片的间隙区域与网格形状一一对齐，测试组件功率，测试结果见表1。

比较例1：

选择市售常规透明胶膜f406p作为比较例，按前层玻璃/透明胶膜/单面电池片/f406p/后层玻璃，以从上至下的次序组装60片电池组件c1，测试组件最大功率，测试结果见表1。

实施例1-6和比较例1中制作组件的材料，除了后层封装胶膜不同外，其他材料全部相同；为了便于测试功率，选用单面电池组件作为测试单元，但本发明并不局限于单面电池组件中的应用。

表1：实施例1-6和比较例1的各项参数。

反射率测试：参照标准gb/t29848中带有积分球的分光光度计方法

体积电阻率测试：参照标准gb/t1410-2006

组件最大功率测试：参照标准iec61215

从上表结果可以看出，本发明所提供的一种网格状高反射层复合结构光伏封装胶膜，其网格区域具有较高的反射率，现有的网格玻璃产品其反射率小于80％，而且由于网格高反射层与电池片直接接触，反射效果更有效，所以与市售常规透明胶膜相比，利用本发明制作的60片组件的功率更高，功率增益可达5-9w，效果显著。此外，高反射层绝缘性能优异，不存在像镀铝反光贴膜那样的绝缘性缺陷，同时本发明成本低，可为光伏行业持续降本增效提供强大的技术支持。