一种封装胶膜及光伏组件的制作方法

1.本实用新型属于光伏技术领域，尤其涉及一种封装胶膜及光伏组件。


背景技术：

2.随着能源和环境问题日趋严峻，光伏发电技术一直受人关注。封装胶膜是光伏封装中重要的封装材料，封装胶膜粘结电池串与光伏玻璃及背板，保护电池串并封装成能输出直流电的光伏组件。
3.随着双面电池技术的普及，以及双玻光伏组件封装技术的日益成熟，双玻封装的辅材成本甚至可以比单玻封装方案的成本更低。双玻封装的后层封装胶膜一般采用eva胶膜、poe胶膜或共挤poe胶膜。
4.但本技术人在实现本技术实施例中申请技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
5.双玻组件背层胶膜采用eva胶膜封装方案，易发生光伏电势诱导功率衰减现象(pid)。改用poe或共挤poe封装胶膜方案虽然可以解决pid问题，但预交联的有色纯poe胶膜会导致封装胶膜成本显著上升。采用共挤 poe胶膜，存在与玻璃的粘结性能不稳定的问题。


技术实现要素：

6.本技术实施例通过提供一种封装胶膜，解决了双面电池双玻组件的pid 问题，保证光伏组件的发电效率，提高光电转化效率。
7.本技术实施例的一方面提供了一种封装胶膜，其包括透光层、增反层和白膜层；透光层的厚度为60-300μm，增反层设于透光层的一侧，增反层的厚度为50-300μm，白膜层设于增反层中远离透光层的一侧；增反层在400
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1100nm波长范围光的反射率大于等于85％，白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于等于85％；封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％。
8.进一步地，增反层在400-1100nm波长范围光的反射率大于等于90％，白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于等于90％。
9.进一步地，透光层为无色透明eva或有色eva。
10.进一步地，有色透明eva为黑色透光eva或白色eva。
11.进一步地，黑色透光eva在700-1100nm波长范围光的透过率大于等于 55％。
12.进一步地，增反层为pet层。
13.进一步地，增反层的光反射率大于等于92％。
14.进一步地，增反层包括泡孔结构。
15.进一步地，白膜层为热塑型胶膜层。
16.进一步地，白膜层为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、茂金属催化乙烯丁烯共聚物、茂金属催化乙烯辛烯共聚物、茂金属催化乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚
物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸甲酯共聚物、皂化乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物、皂化乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或线性超低密度聚乙烯中的至少一种。
17.进一步地，还包括上涂层和下涂层，上涂层设于透光层和增反层之间，下涂层设于白膜层和增反层之间。
18.本技术的另一方面提高了一种光伏组件，其包括前层基板、前层封装胶膜、电池串、后层封装胶膜和后层基板，后层封装胶膜包括透光层、增反层和白膜层；透光层的厚度为60-300μm，增反层设于透光层的一侧，增反层的厚度为50-300μm，白膜层，设于增反层中远离透光层的一侧；增反层在400
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1100nm波长范围光的反射率大于等于85％，白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于等于85％；封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％；透光层贴合在电池串的表面。
19.本技术实施例中提供的多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
20.1、本技术中的封装胶膜通过增设了增反层，增反层能够阻隔背层玻璃的碱金属离子，使碱金属离子难以迁移至双面电池的背面，有效解决了双玻组件pid问题；
21.2、本技术中的封装胶膜具有较高的光反射性能，特别是在可见光-红外光区具有较高的反射率，针对红外波段700-1100nm的反射率提升效果明显， 760-1100nm可达到75％以上，具有良好的功率增益效果；
22.3、本技术中封装胶膜的白膜层的非预交联设计，有效提高了与玻璃的粘结性能。
附图说明
23.图1为本技术中封装胶膜的一种实现方式的剖面结构示意图；
24.图2为本技术中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；
25.图3为本技术中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；
26.图4为本技术中光伏组件的剖面结构示意图；
27.图5为对比例1和对比例2中封装胶膜的剖面结构示意图；
28.图6为对比例3中封装胶膜的剖面结构示意图。
29.图中：封装胶膜100，透光层11，增反层12，白膜层13，上涂层14，下涂层15，黑色透光胶膜16，白色高反胶膜17；光伏组件200，前层基板 21，前层封装胶膜22，电池串23，后层封装胶膜24，后层基板25。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本技术。
31.本技术实施例解决双玻光伏组件易发生光伏电势诱导功率衰减现象 (pid)的问题，本技术提出一种夹层型封装胶膜，通过多层结构组成，使光伏组件具有优异的抗pid性能。光伏组件中通常需要将电池片串联使用，随着光伏系统大规模应用，电池串表面的电动
势也越来越大。由于防雷工程的需要，一般光伏组件的边框都要求接地，这样在电池串和边框之间就形成了较高的电压。pid效应(potential induced degradation)又称电势诱导衰减,是指当光伏组件的电极与边框之间存在较高的偏置电压时,玻璃中的阳离子出现离子迁移,附着在电池串表面,从而造成光伏组件功率下降的现象。pid直接危害是大量电荷聚集在电池串表面，使电池表面钝化效果恶化，从而导致电池串的填充因子、开路电压、短路电流降低，致使光伏组件整体输出功率衰减。pid现象严重时，会引起一块组件功率衰减50％以上，从而影响整个组串的功率输出。本技术实施例采用三层结构设计里一种封装胶膜，解决了双面电池双玻组件的pid问题，并提升了红外波段较高的反射率。
32.本技术实施例提供了一种如图1所示封装胶膜100，其由多层结构组成，具体包括透光层11、增反层12和白膜层13。其中透光层11的厚度为60
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300μm。增反层12设于透光层11一侧，其厚度为50-300μm，在400-1100nm 波长范围光的反射率大于等于85％，进一步地，在400-1100nm波长范围光的反射率大于等于90％。白膜层13设于增反层中远离透光层11的一侧，在 400-1100nm波长范围光的反射率大于等于85％，进一步地，在400-1100nm 波长范围光的反射率大于等于90％。增反层12和白膜层13具有很高的反射率，透过电池片的光经过透光层11后被增反层12和白膜层13反射，反射的光再经由透光层11到达电池片的背面，提高了电池片对光的利用率，提升了光伏组件的发电效率。封装胶膜100在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％，对近红外光具有很好的反射作用，在促进组件功率增益的同时可以降低封装胶膜100在近红外波动承受的能量，从而降低封装胶膜100 的温度，提高组件输出功率；白膜层13的反射率高，透光度低，阻隔性强，可以使用透明度更高的后层基板。
33.作为一种实施方式，透光层11为无色透明eva或有色eva。其中无色透明eva具有较高透光率，其是以eva树脂为主要原料，添加各种助剂，经熔融加工成型，外观呈透明状，用于与电池串粘结。无色透明eva整个胶膜无需进行预交联处理，可以减少胶膜的生产工序，并可以降低胶膜的生产成本。由于未进行预交联处理，无色透明eva具有更好的粘性，能提升封装胶膜100跟电池串的粘结性能，并可以改善双玻组件层压导致的电池隐裂或裂片问题。有色eva颜色是通过在eva树脂中加入有色填料和助剂，使 eva表现出不同颜色。为了防止有色eva上溢至电池正面，有色eva需要进行预交联处理。通过交联反应，eva大分子间形成新的化学键，使得eva 由线性结构转变为三维网状结构，可以使得到的胶膜表面结构致密，减缓在使用过程中水汽的渗透扩散速度。同时，交联反应可以降低整个有色胶膜在层压过程中的流动性，抑制有色胶膜在层压过程中因上下流动，导致污染电池正面、焊带或汇流条正面。
34.作为一种实施方式，有色eva包括黑色透光eva或白色eva。其中白色eva是eva胶膜通过钛白粉等白色填料的预处理后制成。白色eva胶膜可以改变光的反射路径，使太阳光二次反射到电池串表面，提高太阳能组件的发电效率。白色透明eva可满足单玻组件、双玻组件、及薄膜组件的高成品率封装加工要求，但价格也相对较高，阻隔性更强、透光率更低，具有高反射率，能提高组件发电功率。同时，白色eva有着较强的抗湿热老化及紫外老化能力，抑制背板老化龟裂。黑色透光eva包括eva树脂和黑色填料。单晶硅电池通常为深色，与黑色透光eva颜色相近，使用黑色透光eva 会使光伏组件更加美观。同时，在分布式屋顶电站等场所，黑色透光eva可以有效避免由于白色eva较强的光反射而造成的光污染。
35.作为一种实施方式，黑色透光eva在400-1100nm波长范围光的透过率大于等于55％。黑色虽然更加美观且能有效避免光污染，但黑色会吸收几乎所有的可见光，且对红外波段的光也具有很强的吸收能力，从而降低了电池对太阳光的利用率。同时，黑色较强的吸光能力会提升光伏组件的温度，降低发电功率。因此，普通黑色eva并不适用。黑色透光eva与普通黑色eva 相比，拥有更高的透光率，可以有效降低黑色对光的吸收能力，从而提升电池片对光的利用率以及光伏组件的发电功率。
36.作为一种实施方式，增反层12为高反射率pet层。pet是聚对苯二甲酸乙二醇酯，具有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3-5倍，耐折性好，抗腐蚀性高，耐油、脂肪、稀酸、稀碱和绝大多数溶剂且价格低廉。增反层12具有高反射率，反射的光一部分直接反射到电池片背面进行光电转换，而另一部分是穿过电池片再被前层玻璃反射回来到电池片的正面从而被电池片利用，可以增加组件的转换效率。增反层12具有阻隔辐射交联的作用，避免白膜层13发生辐射交联。由于增反层12的阻隔作用，背层玻璃的碱金属离子难以迁移至双面电池的背面，夹层型封装胶膜100具有良好的抗 pid功能。
37.作为一种实施方式，如图2所示，增反层12包括泡孔结构。泡孔结构是通过发泡技术使材料整体布满无数互相连通或互不连通的泡孔。这种结构可以使材料具有更高的韧度、更高比强度、更小的密度以及更低的热导率低，并且化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性。泡孔结构中含有无数泡孔，光在泡孔中会进行多次折射和反射，进而提升的光反射能力，从而提升夹层型封装胶膜整体的反射率。泡孔结构中泡孔越多越细小，则增反层12光反射能力越强。同时泡孔结构还能提升封装胶膜100的缓冲减震能力，减轻光伏组件在使用过程中受到的冲击，增进光伏组件的使用寿命。
38.作为一种实施方式，白膜层13为非预交联层，白膜层13可以为热塑型胶膜层。白膜层13未经过预交联处理，可以减少胶膜的生产工序，提高生产效率。白膜层13粘结在光伏组件的后层基板上，未经预交联处理可以保证白膜层13的流动性和粘性，可以使封装胶膜100与后层基板更好的粘结在一起，从而保证光伏组件的机械强度和使用寿命。热塑型胶膜层相较于交联层可以避免挤出过程交联，可以提高胶膜挤出的生产效率。
39.作为一种实施方式，白膜层13包括基体树脂和反射填料。基体树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、茂金属催化乙烯丁烯共聚物、茂金属催化乙烯辛烯共聚物、茂金属催化乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸甲酯共聚物、皂化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、皂化乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或线性超低密度聚乙烯中的至少一种。基体树脂优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物也称eva，属于极性材料，具有高透明度。卓越的耐紫外老化性能和优秀的耐湿热老化性能，极低的收缩率，较高的体积电阻率。 eva同时具有较高的粘着能力，可以适用于各种界面，包括玻璃、金属以及各种塑料，且eva生产技术成熟。
40.作为一种实施方案，如图3所示，封装胶膜100还包括上涂层14和下涂层15，上涂层14设于透光层11和增反层12之间，用于粘结透光层11与增反层12。下涂层15设于白膜层13和增反层12之间，用于粘结白膜层13与增反层12。上涂层14和下涂层15提高了相邻层之间
的粘结性能，保证在经过长时间使用后，透光层11与增反层12和白膜层13与增反层12不会发生剥离脱落，保证胶膜的耐久性。具体地，上涂层14和下涂层15的原料可以为本领域常用的粘结材料。
41.作为一种实施方式，本技术还提供了一种光伏组件200，如图4所示，依次包括前层基板21、前层封装胶膜22、电池串23、后层封装胶膜24、后层基板25。后层封装胶膜24为如图1所示的上述封装胶膜100，位于电池串23的下方，后层基板25的上方，封装胶膜100的透光层11贴合在电池串23的表面，白膜层13与后层基板25贴合。封装胶膜100中的增反层 12可以有效解决光伏组件200的pid问题。白膜层13未经预交联处理，具有较好的流动性和粘性，可以增强与后层基板25的粘结能力，从而提升后层基板25对光伏组件200的支撑和保护作用。
42.下面结合实施例对本技术作进一步描述，但本技术的保护范围不仅局限于实施例。
43.实施例1：
44.如图1所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13组成。其中，透明层11为黑色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12 为高反射率pet层，厚度为100μm，高反射率pet层的反射率(400-1100nm) 为90％。白膜层13厚度为300μm，白膜层的反射率(400-1100nm)为90％。
45.实施例2：
46.如图2所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13组成。其中，透明层11为黑色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12 为具有泡孔结构的高反射率pet层，高反射率pet层的反射率(400-1100nm) 为92％。厚度为100μm。白膜层13厚度为300μm，白膜层的反射率(400
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1100nm)为90％。
47.实施例3：
48.如图3所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13、上涂层14、下涂层15组成。其中，透明层11为黑色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12为高反射率pet层，厚度为100μm，高反射率pet 层的反射率(400-1100nm)为90％。白膜层13厚度为300μm，白膜层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13厚度为300μm。上涂层14厚度为 10μm。下涂层15厚度为1μm。
49.实施例4：
50.如图3所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13、上涂层14、下涂层15组成。其中，透明层11为白色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12为高反射率pet层，厚度为100μm，高反射率pet 层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13厚度为300μm，白膜层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13厚度为300μm。上涂层14厚度为 10μm。下涂层15厚度为1μm。
51.实施例5：
52.如图3所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13、上涂层14、下涂层15组成。其中，透明层11为无色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12为高反射率pet层，厚度为100μm，高反射率pet 层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13厚度为300μm，白膜层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13厚度为300μm。上涂层14厚度为 10μm。下涂
层15厚度为1μm。
53.实施例6：
54.如图3所示，一种封装胶膜100，依次由透明层11、增反层12、白膜层 13、上涂层14、下涂层15组成。其中，透明层11为白色透明eva膜层，厚度为100μm。增反层12为高反射率pet层，厚度为300μm。白膜层13厚度为300μm，高反射率pet层的反射率(400-1100nm)为95％。白膜层13 厚度为300μm，白膜层的反射率(400-1100nm)为95％。上涂层14厚度为10μm。下涂层15厚度为1μm。
55.对比例1：
56.如图5所示，一种封装胶膜100，其为单层的eva胶膜，厚度为500μm。
57.对比例2：
58.如图5所示，一种封装胶膜100，其为单层的poe胶膜，厚度为500μm。
59.对比例3：
60.如图6所示，一种封装胶膜100，其为两层结构常规高反黑膜，依次由一层黑色透光胶膜16和一层白色高反胶膜17组成，黑色透光胶膜16的厚度为250μm，白色高反胶膜17的厚度为250μm。为避免高反黑膜上溢至电池、焊带或汇流条正面，高反黑膜的两层胶膜均为经过预交联处理的。
61.性能测试：
62.对上述实施例1-6中的封装胶膜及对比例1-3中的封装胶膜进行性能测试。同时将上述实施例和对比例中的封装胶膜作为后层封装胶膜组装如图4 所示的光伏组件200，光伏组件200依次包括前层基板21、前层封装胶膜22、电池串23、后层封装胶膜24、和后层基板25，具体的前层基板21采用光伏玻璃，前层封装胶膜22采用f406ps(杭州福斯特)，电池串23采用p-perc 电池串，后层封装胶膜24分别采用实施例1-6和对比例1-3中的封装胶膜 100，实施例1-6及对比例1-3的后层基板15均采用透明光伏玻璃。
63.1.反射率：
64.测试方法参照标准gb/t 29848《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)胶膜》中带积分球的有分光光度计方法。测试仪器：紫外可见光分光光度计；测试条件：400nm-1100nm和760nm-1100nm。
65.2.体积电阻率：
66.测试方法参照标准gb/t 31034《晶体硅太阳电池组件用绝缘背板》。试样尺寸：100mm*100mm；测试条件：测试电压1000v。
67.3.层间剥离强度：
68.测试方法参照标准gb/t2790《胶粘剂180
°
剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。试样尺寸：200mm*15mm；拉伸速度：100mm/min。
69.4.胶膜与玻璃间剥离强度：
70.测试方法参照标准gb/t2790《胶粘剂180
°
剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。试样尺寸：300mm*300mm；拉伸速度：100mm/min。
71.5.最大功率：
72.测试方法参照标准iec61215《地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型》。样品尺寸：双面电池片，60片组件；试验条件：am 1.5，辐照度1000w/m2， +25℃，50％rh。
73.6.pid测试：
74.测试方法参照标准iec ts 2804-1。试验条件：+85℃，相对湿度85％；
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1500v恒定直流电压，192h。
75.性能测试结果：
76.上述实施例1-6与对比例1-3封装胶膜性能测试结果如下表1中所示。
77.表1：实施例性能测试结果
[0078][0079]
由表1中相关数据可以得知，本技术实施例1-6中的封装胶膜设置了具有较高红外反射性能的增反层，其针对红外波段的光具有具有更高的反射率，对760-1100nm波段光的反射率达75％以上，甚至可以达到90％以上，能够起到隔离红外光的功能，具有阻隔辐射交联的作用，能够避免封装胶膜中白膜层及组件其他部分产生交联作用，保证良好的粘结性能，具有良好的抗剥离强度；同时由于增反层的隔离作用，使封装胶膜具有良好的pid功能，降低了光伏组件的功率衰减。
[0080]
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。