一种导热型复合封装胶膜和光伏组件的制作方法

本发明涉及太阳能封装胶膜，特别是涉及一种导热型复合封装胶膜和光伏组件。

背景技术：

1、近几年，为满足降低光伏度电成本(lcoe)的市场需求，各种能够降低成本的光伏新技术层出不穷。其中，增大电池片的受光面积、增大电池片及光伏组件的尺寸，是近几年降低光伏度电成本的重要途径。所以目前市场上出现了182版型的电池片和光伏组件、210版型的电池片和光伏组件，而且这两种版型正在逐步取代166版型的电池片和光伏组件，将成为未来市场的主流版型。但是，随着电池片和光伏组件的版型的增大，光伏组件的短路电流随之增大，光伏组件运行时的温度也不断上升，故而会导致光伏组件的热斑温度提高，热斑风险增大，光伏组件的可靠性降低。在冬天时，光伏组件工作时的表面温度经常会达到60℃以上；而在夏天时，光伏组件工作时的表面温度经常会达到80℃以上。而光伏组件工作时的温度越高，不仅热斑风险越高，发电量也会越低；例如，perc光伏组件的温度系数为-0.35％/℃，topcon光伏组件的温度系数为-0.3％/℃。

2、为了解决上述问题，行业里采用了各种创新方法来降低光伏组件工作时的温度，以降低热斑风险，并提高光伏组件发电量。导热封装胶膜就是其中的创新方案之一。然而，尽管多家胶膜厂开发了各种类型的导热封装胶膜来提高胶膜的导热能力，以降低光伏组件工作时的温度；但是，这些导热封装胶膜都存在一定的问题。

3、例如，公开号为cn113308206b和cn109337612b的专利公开了将无机粉体导热剂直接加入到树脂中以制成胶膜的技术。这种技术可以提高胶膜的导热系数，该胶膜与电池片直接接触粘结后，能降低光伏组件工作时电池片上的温度。但是，这种胶膜中的无机粉体导热剂在高分子树脂中的添加量必须达到一定值，方能使分散在高分子树脂中的导热粒子之间互相接触以形成有效导热网络，来大幅提高胶膜的导热系数。通常，该无机粉体导热剂的添加量越高，形成的导热网络越完善；所以，该无机粉体导热剂的添加量一般要达到树脂质量比的10％以上，才能初步形成部分导热网络。而无机粉体导热剂的添加量较高时，会导致胶膜的体积电阻率大幅下降，从而导致胶膜与电池片之间的绝缘性变差，进而导致光伏组件的绝缘性大幅下降，湿漏电性能大幅降低，导致光伏组件的可靠性降低。而且，这种添加无机粉体导热剂的胶膜的导热和降温效果还有待提升。

4、又如公开号为cn207250535u的专利公开了一种白色太阳能电池胶膜：其为接触电池片的高透光率eva胶膜层、白色eva胶膜层以及接触光伏背板或光伏前板的导热eva胶膜层组成的复合胶膜。这种复合胶膜虽然能一定程度上提高其体积电阻率，改善复合胶膜与电池片之间的绝缘性。但是，一方面，这种复合胶膜的体积电阻率及绝缘性还有待进一步提升；另一方面，由于其接触电池片的高透光率eva胶膜层没有导热功效，所以，即使设置了导热eva胶膜层，也无法大幅提高这种复合胶膜的导热性能，故而这种复合胶膜也无法将电池片上的热量快速移走导出，进而使得光伏组件工作时电池片上的温度降低较少，降温效果不明显。

5、另外，公开号为cn112812694b的专利中公开了一种保温封装胶膜，其包括接触电池片的导热胶膜层、中间隔热层以及接触光伏背板的相变储能层；其相变储能层是将相变材料石蜡直接添加到第三胶膜主体树脂(如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂)中所得。然而，这种保温封装胶膜的导热和降温效果也有待进一步提升。而且，由于石蜡与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂的相容性不好，在吸热过程中由固态石蜡转为液态石蜡后，液体石蜡会从乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂中渗透出来，到达该树脂与光伏背板(如光伏玻璃)的界面处，破坏该树脂与光伏背板粘结的化学键，从而使封装胶膜与光伏背板出现脱层，导致水汽易从脱层处进入到光伏组件的内部，腐蚀电池片、焊带，进而会降低光伏组件的可靠性及发电功率。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种导热型复合封装胶膜和光伏组件，以有效避免现有胶膜在光伏组件中带来的绝缘及湿漏电性能下降、脱层问题，且该复合胶膜的储热及快速导热性能得到有效提升，能实现高效降温，进而能提高光伏组件的发电量和可靠性。

2、基于此，本发明公开了一种导热型复合封装胶膜，其为进行预交联处理的复合封装胶膜，其包括依次叠层设置的接触太阳能电池片的相变储热胶层、纳米银线层以及接触光伏背板或光伏前板的导热胶层；

3、所述相变储热胶层包括第一树脂及分散在第一树脂中的相变储热材料，所述相变储热材料为石蜡微胶囊，且石蜡微胶囊的添加量为第一树脂质量的20-30％；

4、所述导热胶层包括第二树脂及分散在第二树脂中的导热材料，所述导热材料的添加量为第二树脂质量的10％-30％；

5、其中，所述第一树脂和第二树脂均为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

6、优选地，所述相变储热胶层的厚度为0.3-0.4mm。

7、进一步优选地，所述石蜡微胶囊的相变熔点范围为35-40℃、热焓值＞160kj/kg、耐热温度＞200℃。

8、本发明的导热型复合封装胶膜中，该相变储热胶层所用的相变储热材料-石蜡微胶囊，能够快速、高效地将光伏组件工作时电池片上的热量进行吸收和转移，从而使电池片能够进行快速、高效地降温，有效降低了光伏组件的热斑风险，进而能有效提高光伏组件的发电量。

9、进一步，在下雪天或霜降天，其相变储热材料-石蜡微胶囊可以将白天光伏组件工作时吸收的热量再释放出来，从而降低光伏组件在夜晚被雪或霜覆盖的时长和几率，提高了光伏组件的发电量。

10、而且，其相变储热材料-石蜡微胶囊，在发生相变由固态石蜡转变为液态石蜡后，由于有外层的微胶囊壳的束缚，液态石蜡难以从微胶囊壳中渗出，故而能有效避免复合封装胶膜与电池片之间出现脱层问题，提高光伏组件的可靠性。

11、此外，由于其相变储热材料-石蜡微胶囊为有机材料，自身的体积电阻率较高，因此会保持该相变储热胶层较高的体积电阻率，从而还能进一步避免复合封装胶膜与电池片之间的绝缘性变差，进一步改善了光伏组件的湿漏电和绝缘性能，进一步提高光伏组件的可靠性。

12、优选地，所述纳米银线层所用的纳米银线的直径为50-70nm、长度为20-30um。

13、进一步优选地，所述纳米银线层的厚度为150-250nm。

14、其中，银具有较高的导热系数，能达到420w/mk以上，因此其纳米银线层自身的导热效率很高，能够将相变储热胶层转移过来的热量快速、高效地传递给导热胶层，进而实现高效降温，有效提高光伏组件的发电量。

15、尤其是在光伏组件上某一片电池片发生隐裂或者被遮挡、以及某一串电池片被遮挡时，该片电池片或者该串电池片极易产生热斑风险，温度会急剧上升；此时该处对应位置的相变储热胶层会快速吸收处于热斑下的电池片的热量，并将热量快速传递给对应位置处的纳米银线，纳米银线凭借自身导热效率的优势，快速将热量横向传递到整个纳米银线层上，从而大幅度提高热传导效率，快速给处于热斑下的电池片降温，快速、高效地降低该片电池片或者该串电池片因热斑导致的二极管热击穿风险和光伏组件烧毁风险，进一步提高光伏组件的可靠性和发电量。

16、而且，尽管纳米银线层的导电性能特别突出，但由于本发明的导热型复合封装胶膜将纳米银线层设于相变储热胶层与导热胶层之间，所以，该导热型复合封装胶膜不仅能提升对电池片的高效降温效果，还能使其具备较高的体积电阻率，使其湿漏电和绝缘性较好地满足性能需求，故而能同时改善光伏组件的发电量和可靠性。

17、优选地，所述导热材料包括无机导热粒子和包覆于无机导热粒子外层的乙烯基三甲氧基硅烷，且乙烯基三甲氧基硅烷的添加量为导热材料质量的1.5-3％。

18、其中，导热胶层所用的导热材料中，无机导热粒子的外层包覆的乙烯基三甲氧基硅烷能够促进其与eva树脂的相容性，提高其在eva树脂中的分散性，确保其导热效果。

19、进一步优选地，所述无机导热粒子为氮化铝、氮化硼和碳化硅中的一种或多种。

20、更进一步优选地，所述导热胶层的厚度为0.1-0.2mm；所述导热材料的粒径范围为0.1-10um。

21、本发明的导热型复合封装胶膜中，该导热胶层能够将纳米银线层传递过来的热量快速传递给光伏背板或光伏前板(如玻璃)，进而通过光伏背板或光伏前板将热量快速传递并辐射到外部空气环境中。

22、优选地，所述复合封装胶膜的预交联度控制在15-25％。

23、优选地，所述相变储热胶层和导热胶层中均添加有占各自层的乙烯-醋酸乙烯共聚物质量2-3％的助剂。

24、进一步优选地，以占各自层的乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量百分比计，所述助剂包括0.6％的过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、0.5％的三烯丙基异氰脲酸酯、0.5％的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.15％的双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯和0.05％的二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]。

25、其中，该导热型复合封装胶膜进行了预交联处理，能使相变储热胶层和导热胶层具备了一定的交联度，使这两层的eva树脂在光伏组件层压时的流动性大幅度降低，以有效防止因层压时eva树脂流动性大导致的纳米银线层被破坏，有效提高该导热型复合封装胶膜及光伏组件的可靠性。

26、例如，控制相变储热胶层和导热胶层这两层中添加的交联剂过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯和助交联剂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的量，即可在电子辐照过程中会促进这两层中的eva树脂之间发生预交联反应，使导热型复合封装胶膜达到所需的预交联度。

27、本发明还公开了一种光伏组件，包括依次叠层设置的光伏前板、第一封装胶膜、太阳能电池片、第二封装胶膜和光伏背板；所述第一封装胶膜和/或第二封装胶膜为本
技术实现要素：
上述所述的一种导热型复合封装胶膜，且相变储热胶层与所述太阳能电池片相接触。

28、与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

29、本发明的导热型复合封装胶膜，(1)既能通过预交联处理的复合封装胶膜，来有效防止因层压时eva树脂流动性大导致的纳米银线层被破坏，提高导热型复合封装胶膜的可靠性；(2)又能通过将纳米银线层设置于相变储热胶层与导热胶层之间，及以石蜡微胶囊为相变储热材料的相变储热胶层的配合，来提高导热型复合封装胶膜的体积电阻率，有效改善该导热型复合封装胶膜与电池片之间的湿漏电和绝缘性能，进而有效提高光伏组件的可靠性；(3)并能通过相变储热胶层、纳米银线层以及导热胶层这三层的配合，使电池片实现更快速、高效地降温，并促进热量横向传递，有效降低光伏组件的热斑风险，提高发电量，并配合相变储热胶层的储热性能，来降低光伏组件在夜晚被雪或霜覆盖的时长和几率，进一步提高光伏组件的发电量；(4)还能有效防止相变过程中的液态石蜡从微胶囊壳中渗出，有效避免复合封装胶膜与电池片之间出现脱层问题。

30、因此，本发明的导热型复合封装胶膜兼具较好的耐湿漏电、绝缘性、储热、高效降温、防脱层及防纳米银线损坏的效果，故而能有效提升光伏组件的发电量和可靠性。