一种双波组件及其制备方法与流程

文档序号:14038886阅读:290来源:国知局

本发明属于太阳能电池技术领域,涉及一种双波组件及其制备方法。



背景技术:

随着国内外前期投资的光伏电站陆续并网发电运行一段时间后,国内外电站大规模爆发出蜗牛纹、电势诱导衰减(potentialinduceddegradation,pid)等质量问题等,致使电站持有方要重新考虑组件的长期可靠性、耐候性。双玻组件用玻璃代替传统的光伏背板,因具有透水率低,可有效的防止eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)树脂分解析出醋酸,降低pid效应的优点而得到广泛应用。

普通双玻组件包括依次层叠的前玻璃层、透明eva胶膜层、太阳能电池片、白色eva胶膜层和后玻璃层。为了提高双玻组件的太阳光利用率,电池片正面的eva封装材料要求透光率高,电池片背面eva要求反光效果好。目前,高反射eva封装胶膜主要是添加了能提高胶膜反射率的白色填料而呈白色,即白色eva。但是在层压的过程中,熔化的白色eva容易流动到电池片的正面,不仅影响的组件的美观,甚至会阻挡光线影响发电效率。

此外,太阳光中的紫外光也可造成eva封装胶膜的老化、降解、龟裂,使胶膜变黄并产生游离醋酸,引起pid效应,大大降低太阳能电池的光电转换效率。

cn202592874u公开了在白色eva胶膜上复合高透光玻璃纤维布层,形成两层复合的胶膜结构,有效防止了白色eva污染电池片。但玻璃纤维布与eva是不同的材料,两者存在兼容性差的问题,且玻璃纤维布也没有保护白色eva不受紫外光辐射的作用。

因此,在本领域,期望得到一种既能够防止白色eva流动到电池片的正面,又能够使白色eva不受紫外光辐射并且兼具良好兼容性的双玻组件。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种双波组件及其制备方法,本发明的双波组件可以防止白色eva流动到电池片的正面,保护白色eva不受紫外光辐射,并且双波组件的材料间具有良好的相容性,可靠性好,发电效率高。

为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:

一方面,本发明提供一种双波组件,所述双玻组件包括依次层叠的第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层、白色eva层和第二玻璃层。

在本发明中,应用紫外截止透明eva层可以防止白色eva层流动到电池片的正面,并且其可以截止紫外线,将吸收的紫外线能量通过分子震动转化为热能释放,保护白色eva不受收紫外线辐射,避免紫外线对于白色eva层的伤害,此外还可以保证除紫外线外其他光的透光率,可以保证白色eva层发反射的光由电池片应用,保证光的利用率,保证双玻组件的发电效率。并且紫外截止透明eva层与白色eva层为相似材料,其相容性好。

优选地,所述透明eva层的制备原料包括eva树脂和以eva树脂的质量计百分含量如下的组分:0.5~0.8%(例如0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%或0.8%)的主交联剂、0.3~0.8%(例如0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%或0.8%)的助交联剂、0.1~0.4%(例如0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%或0.4%)的光稳定剂、0.1~0.5%(例如0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%或0.5%)的偶联剂和0.1~0.5%(例如0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%或0.5%)的抗氧剂。

优选地,所述主交联剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯和/或2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。

优选地,所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

优选地,所述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。

优选地,所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

优选地,所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

优选地,所述透明eva层的透光率为90~92%(其测试波长为300-1100nm),例如90%、90.5%、90.8%、91%、91.5%、91.8%或92%。该层设计具有较大透光率的eva层,目的是保证光的透过率,保证双玻组件的发电效率。

优选地,所述eva树脂的中醋酸乙烯(va)的质量百分含量为28~33%,例如28%、29%、30%、31%、32%或33%;所述eva树脂的熔液流动指数(mi值)为10~40g/10min,例如10g/10min、12g/10min、15g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、33g/10min、35g/10min、38g/10min或40g/10min。

优选地,所述透明eva层的克重为0.35~0.5kg/m2,例如0.35kg/m2、0.38kg/m2、0.4kg/m2、0.43kg/m2、0.45kg/m2、0.48kg/m2或0.5kg/m2

优选地,所述透明eva层的厚度为0.4~1mm,例如0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm或1mm。透明层厚度太薄,在层压过程中容易对电池片造成隐裂;厚度如果太厚,将会增加eva树脂使用量,会大幅度提高生产成本。

优选地,所述紫外截止透明eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计0.1~0.4%(例如0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%或0.4%)的紫外线吸收剂。

优选地,所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和/或2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2h-苯并三唑。

优选地,所述紫外截止透明eva层的厚度为0.1~0.3mm,例如0.1mm、0.13mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm或0.3mm。紫外截止层厚度太薄,不能有效的阻止白色eva层在层压过程中的泛白现象,白色层可能会穿过紫外截止层到达电池片正面;如果紫外截止层过厚,会压缩白色层的厚度,影响白色层的反射率。

在本发明中,通过对紫外截止透明eva层的组成成分及其各组分含量的选择,使得紫外截止透明eva层具有截止360nm以下波长紫外线的功能,防止紫外线对于白色eva层的破坏,并且可以防止白色eva流动到电池片的正面,并且该层与白色eva层相容性好,不存在兼容差的问题。

在本发明中,所述白色eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计5~10%(例如5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%或10%)的增白剂。

优选地,所述增白剂为钛白粉。

优选地,白色eva层的光反射率≥90%,例如90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。

优选地,所述白色eva层的厚度为0.2~0.4mm,例如0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm、0.3mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm或0.4mm。

本发明对于白色eva层的组成成分及其各组分含量的选择,使得白色eva层的光反射率增强至≥90%,光反射率显著增强,光利用率提高,提高双玻组件的发电效率。并且本发明通过对白色eva层的组成成分的选择,避免了因传统使用不同的流动性的树脂生产白色eva而造成的挤出加工难度大,因流动性差易产生交联的缺陷,本发明通过对成分的选择,不需要使用流动性较差的树脂,从根本上解决加工难的问题。

优选地,所述紫外截止透明eva层与白色eva层的总厚度为0.4~0.6mm,厚度如低于0.4mm,白色层的厚度不能得到保证,对反射率会有影响;厚度高于0.6mm可以满足防止白色eva流动到电池片的正面的要求又可以保证白色eva层的光反射率,但是生产成本会偏高,并且对性能没有实际的帮助;将两层厚度控制在0.4~0.6mm,既能满足性能的要求,也可以合理的控制成本。例如0.4mm、0.43mm、0.45mm、0.48mm、0.5mm、0.52mm、0.55mm、0.58mm或0.6mm。

优选地,所述第一玻璃层的厚度为1.6~3.5mm,例如1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm或3.5mm。

优选地,所述第二玻璃层的厚度为1.6~3.5mm,例如1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm或3.5mm。

另一方面,本发明提供一种如上所述的双波组件的制备方法,所述方法包括以下步骤:

(1)将透明eva层的原料混合,挤出机挤出,压延成胶膜,得到透明eva层;

(2)将紫外截止透明eva层的原料混合,将白色eva层的原料混合,分别放入两台挤出机,分别挤出,而后两台挤出机共挤压,压延成胶膜,得到复合在一起的紫外截止透明eva层和白色eva层;

(3)按次序层叠第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层和白色eva层复合层以及第二玻璃层,得到所述双波组件。

优选地,步骤(1)和步骤(2)所述挤出机挤出段的工作温度为80~95℃,例如80℃、82℃、84℃、85℃、87℃、89℃、91℃、93℃或95℃,所述挤出机挤出段工作温度的设置能够保证塑化eva。

优选地,步骤(1)和步骤(2)所述挤出时,挤出机与模具之间的流道段温度为85~95℃,例如85℃、87℃、89℃、90℃、92℃、94℃或95℃。

优选地,所述模具温度为95~105℃,例如95℃、98℃、100℃、102℃、104℃或105℃。

优选地,步骤(1)和步骤(2)所述压延时冷却辊温度为5~40℃,例如5℃、7℃、9℃、12℃、15℃、18℃、20℃、23℃、25℃、28℃、30℃、33℃、35℃、38℃或40℃。

在步骤(2)中利用两台挤出机同时挤出,并通过两台挤出机共挤压得到紫外截止透明eva层和白色eva层的复合层,这样做可以提高生产效率,降低成本,此外使得紫外截止透明eva层和白色eva层紧密复合在一起,使得紫外截止透明eva层可以对白色eva层起到保护作用。

在步骤(2)中,通过两台挤出机挤出厚度控制均匀,最薄处与最厚处的厚度差不超过0.2mm。紫外截止透明eva层和白色eva层的复合层胶膜,每2米长度内的最厚处与最薄处的厚度差≤0.1mm,即制备得到的复合层胶膜的厚度均匀。

本发明从跟本上解决了白色eva的泛白问题,并且可以在其他白色封装材料(如聚烯烃白色poe封装材料)中扩展应用。

相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:

本发明通过应用紫外截止透明eva层可以防止白色eva层流动到电池片的正面,有效的防止了白色的eva泛白问题,并且其可以截止紫外线,避免紫外线对于白色eva层的伤害,此外还可以保证除紫外线外其他光的透光率,可以保证白色eva层反射的光由电池片应用,保证光的利用率,保证双玻组件的发电效率,其发电功率达到326.47-327.53w。并且紫外截止透明eva层与白色eva层为相似材料,其相容性好,不存在兼容性差的问题,在可靠性上有所提升。

附图说明

图1是本发明制备的双玻组件的结构示意图,其中1为第一玻璃层,2为透明eva层,3为电池片方阵、4为紫外截止透明eva层、5为白色eva层,6为第二玻璃层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中,双玻组件的结构示意图如图1所示,其包括依次层叠的第一玻璃层(1)、透明eva层(2)、电池片方阵(3)、紫外截止透明eva层(4)、白色eva层(5)和第二玻璃层(6)。

在该双玻组件中,所述透明eva层的制备原料包括eva树脂和以eva树脂的质量计百分含量如下的组分:0.7%的主交联剂过氧化2-乙基己酸叔丁酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯、0.2%的光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、0.3%的偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和0.3%的抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;透明eva层中eva树脂的中va的质量百分含量为28%,eva树脂的熔液流动指数(mi值)为30g/10min;透明eva层的克重为0.4kg/m2

紫外截止透明eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计0.2%的紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮;白色eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计5%的增白剂钛白粉。

制备方法如下:(1)将透明eva层的原料混合,挤出机挤出,压延成胶膜,得到厚度为0.6mm的透明eva层;其中挤出机挤出段的工作温度为90℃,挤出机与模具之间的流道段温度为85℃,模具温度为100℃,压延时冷却辊温度为20℃;

(2)将紫外截止透明eva层的原料混合,将白色eva层的原料混合,分别放入两台挤出机,分别挤出,而后两台挤出机共挤压,压延成胶膜,得到复合在一起的紫外截止透明eva层和白色eva层,其中挤出机挤出段的工作温度为95℃,挤出机与模具之间的流道段温度为90℃,模具温度为95℃,压延时冷却辊温度为20℃;

(3)按次序层叠第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层和白色eva层复合层以及第二玻璃层,得到所述双波组件。

制备得到的双波组件中透明eva层厚度为0.6mm,紫外截止透明eva层厚度为0.3mm,白色eva层的厚度为0.2mm,第一玻璃层的厚度为2.5mm,第二玻璃层的厚度为3.0mm,紫外截止透明eva层可以截止360nm以下波长紫外线,透明eva层的透光率为91%,白色eva层的光反射率为94%。

测试制备得到的双波组件的功率,结果显示,上述双玻组件的功率为327.30w,并且制备的双波组件不出现白色eva流动到电池片正面的现象。

实施例2

在本实施例中,双玻组件的结构示意图如图1所示,其包括依次层叠的第一玻璃层(1)、透明eva层(2)、电池片方阵(3)、紫外截止透明eva层(4)、白色eva层(5)和第二玻璃层(6)。

在该双玻组件中,所述透明eva层的制备原料包括eva树脂和以eva树脂的质量计百分含量如下的组分:0.5%的主交联剂2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.8%的助交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.1%的光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、0.5%的偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和0.2%的抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;透明eva层中eva树脂的中va的质量百分含量为33%,eva树脂的熔液流动指数(mi值)为40g/10min;透明eva层的克重为0.5kg/m2

紫外截止透明eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计0.1%的紫外线吸收剂2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2h-苯并三唑;白色eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计8%的增白剂钛白粉。

制备方法如下:(1)将透明eva层的原料混合,挤出机挤出,压延成胶膜,得到厚度为0.4mm的透明eva层;其中挤出机挤出段的工作温度为95℃,挤出机与模具之间的流道段温度为90℃,模具温度为105℃,压延时冷却辊温度为40℃;

(2)将紫外截止透明eva层的原料混合,将白色eva层的原料混合,分别放入两台挤出机,分别挤出,而后两台挤出机共挤压,压延成胶膜,得到复合在一起的紫外截止透明eva层和白色eva层,其中挤出机挤出段的工作温度为80℃,挤出机与模具之间的流道段温度为85℃,模具温度为95℃,压延时冷却辊温度为5℃;

(3)按次序层叠第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层和白色eva层复合层以及第二玻璃层,得到所述双波组件。

制备得到的双波组件中透明eva层厚度为0.4mm,紫外截止透明eva层厚度为0.1mm,白色eva层的厚度为0.2mm,第一玻璃层的厚度为1.6mm,第二玻璃层的厚度为2.5mm,紫外截止透明eva层可以截止360nm以下波长紫外线,透明eva层的透光率为92%,白色eva层的光反射率为90%。

测试制备得到的双波组件的功率,结果显示,上述双玻组件的功率为326.47w,并且制备的双波组件不出现白色eva流动到电池片正面的现象。

实施例3

在本实施例中,双玻组件的结构示意图如图1所示,其包括依次层叠的第一玻璃层(1)、透明eva层(2)、电池片方阵(3)、紫外截止透明eva层(4)、白色eva层(5)和第二玻璃层(6)。

在该双玻组件中,所述透明eva层的制备原料包括eva树脂和以eva树脂的质量计百分含量如下的组分:0.8%的主交联剂2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.3%的助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯、0.4%的光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、0.1%的偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和0.5%的抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;透明eva层中eva树脂的中va的质量百分含量为30%,eva树脂的熔液流动指数(mi值)为10g/10min;透明eva层的克重为0.35kg/m2

紫外截止透明eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计0.4%的紫外线吸收剂2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2h-苯并三唑;白色eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计10%的增白剂钛白粉。

制备方法如下:(1)将透明eva层的原料混合,挤出机挤出,压延成胶膜,得到厚度为1mm的透明eva层;其中挤出机挤出段的工作温度为80℃,挤出机与模具之间的流道段温度为95℃,模具温度为95℃,压延时冷却辊温度为5℃;

(2)将紫外截止透明eva层的原料混合,将白色eva层的原料混合,分别放入两台挤出机,分别挤出,而后两台挤出机共挤压,压延成胶膜,得到复合在一起的紫外截止透明eva层和白色eva层,其中挤出机挤出段的工作温度为90℃,挤出机与模具之间的流道段温度为95℃,模具温度为105℃,压延时冷却辊温度为40℃;

(3)按次序层叠第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层和白色eva层复合层以及第二玻璃层,得到所述双波组件。

制备得到的双波组件中透明eva层厚度为1mm,紫外截止透明eva层厚度为0.2mm,白色eva层的厚度为0.4mm,第一玻璃层的厚度为2.5mm,第二玻璃层的厚度为1.6mm,紫外截止透明eva层可以截止360nm以下波长紫外线,透明eva层的透光率为90%,白色eva层的光反射率为96%。

测试制备得到的双波组件的功率,结果显示,上述双玻组件的功率为326.93w,并且制备的双波组件不出现白色eva流动到电池片正面的现象。

实施例4

在本实施例中,双玻组件的结构示意图如图1所示,其包括依次层叠的第一玻璃层(1)、透明eva层(2)、电池片方阵(3)、紫外截止透明eva层(4)、白色eva层(5)和第二玻璃层(6)。

在该双玻组件中,所述透明eva层的制备原料包括eva树脂和以eva树脂的质量计百分含量如下的组分:0.6%的主交联剂过氧化2-乙基己酸叔丁酯、0.4%的助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯、0.3%的光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、0.2%的偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和占eva树脂质量的0.1%的抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;透明eva层中eva树脂的中va的质量百分含量为29%,eva树脂的熔液流动指数(mi值)为20g/10min;透明eva层的克重为0.43kg/m2

紫外截止透明eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计0.3%的紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮;白色eva层的制备原料为在透明eva层的制备原料的基础上加入以eva树脂质量计7%的增白剂钛白粉。

制备方法如下:(1)将透明eva层的原料混合,挤出机挤出,压延成胶膜,得到厚度为0.8mm的透明eva层;其中挤出机挤出段的工作温度为85℃,挤出机与模具之间的流道段温度为90℃,模具温度为100℃,压延时冷却辊温度为10℃;

(2)将紫外截止透明eva层的原料混合,将白色eva层的原料混合,分别放入两台挤出机,分别挤出,而后两台挤出机共挤压,压延成胶膜,得到复合在一起的紫外截止透明eva层和白色eva层,其中挤出机挤出段的工作温度为85℃,挤出机与模具之间的流道段温度为90℃,模具温度为100℃,压延时冷却辊温度为10℃;

(3)按次序层叠第一玻璃层、透明eva层、电池片方阵、紫外截止透明eva层和白色eva层复合层以及第二玻璃层,得到所述双波组件。

制备得到的双波组件中透明eva层厚度为0.8mm,紫外截止透明eva层厚度为0.2mm,白色eva层的厚度为0.2mm,第一玻璃层的厚度为3.5mm,第二玻璃层的厚度为3.5mm,紫外截止透明eva层可以截止360nm以下波长紫外线,透明eva层的透光率为91%,白色eva层的光反射率为93%。

测试制备得到的双波组件的功率,结果显示,上述双玻组件的功率为327.53w,并且制备的双波组件不出现白色eva流动到电池片正面的现象。

对比例1-4

将实施例1-4中双玻组件中白色eva层替换为透明eva,则双波组件的功率分别为323.30w、324.20w、323.95w和324.25w。

因此,可以看出,本发明制备的双波组件在有效的防止了白色eva泛白问题,避免紫外线对于白色eva层的伤害之外,还可以保证双玻组件的发电功率,使得发电功率比使用透明eva层替代白色eva层的双波组件提升1%-1.2%。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的双玻组件及其制备方法,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、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。

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