一种光伏用透明复合膜及其制备方法与应用与流程

文档序号：11709447阅读：240来源：国知局

本发明属于光伏应用领域，涉及一种光伏用透明复合膜及其制备方法与应用。

背景技术：

随着能源以及环境问题的日益严峻，清洁可再生能源的利用刻不容缓，其中光伏发电技术已飞跃发展、日益成熟，光伏电池的应用也逐渐普及。为了进一步提高光伏电池的转换效率、降低制备成本，以实现平价上网，新的电池与组件技术不断发展。现有技术中，占据主导地位并大规模商业化生产与应用的晶硅电池，其正面电极栅线一般采用银浆丝网印刷，其中包括均匀密布的细栅线和三至五条与细栅线相互垂直的主栅线。电池正面栅线的存在，尤其是主栅线，会遮挡部分太阳光，从而降低电池光电转换效率，同时由于银浆的大量使用，不利于制造成本的降低。相对于常规光伏电池，高效晶硅电池尤其是n型pert双面电池、异质结hit电池等虽具有优异的光电转换性能，但相对较高的成本也一直是制约着其大规模商业化生产与逐步替代常规电池的进程。

因此，进一步减小电池的遮光面积、降低银浆消耗成了电池栅线与互连技术的发展方向。多主栅甚至无主栅技术通过将电池银主栅替换为多根镀有特殊镀层的细铜丝(带)，大大减小电池正面遮光面积，同时降低银浆消耗，从而提高光伏组件的转换效率，降低制备成本。对于n型pert双面电池、异质结hit电池等，采用铜丝(带)替代银主栅，能够进一步降低其制造成本，尽快实现与常规电池成本趋于一致的目标。而该技术须将数十条镀锡细铜丝(带)铺设于电池片上并与细栅线焊接，需要一层膜材将镀锡铜丝(带)预先排布固定并在焊接过程中支撑定位。因此，有必要开发一种透明膜材，该透明膜材与镀锡铜丝(带)以及电池片有较好粘接性能，同时满足高透过、耐老化、耐高温的要求。

太阳电池对于太阳光谱中的紫外部分量子效率低于可见光部分，光转换剂的引入能够将紫外部分转换成可见光部分，从而提高太阳电池的光转换效率，进一步降低太阳电池的制造成本。本发明在透明膜材中引入光转换剂，在原有功能的基础上增加光转换功能，应用于多主栅甚至无主栅组件中，有利于进一步提高太阳电池光转换效率。

技术实现要素：

本发明的目的为针对现有技术不足，提供一种光伏用透明复合膜及其制备方法与应用，该光学透明复合膜具有高透过率以及优异的耐紫外老化性能，同时该复合膜底层与镀锡铜丝(带)以及电池片具有较强的粘接性。此外，该光学透明复合膜具有光转换功能，可将部分紫外光转换为可见光。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种光学透明复合膜，所述光学透明复合膜由功能层和离型纸层构成，功能层包括支撑层和粘结层，支撑层通过粘结层与离型纸层相贴合；支撑层的折光指数为1.4-1.6，粘结层折光指数为1.5～1.7，且支撑层折光指数小于粘结层；支撑层和粘结层中至少一层掺有质量含量为1-20％的光转换剂。

进一步地，所述支撑层的材料选自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯，支撑层厚度为10～200μm；所述支撑层的上表面和下表面独立地为平整表面或具有若干陷光微结构的表面，所述陷光微结构包括圆球凸起、锥形凸起、微棱镜结构；所述粘结层为丙烯酸酯类压敏胶；粘结层厚度为5～100μm。

进一步地，所述支撑层的材料优选为聚甲基丙烯酸酯或聚丙烯。

进一步地，所述光转换剂选自稀土离子掺杂金属化合物和稀土有机配合物，所述稀土离子掺杂金属化合物中，金属化合物包括y2o3、la2o3、gd2o3、tio2、sio2、casi2o2n2、la2o2s、sral2o4、yvo4、gdvo4、(y,gd)bo3、gdal3(bo3)4、nayf4，稀土离子包括sm³⁺、eu³⁺、yb³⁺、tb³⁺、ce³⁺、pr³⁺、dy³⁺；所述稀土有机配合物为稀土β-二酮类配合物，稀土元素包括eu、gd、tb、y、la、sm、pr。所述光转换剂优选为y2o3：eu³⁺、sral2o4：eu²⁺，dy³⁺以及eu(tta)3phen。

进一步地，所述粘结层原料包含以下按质量份计的组分：

进一步地，所述(甲基)丙烯酸酯单体由软单体和硬单体按质量比2:1-6混合组成；所述软单体由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种按任意配比混合组成；所述硬单体由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸-2羟基丙酯、丙烯酸异冰片酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈中的一种或几种按任意配比混合组成。

进一步地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铬络合物偶联剂以及钛酸酯偶联剂。优选地，偶联剂由以下一种或几种按任意比例混合组成：γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基兰甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷；所述稀释剂由甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、甲乙酮以及丁酮中的一种或多种按任意配比混合组成；所述引发剂为偶氮类引发剂，优选为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯；所述抗氧剂由抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135和抗氧剂3114中的一种或多种按任意配比混合组成；所述紫外稳定剂由水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种或多种按任意配比混合组成，优选由2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种按任意配比混合组成；所述交联剂选自异氰酸酯、金属有机螯合物、氮丙啶化合物。

一种上述光学透明复合膜的制备方法，包含以下步骤：

(1)在支撑层材料中掺入光转换剂，光转换剂与支撑层材料的质量配比为1-20:99-80，采用压延法、流延法、吹塑法或拉伸法等工艺制备得到含有光转换剂的厚度为10～200μm的支撑层薄膜；光转换剂的质量为支撑层薄膜的1-20％；

(2)将100质量份(甲基)丙烯酸酯单体、35～55质量份稀释剂混合，加入至搅拌釜内，搅拌加热至90～100℃，反应5～15小时，期间不断滴入0.1～3质量份引发剂，最终得到粘度在1000～8000cps之间的丙烯酸酯胶黏剂；

(3)将步骤1制得的丙烯酸酯胶黏剂与1～10质量份偶联剂、0.5～5质量份紫外稳定剂、0.3～3质量份抗氧剂、1～5质量份交联剂混合搅拌并涂布于步骤1制备的支撑层上，形成厚度为5～100μm的粘结层，经烘干后制得具有粘性的光学透明复合膜；

(4)将步骤3制得的粘结层上贴合离型纸，然后收卷。

另一种上述光学透明复合膜的制备方法，包含以下步骤：

(1)将100质量份(甲基)丙烯酸酯单体、35～55质量份稀释剂混合，加入至搅拌釜内，搅拌加热至90～100℃，反应5～15小时，期间不断滴入0.1～3质量份引发剂，最终得到粘度在1000～8000cps之间的丙烯酸酯胶黏剂；

(2)将步骤1制得的丙烯酸酯胶黏剂与1～10质量份偶联剂、0.5～5质量份紫外稳定剂、0.3～3份质量抗氧剂、1～5质量份交联剂和1.39～45.25质量份的光转换剂混合搅拌并涂布于厚度为10～200μm的支撑层上，形成厚度为5～100μm的粘结层，经烘干后制得具有粘性的光学透明复合膜，光转换剂的质量为粘结层的1-20％；

(3)将步骤2制得的光学透明复合膜具有粘性的一面贴合离型纸，然后收卷。

一种上述的光学透明复合膜在多主栅及无主栅光伏组件中的应用。

本发明的有益效果体现在以下几方面：

1、通过添加合适的偶联剂，该光学透明复合膜与金属材料之间具有较强的粘结力，能够在室温下实现复合膜与镀锡铜丝的粘结；

2、该光学透明复合膜与电池片具有较强的粘结力，在与电池片复合后，能够在后续工序中保持镀锡铜丝的定位；

3、该光学透明复合膜掺有光转换剂，能够将部分紫外光转换成可见光，应用于光伏组件，有利于光电转换效率以及功率的提升；

4、该光学透明复合膜通过合理的光学设计，包括折光指数以及表面微结构的设计，具有较高光学透过率，使光伏组件能吸收利用更多的太阳光；

5、该光学透明复合膜中支撑层与粘结层均有优异的耐紫外老化性能，满足光伏组件的服役要求。

附图说明

图1是本发明优选实施例中透明复合膜截面结构示意图；

图2是本发明优选实施例中透明复合膜粘接镀锡铜丝后截面结构示意图；

图3是本发明优选实施例中透明复合膜粘接镀锡铜丝后俯视结构示意图；

图4是本发明优选实施例中透明复合膜粘接镀锡铜丝并与电池片贴合后截面结构示意图；

图中，透明复合膜100、离型纸层110、功能层120、粘结层121、支撑层122、铜丝覆膜200、镀锡铜丝210、电池片310。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明提供的光伏用透明复合膜及其制备工艺与应用作进一步的详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

请参阅图1，本发明实施例提供一种光伏用透明复合膜100，该复合膜包含离型纸层110以及功能层120，功能层120包含支撑层122以及粘结层121。支撑层122为改性聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的任意一种，优选为聚甲基丙烯酸酯。粘结层121为丙烯酸酯类压敏胶，粘结层121与离型纸110贴合。

在一实施例中支撑层122为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜，厚度为30μm，粘结层121为丙烯酸酯类压敏胶，厚度为30μm，该复合膜光学透过率为93％。在另一实施例中支撑层122为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜，厚度为100μm，粘结层121为丙烯酸酯类压敏胶，厚度为30μm，光学透过率为91％。

在一对比例中，支撑层122为聚酯(pet)膜，厚度为30μm，粘结层121为丙烯酸酯类压敏胶，厚度为30μm，该复合膜光学透过率为87.5％。在另一对比例中，支撑层122为聚丙烯(pp)膜，厚度为30μm，粘结层121为丙烯酸酯类压敏胶，厚度为30μm，该复合膜光学透过率为85.6％。

本发明实施例还提供一种光伏用透明复合膜粘结层121及其制备工艺，该粘结层原料包含丙烯酸酯类胶黏剂以及其它各种助剂，粘结层具有优异的耐老化性能，与金属以及电池片之间具有较强的粘结力。

实施例1：一种光伏用透明复合膜粘结层，所述粘结层原料配方中包含以下按重量计的原料。

上述配方中，(甲基)丙烯酸酯单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯和甲基丙烯酸乙酯，重量比为1:1:3。稀释剂为甲苯，引发剂为偶氮二异丁腈，偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，抗氧剂选择抗氧剂1035，紫外稳定剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，交联剂为异氰酸酯。

制备工艺包含以下步骤：

1.将(甲基)丙烯酸酯硬单体、软单体、稀释剂按一定比例混合，加入至搅拌釜内，搅拌加热至95℃，反应8小时，期间不断滴入一定比例的引发剂，最终得到粘度在2000cps的丙烯酸酯胶黏剂；

2.将步骤1制得的丙烯酸酯胶黏剂与一定比例(上述配方中的比例)的偶联剂、紫外稳定剂、抗氧剂、交联剂混合搅拌均匀并涂布于支撑层上，经烘干后制得具有粘性的光学透明复合膜；