一种封装前板及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种太阳能电池封装组件，更具体地涉及一种用于柔性移动太阳能电池领域的封装前板及其制备工艺。

背景技术

目前，在太阳能电池组件中，封装好坏对电池的使用寿命有重要的作用。太阳能电池组件的前板封闭结构的主要作为隔绝空气、水汽渗入到电池组件中，起到保护太阳能电池的作用。封装材料一般使用以pvb、eva为主的粘胶膜，其作用是固定电池片，并隔绝空气和水蒸汽，以保证电池封装后有较长的使用寿命。而pvb和eva材料在太阳能电池封闭的综合性能方面都存在不足的地方，阻水性能不够好，经过一定时间后，水汽会沿着电池组件边缘进入组件内部；同时与金属的粘结强度不够高，导致太阳能电池组在使用了一定时间后，电极与胶膜分离，失去封装的作用。

针对传统太阳能电池封装前板材料的封闭性能的不足，专利cn102738283a公开了一种太阳能组件的前板封装结构，其中封装前板结构就包括在第一eva膜上，使用了一层etfe氟塑料膜，该结构能够提高耐用性和隔热性能。柔性薄膜太阳能电池作为太阳电池的一个新品种，技术先进、性能优良、用途广泛，越来越受到人们的重视。部分柔性封装前板采用氟膜类材料，耐老化性较高，户外使用年限可达25年以上，但氟膜价格昂贵，封装工艺复杂且良品率较低，不适用于移动能源低成本、较低使用年限、封装工艺简单高效的使用要求。

技术实现要素：

针对之前现有技术存在的问题，本发明特提供解决所述问题的一种封装前板结构及制备方法。本发明开发了一款封装前板材料，并公开了其制备工艺，能够应用本发明的太阳能电池封装前板，具有防指纹耐划伤、较低水汽透过率、低成本、封装工艺简单高效的满足消费品类移动能源使用年限要求。

本发明的第一个方面，提供一种封装前板，所述封装前板为贴合在太阳能电池组件上表面的复合膜，其特征在于，所述复合膜从上至下，包括防粘涂层、磨砂耐老化层、第一薄膜基材层、第一胶膜层，第二薄膜基材层、改性底涂涂层、水汽阻隔层。

本发明使用的术语“封装前板”，是指光伏芯片上表面起封装保护作用的材料。本发明中的封装前板，实际上是一层覆盖在电池组件上表面的复合膜，该膜具有多层结构，由若干种性质、组成相同或不同的材料层组成，各材料层可以通过涂层、薄膜的结构形式，可以通过沉积、镀膜、层压等工艺手段，复合在一起，形成本发明的封装前板。

现有技术的封装前板的组成比较单一，基本就是一层或两层pvb、eva、pet或etfe膜覆盖在电池组件上表面，复合程度不高，功能比较有限，无法满足封装前板在阻水汽性、透光性、化学稳定性等性能之间的综合性能的平衡；且现有技术中的封装前板膜的制备工艺复杂，对设备的要求高，膜组成材料成本高。

本发明提供的封装前板，其组成的复合膜表现出的性能综合指标如下：厚度为0.3-1mm，透光率90％-93％，雾度20-75％，水汽透过率10-2g/m²/天-10-6g/m²/天，表面硬度2h-3h，拉伸强度170mpa以上，断裂伸长率140％，本发明的封装前板，阻水性、透光性、耐候性、绝缘性、耐磨性等方面的性能相比现有技术也得到提升。

同时本发明的封装前板复合膜，摒弃了成本高、工艺复杂的含氟薄膜，使用有机和/或无机材料组成的复合层膜，满足了柔性移动电池板的封装标准。在本发明优选的方案中，所述水汽阻隔层下表面复合第二胶膜层。

在进一步优选的方案中，所述第二胶膜层下表面复合pe保护膜。

在进一步优选的方案中，所述防粘涂层，厚度为1-10um。

在进一步优选的方案中，所述磨砂耐老化层，厚度为1-10um。

在进一步优选的方案中，所述磨砂耐老化层中含有磨砂粒子，所述磨砂粒子为有机粒子、无机粒子或两者的结合。

在进一步优选的方案中，所述有机粒子为pmma、pbma、pdms，所述无机粒子为sio2、al2o3、zro2。

在进一步优选的方案中，所述第一高透光薄膜基材层，厚度为50-200um。在进一步优选的方案中，所述第一薄膜基材层为高透光的pet薄膜，透光率90％以上。

在进一步优选的方案中，所述第一、第二胶膜可为poe胶膜，透光率90％以上，厚度为100-300um。

在进一步优选的方案中，所述第二薄膜基材层为高透光的pet、pen或pbt薄膜，透光率90％以上，厚度为50-200um。

在进一步优选的方案中，所述改性底涂涂层，厚度为1-15um，可选择为丙烯酸、聚氨酯或聚酯类涂层。

在进一步优选的方案中，所述水汽阻隔层，厚度为1-30um。

本发明还进一步提供一种封装前板的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将磨砂粒子、防老化剂与有机高分子溶液混合均匀，在第一薄膜基材层的上表面通过处理形成连磨砂耐老化层的干膜；

步骤2：采用步骤1制备的复合膜，在上述干膜的上表面通过刮涂或线涂方式制备防粘涂层的干膜；

步骤3：提供第二薄膜基材层，在其下表面涂布改性底涂涂层的湿膜，经干燥后形成改性底涂涂层的干膜；

步骤4：采用步骤3制备的复合膜，在所述改性底涂涂层下表面采用原子层沉积工艺或磁控溅射工艺制备水汽阻隔层；

步骤5：提供第一胶膜层，依次将步骤2制备的复合膜，第一胶膜层，步骤4制备的复合膜进行压紧复合，其中，所述第一胶膜层上表面与所述第一薄膜基材层下表面粘合，所述第一胶膜层下表面与所述水汽阻隔层上表面粘合，经过连续高温辊压机进行初步热压复合。

在进一步优选的方案中，所述步骤1中，所述磨砂耐老化层中含有磨砂粒子，所述磨砂粒子为有机粒子、无机粒子或两者的结合。

在进一步优选的方案中，所述有机粒子为pmma、pbma、pdms，所述无机粒子为sio2、al2o3、zro2；有机高分子溶液常为丙烯酸类、聚氨酯类材料中的一种或两种。

所述步骤5中，还包括如下步骤：紧压复合时中还进一步加入第二胶膜层，其与所述水汽阻隔层下表面进行粘合。

在进一步优选的方案中，所述步骤5中，还包括如下步骤：紧压复合时还进一步加入耐高温防粘含氟薄膜，与所述第二胶膜层下表面进行粘合，热压复合冷却后更换为pe保护膜收卷。

在进一步优选的方案中，所述步骤1中，形成所述磨砂耐老化层干膜的处理具体步骤为：在第一薄膜基材层的上表面通过刮涂或辊涂涂布方式制备磨砂涂层湿膜，所述湿膜在50-100℃温度下经uv照射10-50s后固化形成连续磨砂耐老化层的干膜。

在进一步优选的方案中，所述步骤2中，所述涂层的干膜的具体步骤为：在步骤2所述的干膜的上表面通过刮涂或线涂方式涂布硅油溶液，经热烘箱高温140-160℃高温烘干1-5min后制备防粘涂层的干膜。

本发明提供的一种封装前板及其制备工艺，非限制性地，将获得以下优于相关技术的有益效果的一种或多种：

1.通过将磨砂粒子、防老化剂在相容性高分子溶液中形成的湿膜材料在uv辐射下固化成膜的处理，以致在薄膜基材上均匀覆盖磨砂耐老化涂层，保护复合膜下部的水汽阻隔层以及电池组件，提高前板材料耐磨、耐划及耐老化的性能；

2.复合膜的表层采用硅油溶液烘干固化形成防粘涂层，工艺步骤简单，涂层致密，实现防粘及自清洁；

3.水汽阻隔层的设置能够使水汽透过率可达10^-5g/m²/天；

4.摒弃了复合膜制备传统的按顺序逐层叠加的方法，本发明采用先复合若干层数的膜层，最后再利用胶膜作为粘合过渡层，将之前复合好的各膜层按顺序进行复合；辊压复合方式也能加强各膜层之间的复合力。

5.本发明复合膜组成的柔性前板封装部件，其各层膜之间紧密粘合，复合程度高，综合性能优异，具有防指纹耐划伤、较低水汽透过率、性质稳定、低成本、封装工艺简单高效，良品率较高的优点，满足了消费品类移动能源使用年限要求。

附图说明

图1为本发明一个实施例的封装前板复合膜的示意图。

图2为本发明一个实施例的封装前板复合膜的示意图。

其中附图标记为：1-防粘涂层、2-磨砂耐老化层、3-第一薄膜基材层、4-第二胶膜层，5-第二薄膜基材层、6-改性底涂涂层、7-水汽阻隔层、8-第一胶膜层、9-pe保护膜。

具体实施方式

以下，将结合说明书附图及具体实施方式，对本发明的技术方案及优点做出更加详细的解释和说明。应当理解的是，说明书、具体实施方式及说明书附图中所呈现的内容，仅仅为了更加清楚地说明本发明的技术方案及其优点，并不对本发明的保护范围构成限制。本领域技术人员能够在说明书公开内容的基础上，针对各种合理的变换得到变化后的技术方案，只要不脱离本发明的精神，各种变化后的技术方案均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

本实施例封装前板，其组成为紧密覆盖在太阳能电池组件上表面的复合膜，其由多层膜复合而成。其中，1为防粘涂层，厚度为优选1-10um，更优选的为3-8um，更优选的为5um，其分布在封装前板复合膜的上表面，具有防粘、防尘、自清洁作用；2为磨砂耐老化涂层，厚度为优选1-10um，更优选的为3-8um，更优选的为5um，该层具体组成优选含有机或无机的磨砂粒子，例如有机粒子选择pmma、pbma、pdms，所述无机粒子为sio2、al2o3、zro2，更优选地含有防老化剂，该层具有耐磨、耐划、耐老化作用；3为第一薄膜基材层，厚度为优选为50-200um，更优选的为80-150um，更优选的为100-120um，所述第一薄膜基材优选为高透光的pet薄膜，可见光透光率为90％以上，该层具有高透光作用；4为第一胶膜层，优选为热塑型胶膜，所述第一胶膜层优选为poe胶膜，透光率90％以上，厚度为100-300um，更优选的为150-250um，更优选的为180-220um，更优选的为200um，该层具有高透光作用，同时起到粘接、过渡作用；5为第二薄膜基材层，所述薄膜基材层优选为高透光的pet、pen或pbt薄膜，透光率90％以上，厚度为50-200um，更优选的为80-150um，更优选的为100-120um，该层具有高透光作用；6为改性底涂涂层，厚度为优选1-15um，更优选的为3-12um，更优选的为5-8um，该层具有耐候性作用；7为水汽阻隔层，厚度为优选1-30um，更优选的为5-25um，更优选的为10-20um，更优选的为15um，该层具有阻隔水汽的作用。

本实施例封装前板的具体制备工艺为：

步骤1：将磨砂粒子、防老化剂与有机高分子溶液混合，高速搅拌机2000转/min搅拌，混合均匀，在第一薄膜基材3的上表面通过刮涂、辊涂等常用涂布方式制备磨砂涂层湿膜，湿膜在50-100℃温度下经uv照射10-50s后固化形成连续磨砂涂层干膜，即图1中的层2，其中磨砂粒子可为pmma、pbma、pdms等有机粒子或者sio2、al2o3、zro2等无机粒子，有机高分子溶液常为丙烯酸类、聚氨酯类等材料中的一种或两种；

步骤2：采用步骤1制备的复合膜，在膜层2上表面通过刮涂、线涂等方式涂布硅油溶液，经热烘箱高温140-160℃高温烘干1-5min后制备防粘干膜，即图1中的层1。

步骤3：采用第二薄膜基材层5，在层5下表面涂布改性底涂涂层湿膜，经高温70-90℃干燥后形成底涂涂层干膜，即图1中的层6，此涂层可为丙烯酸、聚氨酯、聚酯类等涂层；

步骤4：采用步骤3制备的复合膜，在层6下表面采用原子层沉积工艺、磁控溅射工艺等水汽阻隔膜常用制备工艺制备水汽阻隔层7；

步骤5：依次将步骤2制备的复合膜，第一胶膜4，步骤4制备的复合膜，从上到下依次紧压复合，其中，所述第一胶膜层上表面与所述第一薄膜基材层下表面粘合，所述第一胶膜层下表面与所述水汽阻隔层上表面粘合，经过连续高温辊压机进行初步热压复合，并收卷得到成品。

本实施例所述的封装前板复合膜的示意图如图1所示，其封装前板复合膜从上至下，包括防粘涂层1、磨砂耐老化层2、第一薄膜基材层3、第一胶膜层4、第二薄膜基材层5、改性底涂涂层6、水汽阻隔层7。

通过上述复合膜结构设置的柔性太阳能封装前板，在耐磨耐划、阻水性、透光性、耐候性等方面的性能有了明显的改善。

实施例2

为进一步调节和优化本发明柔性太阳能电池封装前板的结构和综合性能，本实施例2在实施例1封装前板的基础上，对结构和其制备工艺做出如下改进。优选的，实施例1的封装前板的基础上，所述水汽阻隔层7下表面复合第二胶膜层8。

更优选的，所述第二胶膜层8下表面复合pe保护膜9。

本实施例中，构思者将水汽阻隔层7设计为不与太阳能电池组件直接覆盖接触，中间间隔一层胶膜8，一方面能避免电池组件产生的水和气体破坏水汽阻隔层，另一方面也能避免eva等物质与太阳能电池板接触造成断路和短路问题；其中，8为第二胶膜层，优选为热塑型胶膜，热塑型胶膜优选为poe胶膜，透光率90％以上，厚度为100-300um，更优选的为150-250um，更优选的为180-220um，更优选的为200um，该层起到粘接、隔绝的作用，在封装前板封装时，该透光胶膜能够紧密地粘合于太阳能电池板的上表面；9为pe保护膜，该保护膜易撕，起到保护封装前板成品复合膜的作用，待封装前板复合膜需要进行封装于太阳能电池表面时，揭开该层保护膜即可。

本实施例中封装前板的制备工艺，是在实施例1的制备工艺中，做出如下优化，例如：

优选的，在实施例1的制备工艺基础上，所述步骤5中，还包括如下步骤：紧压复合时，加入第二胶膜层8，与所述水汽阻隔层下表面进行粘合。

更优选的，所述步骤5中，还包括如下步骤：紧压复合时，加入耐高温防粘含氟薄膜，与所述第二胶膜层8下表面进行粘合，经过连续高温辊压机进行初步热压复合，冷却后更换pe保护膜9并收卷得到成品。

本实施例所述的封装前板复合膜的示意图如图2所示，其封装前板复合膜从上至下，包括防粘涂层1、磨砂耐老化层2、第一薄膜基材层3、第一胶膜层4、第二薄膜基材层5、改性底涂涂层6、水汽阻隔层7、第二胶膜层8、pe保护层9。

本发明根据上述制备工艺制备得到的封装前板使用时，具体地应用于封装柔性移动太阳能电池组件上表面时，可采用现有技术中常规的封装方法。例如可具体地按照下述步骤，先制备与所封装的太阳能电池板相匹配的模具，在模具内表面喷涂烧结一层胶模材料，太阳能电池能电池板放入模具的凹槽中，然后将放置好太阳能电池板的模板上覆盖上本发明提供的封装前板复合膜(如有复合膜含有pe保护膜，先撕去这层保护膜)，然后放入层压机进行封装，取出后进行冷却、脱模。

本发明应用于柔性太阳能电池的封装前板，耐划伤、较低水汽透过率、低成本、封装工艺简单高效，良品率较高，可以满足消费品类移动能源使用年限要求。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。

用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用“仅”，否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。