光伏电池的柔性层压板和相关的生产方法与流程

本发明涉及光伏模块领域。更具体地说，本发明涉及层压光伏模块。而且，本发明还涉及用于生产形成光伏模块的这样的柔性层压板的方法。

背景技术：

由于化石燃料储量的减少和消耗这些化石燃料而产生的污染的增多，人们越来越转向可再生能源和按照可持续发展逻辑的能量消耗。该趋势自然导致了偏向比如太阳能的可再生能源。目前常规的做法是安装光伏面板，尤其是在商业、公共建筑物的屋顶上，或简单地在私人家庭的屋顶上，以给所涉及家庭的设备供电。

光伏模块必须制得足够薄，以限制它们的重量和尺寸，这使得能够例如将它们安装在车辆上、集成到车辆结构中或集成到建筑物的轻质结构中。为了适应非常多变的位置和在通常长期(有时超过二十年)经受气候侵蚀、振动和机械应力的同时仍能运作，模块因此在轻质的同时必须具有强度足够大的结构。为了解决这些限制，已知将光伏电池封装在包括可聚合树脂的封装层中，以在不具有通常用于标准模块且增加光伏模块重量的玻璃板的情况下确保构成光伏模块的各个层之间的连接。这样，既从机械角度又从外部条件、空气、水和紫外线辐射方面保护了光伏电池。

而且，支撑件的形状可能有很大的不同，尤其是具有弯曲的接收表面。因此必须能够使得光伏模块的形状适应支撑件的形状。一般来说，在设计和生产封装光伏模块(也称作层压光伏模块)期间，目的在于为光伏模块提供所有以下特性：

·最小厚度；

·轻质；

·可变形性；

·柔性；

·半透明性；

·密封性；

·可靠性；和

·坚固性。

乙烯乙酸乙烯酯(eva)类型或环氧类型的树脂被用于封装层压板的光伏电池，然而，已经发现这些树脂由于暴露在紫外线辐射下而趋于变黄，这令层压板的转换效率随着时间推移而降低，尤其是当这些树脂形成前封装层(即层压板的旨在最先被太阳光线穿过的层)时。

从专利文件us2013/0133726、us9312425、us9035172和wo2014/081999中已知使用聚烯烃类型的封装树脂。这些文件指出聚烯烃在暴露于紫外线辐射的过程中不变黄，这使得尤其能够防止在光伏模块转换效率方面的损失。然而，在所述文件中描述的各种光伏模块具有相当有限的抗冲击能力或抗变形能力，这对电池和这些光伏模块随时间推移的完好性来说可能不利。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提供一种转换效率和完好性不随时间推移变差的柔性层压板，来至少部分地克服上述现有技术的缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种这样的柔性层压板的生产方法。

为了至少部分地实现上述目的中的至少一个，本发明涉及一种光伏电池的柔性层压板，所述柔性层压板至少包括：

·相互连接的光伏电池的层；和

·封装所述光伏电池的层的前封装层和背封装层，所述前封装层和所述背封装层将所述光伏电池的层夹在中间，所述前封装层包括至少一个玻璃纤维织物和至少一个包括至少一种聚烯烃的第一封装树脂，以及，所述背封装层包括至少一个玻璃纤维织物和第二封装树脂。

至少对于前封装层使用聚烯烃基的封装树脂的做法使得能够防止所述层变黄，并因此防止光伏模块的转换效率降低。而且，对于前封装层和背封装层均结合封装树脂与玻璃纤维织物的做法使得能够赋予层压板抗冲击能力，并因此确保所述层压板随时间推移的完好性。

根据本发明的柔性层压板还可以单独或组合地具有以下特征中的一个或多个。

所述第一封装树脂中的所述至少一种聚烯烃可选自线性聚烯烃或支链聚烯烃。

根据一个具体实施例，该聚烯烃可选自聚乙烯、支链聚乙烯、线性低密度聚乙烯、线性高密度聚乙烯或聚丙烯。

该聚烯烃可尤其选自乙烯-辛烯或乙烯-丁烯共聚物。

所述第一封装树脂在90℃的复数粘度可小于10000pa.s。

所述第一封装树脂的所述至少一种聚烯烃在其主链或其线性链中的氧和氮的重量百分比可小于5％。

所述第一封装树脂的体积电阻率可至少为10¹⁵ω.cm。

第一层的聚烯烃可包括抗氧化剂，比如受阻胺光稳定剂(hals)。

该聚烯烃的密度可以介于0.83和0.93之间。

可替代地或额外地，该聚烯烃在邵氏a硬度测量范围上的硬度可以介于48和100之间。

可选地，该聚烯烃在邵氏d硬度测量范围上的硬度可以介于10和50之间。

可替代地或额外地，该聚烯烃的抗拉强度可以介于2mpa和30mpa之间。

可选地，该聚烯烃的拉伸伸长率可以大于300％、尤其是介于600％和850％之间。

所述第二封装树脂可选自乙烯乙酸乙烯酯(eva)树脂、环氧树脂或聚烯烃树脂。

所述第二封装树脂在90℃的复数粘度可小于10000pa.s。

所述第一封装树脂和所述第二封装树脂可具有相同的化学成分。

所述背封装层或所述前封装层的玻璃纤维织物的纤维密度可以介于50g/m²和500g/m²之间、尤其是介于100g/m²和300g/m²之间。

用所述第一封装树脂和所述第二封装树脂分别预浸渍所述前封装层和所述背封装层的玻璃纤维织物。

构成所述玻璃纤维织物的玻璃纤维的直径介于0.01mm和0.1mm之间。

所述玻璃纤维可包含硅烷醇官能团。

所述前封装层对于介于315nm和1200nm之间的波长的透光率可大于或等于80％，优选地大于90％。

所述柔性层压板可包括布置为与所述背封装层接触的背板，所述背板包括一个或多个层。

所述背板的至少一个层可包括疏水聚合物。

所述疏水聚合物可以是选自聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)、聚四氟乙烯(ptfe)或乙烯四氟乙烯(etfe)的含氟聚合物。

所述疏水聚合物可以选自聚丙烯(pp)、聚苯硫醚(pps)、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚(ppo)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氨酯、丙烯酸树脂或硅酮。

所述柔性层压板可具有布置为与所述前封装层接触的透明前层，该前层设计为赋予层压板防污性能和/或抗反射性能和/或疏水性能。

该前层可由薄膜或漆形成。

该前层的薄膜可由选自以下的材料构成：聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)、乙烯四氟乙烯(etfe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氨酯、丙烯酸树脂、硅酮、聚碳酸酯(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

该前层的漆可以是聚氨酯、丙烯酸、聚酯或硅酮类型的聚合物基漆。

本发明还涉及一种如上所限定的柔性层压板的生产方法，所述方法包括以下步骤：

·制备叠层，所述叠层至少包括：

o前封装层，其包括至少一个玻璃纤维织物和至少一个包括至少一种聚烯烃的第一封装树脂；

o光伏电池层；和

o背封装层，其包括第二封装树脂和玻璃纤维织物；

·将所述叠层引入层压炉的层压室；

·抽真空，以抽取所述层压室内和所述叠层的各个层之间的空气；

·压紧所述叠层以形成层压板；

·加热所述层压室至预定温度，以允许引发所述第一封装树脂和所述第二封装树脂的聚合反应；

·对所述层压室通风；和

·从所述层压室取出所述层压板。

该生产方法还可以包括单独或组合地采用的以下特征的一个或多个。

根据一个具体实施例，可以在制备所述叠层的步骤之前的预浸渍步骤期间用所述第二封装树脂浸渍所述背封装层的玻璃纤维织物。

一方面，可以在压紧所述叠层的步骤期间将所述背板与所述叠层压在一起。

根据该方面，所述叠层还包括布置为与所述背封装层接触的背板，使得所述背板与所述光伏电池层将所述背封装层夹在中间。

另一方面，可在从所述层压室取出所述柔性层压板的步骤之后将所述背板布置在所述背封装层上。

根据一个可替代方案，可在从所述层压室取出所述柔性层压板的步骤之后将所述前层布置在所述前封装层上。

在从所述层压室取出所述柔性层压板的步骤之后，可通过以下技术中的一种将所述前层和/或所述背板分别布置在所述前封装层上和所述背封装层上：浸渍、印刷、物理气相沉积、化学气相沉积、涂覆或胶合。

根据另一可替代方案，可在压紧所述叠层的步骤期间将所述前层与所述叠层压在一起。

根据该另一可替代方案，所述叠层还包括布置为与所述前封装层接触的前层，使得所述前层与所述光伏电池层将所述前封装层夹在中间。

附图说明

通过阅读以下示意性地且非限制性地提供的说明和附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：

·图1是柔性层压板的示意性俯视图；

·图2是图1的柔性层压板的根据一个具体实施例的示意性截面视图；

·图3是图1的柔性层压板的根据一个可替代方案的示意性截面视图；

·图4是图1的柔性层压板的根据另一可替代方案的示意性横截面视图；

·图5是图1的柔性层压板的根据又一可替代方案的示意性横截面视图；

·图6是示出用于生产图1的柔性层压板的方法的各个步骤的流程图的示意图。

各个附图中用相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

以下实施例是例子。尽管本说明书提及一个或多个实施例，这不一定意味着每处提及涉及相同实施例，或这些特征仅适用于一个实施例。不同实施例的简单特征也可组合和/或互换以提供其它实施例。

在以下说明中，可能会列举具体的元件或参数，例如第一元件或第二元件、第一参数和第二参数或者第一标准和第二标准等。这是为了区分和命名相似但不相同的元件的简单列举，并且这样的命名可在不背离本说明书的范围的情况下容易地互换。该列举也不意味着用于评价给定标准的时间顺序。

在以下说明中，术语“前层”应理解为当层压板安装好后，层压板最先暴露给太阳光线的表面。类似地，术语“背层”在以下说明中应理解为与前层相对的层，即在层压板安装好后，当太阳光线穿过柔性层压板时，最后受太阳光线影响的表面。

接下来，术语“聚烯烃(polyoléfine)”在以下说明中应理解为得自烯烃(比如乙烯或其衍生物)的聚合的合成饱和脂肪族聚合物；这样的polyoléfine也可以被称作polyalcène。

而且，参照图2至4，构成层压板1的各个层彼此之间有间隔。该视图仅旨在更好地辨识不同的层。当交付柔性层压板1时，所示的各个层相互接触。

参照图1至5，示出了光伏电池的柔性层压板1。柔性层压板1包括至少一个相互连接的光伏电池3的层，以及封装光伏电池3的层的前封装层5和背封装层7。前封装层5和背封装层7将光伏电池3的层夹在中间。

光伏电池3的层可以由用硅(例如单晶或多晶硅)或薄层制成的光伏电池形成。可替代地，也可使用其它类型的光伏电池(例如有机光伏电池)来形成该光伏电池3的层。

前封装层5包括至少一个玻璃纤维织物51和至少一个第一封装树脂53。为了令层压板1具有良好的转换效率，前封装层5对介于315nm和1200nm之间的波长的透光率大于或等于80％，优选地大于90％。该前封装层5必须对于太阳光谱的特定波长、尤其是太阳光谱中对于光伏转换有用的部分具有高透光率，以免不利于柔性层压板1的转换效率。

第一封装树脂53包括至少一种聚烯烃。在前封装层5中使用聚烯烃使得能够防止该层变黄，并因此防止柔性层压板1的转换效率下降。而且，聚烯烃是疏水性的并表现出对溶剂、酸和碱的高度化学惰性，这允许良好地保护被封装的光伏电池3的层，并有助于柔性层压板1随时间推移的完好性。

更具体地说，聚烯烃可选自线性聚烯烃或支链聚烯烃。根据参照图1至5示出的各个实施例，聚烯烃可选自聚乙烯、支链聚乙烯、线性低密度聚乙烯、线性高密度聚乙烯或聚丙烯。聚烯烃可尤其选自乙烯-辛烯或乙烯-丁烯共聚物。

可选地，第一封装树脂53的聚烯烃可包括抗氧化剂，比如受阻胺光稳定剂(hals)。抗氧化剂的存在使得能够防止聚烯烃的氧化，并允许该聚烯烃保持其各种物理特性，尤其是柔性和抗拉强度。

根据图1的具体实施例，第一封装树脂53的聚烯烃具有介于0.83至0.93之间的密度。对于聚烯烃这样的密度使得能够限制前封装层5的重量，尤其使得能够限制柔性层压板1的重量。而且，该聚烯烃在邵氏a硬度测量范围上的硬度介于48和100之间，在邵氏d硬度测量范围上的硬度介于10和50之间。根据iso868和7619标准的定义，邵氏a硬度测量范围用于柔软的材料，而邵氏d硬度测量范围用于坚硬的材料。对于聚烯烃这样的硬度使得能够针对在该柔性层压板1安装好后或甚至在该层压板的运输或储存期间光伏电池3可能不得不经受的冲击或撞击来保护这些光伏电池3。而且，形成第一封装树脂53的聚烯烃具有介于2和30mpa之间的抗拉强度，以及大于300％、尤其是介于600％和850％之间的拉伸伸长率。这样的拉伸特性允许前封装层5是可变形的和赋予层压板1柔性的特性，如将在下文中更详细说明的那样。

而且，前封装层5包括至少一个玻璃纤维织物51和第一封装树脂53。类似地，背封装层7包括至少一个玻璃纤维织物71和第二封装树脂73。

第二封装树脂73可以选自乙烯乙酸乙烯酯(eva)树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或聚烯烃树脂。将eva树脂或环氧树脂用于第二封装树脂73不成问题，因为该背封装层7可在光伏电池3的层之后被光线穿过。根据一个具体实施例，第一封装树脂53和第二封装树脂73可具有相同的化学成分。这尤其使得能够克服该第一封装树脂53与该第二封装树脂73之间的化学兼容性问题并简化工业物流，该化学兼容性问题可能不利于它们的附着并因此损坏柔性层压板1的光伏电池3的层的封装。

而且，第一封装树脂53和第二封装树脂73在90℃的复数粘度可以小于10000pa.s。对于柔性层压板1的性能和可靠性而言，复数粘度的数值是一个重要的标准。如果该数值过大，第一封装树脂53和第二封装树脂73将不能容易地扩散到玻璃纤维织物51、71的纤维当中或扩散到光伏电池之间，并因此不能确保背封装层7的透明性或与光伏电池3的接触，这对柔性层压板1的完好性来说可能是不利的。

此外，还为了避免第一封装树脂53和第二封装树脂73(当该第二封装树脂由聚烯烃制成时)中开裂的风险，聚烯烃在其主链或其线性链中的氧和氮的重量百分比小于5％，即聚烯烃中的氧和氮的总重量百分比小于5％。此外，当第二封装树脂73是聚烯烃时，该树脂可具有与上述的第一封装树脂53的物理特征相同的物理特征。

而且，第一封装树脂53和第二封装树脂73的体积电阻率至少为10¹⁵ω.cm。该第一封装树脂53和该第二封装树脂73因此与绝缘体相符。实际上，为了防止光伏电池3的层的不同光伏电池之间的短路，第一封装树脂53和第二封装树脂73必须是绝缘体，这是因为它们与柔性层压板1的光伏电池3接触。

而且，背封装层7的玻璃纤维织物71的纤维密度介于50g/m²和500g/m²之间，尤其是介于100g/m²和300g/m²之间。玻璃纤维织物的密度允许第二封装树脂73在该柔性层压板1的生产过程期间穿过该玻璃纤维织物71扩散，并还允许针对在柔性层压板1的运输、安装或运行(因为该层压板1旨在安装在户外)期间光伏电池3的层可能会经受的可能的冲击、撞击或变形来保护光伏电池3的层。因此，该玻璃纤维织物71使得能够确保柔性层压板1随时间推移的物理完好性。

该玻璃纤维织物71可例如由e型玻璃、ecr型玻璃甚或ar型玻璃制成。这些不同的玻璃表现出良好的对热和化学侵蚀的耐受性、良好的热稳定性和令人满意的抗拉和抗压强度特性，以允许将它们用作柔性层压板1的部件。

而且，构成玻璃纤维织物71的玻璃纤维的直径可以介于0.01mm和0.1mm之间。

而且，构成玻璃纤维织物71的玻璃纤维可具有硅烷醇官能团，尤其是当第二封装树脂73是聚烯烃时。硅烷醇基团具有与聚烯烃良好的化学亲和性，这能够(包括但不限于)增强第二封装树脂73与玻璃纤维织物71和因此与光伏电池3的结合。

根据一个具体实施例，用第一封装树脂53和第二封装树脂73分别预浸渍玻璃纤维织物51、71。这使得能够缩短这样的柔性层压板1的生产时长，更确切地说，缩短下文更详细说明的生产方法100的时长。

如图5所示，柔性层压板1的前封装层5包括至少一个玻璃纤维织物51。该玻璃纤维织物51可具有与上述的背封装层7的玻璃纤维织物71相同的物理化学特性。而且，该玻璃纤维织物51的存在也有助于改善该柔性层压板1对碰撞的抵抗力，这些碰撞是它在被安装在比如建筑的屋顶上时可能不得不经受的。

参照图2至4，前封装层5和背封装层7的厚度可以介于0.05mm和3mm之间。前封装层5和背封装层7的这样的厚度使得能够获得厚度小的柔性层压板1，这尤其使得能够令与其储存或其运输相关的成本最小化。而且，该柔性层压板1的各个组成元件的重量轻，这使得能够获得轻质(通常小于或等于5kg/m²)的柔性层压板1。例如，对于长度为1200mm且宽度为526mm的层压板，这样的柔性层压板1重量为3.16kg，这代表了5.00kg/m²的单位面积重量，或对于长度为2030mm且宽度为800mm的层压板，这样的柔性层压板1具有6.9kg的重量，这代表了4.24kg/m²的单位面积重量。此外，这样的层压板1具有柔性特性，这使得能够令其运输以及其安装变得方便。柔性在此是指这样的元件：当施加特定的曲率半径时，该元件不失去其物理完好性或其电气性能。更具体地说，柔性元件在此是指当对其施加特定的曲率半径时不开裂的元件，更具体地说，在本说明书的含义内，该元件必须能够承受100cm的曲率半径而不损坏。

根据图1、2和5的具体实施例，柔性层压板1仅具有前封装层5、背封装层7和光伏电池3层。

根据参照图3示出的一个可替代方案，柔性层压板1可包括布置为与背封装层7接触的背板9。背板9可包括一个或多个层。该背板可赋予柔性层压板1额外的特性或增强第一封装树脂53和第二封装树脂73的一些特性。例如，背板9的至少一个层包括疏水聚合物以改善柔性层压板1的耐湿性。该疏水聚合物可以是选自聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)、聚四氟乙烯(ptfe)或乙烯四氟乙烯(etfe)的含氟聚合物，或选自聚丙烯(pp)、聚苯硫醚(pps)、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚(ppo)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氨酯、丙烯酸树脂或硅酮。

根据参照图4示出的另一个可替代方案，柔性层压板1可具有布置为与前封装层5接触的透明前层11。术语“透明”在此应理解为是指该前层11对于介于315nm和1200nm之间的波长的透光率大于或等于80％，优选地大于或等于90％。前层11被设计为赋予柔性层压板1比如防污性能和/或抗反射性能和/或疏水性能。前层11可以由比如薄膜或漆形成。前层11的薄膜可以由选自聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)、乙烯四氟乙烯(etfe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氨酯、丙烯酸树脂、硅酮、聚碳酸酯(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)的材料制成。而且，前层11的漆可以是聚氨酯、丙烯酸、聚酯或硅酮类型的聚合物基漆。

而且，根据一个未在此示出的可替代方案，柔性层压板1可具有背板9和前层11。

参照在图2至4中示出的各个具体实施例，背板9或前层11的存在没有不利于柔性层压板1的柔性特性。此外，该背板9或该前层11的厚度小，对于具有上述尺寸的层压板，这使得能够(包括但不限于)保留厚度可仍然小于5mm并且仍然具有小于或等于5kg/m²的重量的这样的柔性层压板1。

参照图6，示出了流程图，其图示了用于生产上述柔性层压板1的方法100。

生产方法100包括制备叠层的步骤e1，该叠层包括至少一个如上所述的前封装层5、光伏电池3的层和背封装层7。

生产方法100然后实施将叠层引入层压炉的层压室的步骤e2，然后实施抽真空步骤e3以抽取层压室中和叠层的各个层之间的空气。可例如使用真空泵来进行该抽真空步骤e3。在该抽真空步骤e3结束时，层压室内的压强可小于20mbar，特别地约为1mbar。从层压室内排空空气尤其使得能够防止在第一封装树脂53和第二封装树脂73中在它们聚合反应期间形成气泡。可以对该抽真空步骤e3进行预热。以更快速地对柔性层压板1的挥发性化合物进行排气。当进行这样的预热时，层压室内的温度保持低于第一封装树脂53和第二封装树脂73的聚合温度。例如，在该预热步骤期间，层压室内的温度可以约为50℃。

当在层压室内达到该压强后，生产方法100实施压紧叠层的步骤e4以形成柔性层压板1。为此，层压室可具有设计为用于压紧叠层的活动板。

在将该压强施加给叠层后，生产方法100实施加热层压室到预定温度的步骤e5，从而允许引发第一封装树脂53和第二封装树脂73的聚合反应。该预定温度对应于所选择的一种或多种封装树脂的聚合温度。而且，在该加热步骤e5期间，真空泵保持运作以抽取在第一封装树脂53和第二封装树脂73的聚合反应期间可能会产生的烟和蒸气。

在一段预定时间(例如大约5分钟)之后，真空泵停止，该方法实施对层压室通风的步骤e6，然后实施从层压室取出获得的层压板1的步骤e7。

根据一个具体实施例并且可选地，可以用第二封装树脂73和第一封装树脂53分别浸渍背封装层7的玻璃纤维织物71和前封装层5的玻璃纤维织物51。为此，生产方法100可包括在制备叠层的步骤e1之前的预浸渍步骤e0。可能可以具有已经用第一封装树脂53或第二封装树脂73浸渍过的玻璃纤维织物51、71。由此可缩短进行该生产方法100所需的时间。

为了获得参照图3和4示出的柔性层压板1，当背板9或前层11的构成材料的熔融温度可足以抵抗加热叠层的步骤e5，或足以确保这些构成材料不发生与该加热步骤e5相关的热解时，可在压紧叠层的步骤e4期间将背板9和/或前层11与叠层压在一起。

为此，叠层可还包括布置为与背封装层7接触的背板9，使得背板9与光伏电池3的层将背封装层7夹在中间，或叠层可还包括布置为与前封装层5接触的前层11，使得前层11与光伏电池3的层将前封装层5夹在中间。

可替代地，可在从层压室取出柔性层压板1的步骤e7之后的布置背层的步骤e8期间将背板9布置在背封装层7上，或者可在从层压室取出柔性层压板1的步骤e7之后的布置前层的步骤e8’期间将前层11布置在前封装层5上。

根据该可替代方案，在从层压室取出柔性层压板1的步骤e7之后，布置背板的步骤e8或布置前层的步骤e8’可通过以下技术中的一种来进行：浸渍、印刷、物理气相沉积、化学气相沉积、涂覆或胶合。

上述具体实施例是示意性地而非限制性地给出的。对于本领域技术人员，不背离本发明范围地改变前封装层5和背封装层7的厚度是很可行的。而且，本领域技术人员将能够在不背离本发明的情况下使用前层11、背板9、第二封装树脂73和玻璃纤维织物71的其它构成材料。类似地，本领域技术人员可在不背离本发明范围的情况下将本说明书中所述的各种具体聚烯烃以外的其它聚烯烃用于第一封装树脂53。

由于柔性层压板1包括第一封装树脂53(至少对于其前封装层5而言)，第一封装树脂53又包括如上所述的聚烯烃，因此，能够获得转换效率的损失得以防止并且随时间推移的物理完好性得以确保的这样的柔性层压板1。