一种光重定向膜以及一种光伏模块的制作方法

1.本实用新型涉及光伏电池领域，更具体地，涉及一种光重定向膜以及设置有该光重定向膜的光伏模块。


背景技术：

2.本部分的内容仅提供了与本实用新型相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
3.随着可再生能源的开发与利用，太阳能作为重要的可再生能源而被充分利用。作为太阳能再生利用的一种方式，光伏电池(也称为太阳能电池)将太阳的光能转换为电能。在光伏电池的应用中，通常将多个光伏电池片组装成光伏模块，以提供较大的功率输出。在光伏模块中，往往存在光伏非活性区域，例如，光伏模块的相邻的光伏电池片之间的区域、光伏电池片周边的区域或者焊带覆盖光伏电池片的区域。在这些光伏非活性区域中，入射的太阳光不被吸收用于光伏转换。为了实现太阳能的充分利用以提高光伏模块的能量转换效率，通常在光伏模块的这些光伏非活性区域设置光重定向膜，将入射到这些光伏非活性区域的太阳光朝向光伏电池片重定向，从而进行光伏转换。在将光重定向膜设置在相邻的光伏电池片之间的一种光伏模块中，光重定向膜在光伏模块的厚度方向上设置在背板玻璃与光伏电池片之间。然而，由于背板玻璃通常并不具有紫外线防护功能，因此光重定向膜及其周围的密封剂会暴露于紫外线的照射，在经过一段时间的照射后，光重定向膜可能会变黄，影响光伏模块的外观，并且光重定向膜由于紫外线的照射可能出现老化，光重定向膜与背板玻璃之间的粘结强度以及光重定向膜与密封剂之间的粘结强度也会变弱，影响光伏模块的稳定性。
4.为此，期望的是提高光重定向膜的紫外线防护功能，改善光重定向膜的老化和黄化，以提高光伏模块的稳定性。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的在于提高光重定向膜的紫外线防护性能，以减少或避免由于紫外线照射引起的光重定向膜的老化和黄化问题。本实用新型的另一个目的在于提高光重定向膜的粘结性能，以提高稳定性。
6.本实用新型的一个方面在于提供一种光重定向膜，包括：电绝缘层；微结构反射层，微结构反射层设置在电绝缘层的第一侧表面；以及紫外线防护层，紫外线防护层设置在电绝缘层的与第一侧表面相反的第二侧表面。紫外线防护层包括第一紫外线防护层和第二紫外线防护层，并且第一紫外线防护层的紫外线透光率与粘结强度不同于第二紫外线防护层的紫外线透光率与粘结强度。
7.在一个实施方式中，第一紫外线防护层的厚度大于第二紫外线防护层的厚度，第一紫外线防护层的紫外线透光率低于第二紫外线防护层的紫外线透光率，并且第二紫外线防护层的粘结强度高于第一紫外线防护层的粘结强度。
8.在一个实施方式中，第一紫外线防护层设置在电绝缘层与第二紫外线防护层之间。
9.在一个实施方式中，微结构反射层包括微三棱柱层和反射层，微三棱柱层的各三棱柱的一个侧面设置在电绝缘层的第一侧表面上，反射层涂覆在微三棱柱层中的各三棱柱的另外两个侧面上。
10.在一个实施方式中，紫外线防护层还包括第三紫外线防护层，第三紫外线防护层与第二紫外线防护层由相同的材料制成，并且第一紫外线防护层设置在第二紫外线防护层与第三紫外线防护层之间。
11.在一个实施方式中，第三紫外线防护层和第二紫外线防护层具有相同的厚度。
12.本实用新型的另一方面在于提供一种光伏模块，光伏模块包括：前侧层；背板；多个光伏电池片，该多个光伏电池片并排地设置在前侧层与背板之间；以及密封胶，密封胶填充在前侧层与背板之间，以将该多个光伏电池片封装在前侧层与背板之间。光伏模块还包括根据本实用新型的光重定向膜，光重定向膜设置在相邻的光伏电池片之间的光伏非活性区域中，使得光重定向膜的微结构反射层朝向前侧层，并且光重定向膜构造成将从前侧层入射并照射到光重定向膜上的太阳光反射至所述多个光伏电池片。
13.在一个实施方式中，光重定向膜的第二紫外线防护层粘结至背板。
14.优选地，在该多个光伏电池的排列方向上，光重定向膜的尺寸大于相邻的光伏电池片之间的间隔。
15.在一个实施方式中，背板为玻璃板。
16.根据本实用新型的光重定向膜通过在电绝缘层的背面设置紫外线透光率以及粘结强度不同的第一紫外线防护层和第二紫外线防护层，能够明显提高光重定向膜的紫外线防护性能，并且能够提高光重定向膜的粘结性能，能够防止或者减缓由于紫外线照射而造成的光重定向膜的老化与黄化问题，并提高光重定向膜以及设置有该光重定向膜的光伏模块的稳定性。
附图说明
17.以下将参照附图仅以示例方式描述本实用新型的实施方式。在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示，并且附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的第一实施方式的光伏模块的局部剖面图；
19.图2示出了图1中所示的光伏模块的光重定向膜的示意性局部剖面图；
20.图3示出了具有不同含量的紫外线吸收剂的第一紫外线防护层的透光率的曲线图；以及
21.图4示出了根据本实用新型的第二实施方式的光重定向膜的示意性局部剖面图。
具体实施方式
22.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本实用新型及其应用和用途。应当理解，在所有附图中，相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本实用新型的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本实用新型各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本实用新
型的实施方式的相关细节或结构。
23.在本实用新型的各实施方式的描述中，所采用的与“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”相关的方位术语是以视图中的上、下、左、右、前、后的定向来描述的。
24.图1示出了根据本实用新型的第一实施方式的光伏模块1的局部剖面图。如图1所示，光伏模块1包括前侧层10、背板20以及并排地设置在前侧层10与背板20之间的多个光伏电池片。在图1中，示出了并排设置的第一光伏电池片c1和第二光伏电池片c2。前侧层10可以为玻璃板或石英板，可以透射太阳光。背板20可以为玻璃板或石英板，也可以透射太阳光。
25.在前侧层10与背板20之间的空间还设置有密封剂30。密封剂30围绕各光伏电池片，以将各光伏电池片封装在前侧层10与背板20之间，防止外界的水、气、灰尘等对光伏电池片造成腐蚀。密封剂30可以由合适的透光的、非导电的材料制成，例如可固化热固性材料、热固性含氟聚合物、丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、聚烯烃、热塑性聚氨酯、透明聚氯乙烯和离子聚合物等。在图1所示的示例中，密封剂30采用eva。
26.入射到前侧层10的外表面11的太阳光透过前侧层10和密封剂30并照射到第一光伏电池片c1以及第二光伏电池片c2上，进行光伏转换，将光能转换成电能。
27.第一光伏电池片c1与第二光伏电池片c2之间的区域为光伏模块1的光伏非活性区域，照射到该区域的太阳光未进行光伏转换。为了提高光伏模块1的能量转换效率，光伏模块1还设置有位于相邻的光伏电池片之间的光重定向膜。如图1所示，在第一光伏电池片c1与第二光伏电池片c2之间设置有光重定向膜40。通过在该光伏非活性区域设置光重定向膜40，透过前侧层10和密封剂30并照射到该光伏非活性区域中的光重定向膜40上的太阳光经光重定向膜40反射至前侧层10的后表面12，并经前侧层10的后表面12反射到第一光伏电池片c1或第二光伏电池片c2，如图1中的带箭头的线l1、l2所示，以进行光伏转换，从而提高了光伏模块1的能量转换效率。优选地，光重定向膜40的沿光伏电池片的排列方向(图1中的x方向)的尺寸设置成大于第一光伏电池片c1与第二光伏电池片c2之间的沿x方向的间隔，使得当沿光伏模块1的厚度方向y观察时，光重定向膜40与第一光伏电池片c1和第二光伏电池片c2交叠，从而能够将照射到第一光伏电池片c1与第二光伏电池片c2之间的光伏非活性区域的太阳光尽可能多地重定向至相应的第一光伏电池片c1或第二光伏电池片c2。
28.图2示出了光重定向膜40的示意性局部剖视图，示出了光重定向膜40的结构。如图2所示，光重定向膜40包括电绝缘层41、微结构反射层42以及紫外线防护层。电绝缘层41由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制成。微结构反射层42包括微三棱柱层421以及反射层422。微三棱柱层421设置在电绝缘层41的第一侧表面(图2中的上侧表面)，微三棱柱层421的各三棱柱的三个侧面中的一个侧面设置在电绝缘层41的第一侧表面上，使得各三棱柱平行于电绝缘层41的第一侧表面延伸。反射层422为涂覆在微三棱柱层421的各三棱柱的另外两个侧面上的涂层。反射层422可以由适于反射太阳光的各种材料制成，例如金属、无机材料或有机材料，以提供对入射到反射层422的太阳光的反射，并防止从前侧层10入射的太阳光照射到电绝缘层41(pet层)上。光重定向膜40的紫外线防护层设置在电绝缘层41的与第一侧表面相反的第二侧表面(图2中的下侧表面)，并且包括第一紫外线防护层43和第二紫外线防护层44。
29.第一紫外线防护层43为具有防紫外线功能的eva胶层。具体地，第一紫外线防护层43可以由eva与紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、偶联剂以及共交联剂按一定的百分比混合而制成。
30.在第一紫外线防护层43的一个示例中，eva可以采用韩华道达尔(total hanwha)公司的eva 280pv；紫外线吸收剂可以包含苯酮类紫外线吸收剂，该苯酮类紫外线吸收剂可以是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(uv 531)，例如，巴斯夫(basf)公司的uv 531；紫外线稳定剂可以采用巴斯夫(basf)公司的丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物(tinuvin 622)；偶联剂可以采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(kbm 503)，例如，可以采用信越(shin-etsu)公司的kbm 503；共交联剂可以采用沙多玛(sartomer)公司的三烯丙基异氰脲酸酯(taic)。另外，在第一紫外线防护层43中，还添加有苯并三唑类紫外线吸收剂，该苯并三唑类紫外线吸收剂可以是2-(2h-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚(tinuvin 329)或2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚(tinuvin 928)，例如，可以是巴斯夫(basf)公司的tinuvin 329或tinuvin 928。第一紫外线防护层43中的苯并三唑类紫外线吸收剂的质量百分比含量为2％至10％。通过在第一紫外线防护层43中添加苯并三唑类紫外线吸收剂，使得第一紫外线防护层43含有苯酮类紫外线吸收剂和苯并三唑类紫外线吸收剂两者，可以提高第一紫外线防护层43的紫外线防护性能。
31.在第一紫外线防护层43中添加苯并三唑类紫外线吸收剂(tinuvin 329或tinuvin 928)的过程中，苯并三唑类紫外线吸收剂的百分比含量的确定需兼顾提高紫外线吸收性能以及防止吸附剂颗粒过多而析出这两方面。以tinuvin 329为例，发明人对其含量与紫外线吸收性能的关系进行了试验。图3为具有不同百分比的tinuvin 329的第一紫外线防护层43的透光率的曲线图，示出了第一紫外线防护层43中的tinuvin 329的质量百分比含量与紫外线吸收性能的关系。图3的横轴表示波长，纵轴表示第一紫外线防护层43的光透过率，曲线a1表示tinuvin 329的含量为2％时的透光率，曲线a2表示tinuvin 329的含量为4％时的透光率，曲线a3表示tinuvin329的含量为6％时的透光率，曲线a4表示tinuvin 329的含量为8％时的透光率。从图3可以看出，tinuvin 329的含量越高，对于波长为250nm至380nm的紫外线的吸附性能越好，并且当tinuvin 329的含量为6％时，第一紫外线防护层43对于波长为250nm至380nm的紫外线已具有很好的吸附性能。然而，当tinuvin 329的含量超过6％时，紫外线吸收剂中的吸附剂颗粒由于过多而析出至胶层的表面，影响外观。因此，在第一紫外线防护层43的制备过程中，优选地，将苯并三唑类紫外线吸收剂的百分比含量设置在6％左右，以获得较佳的紫外线吸收性能，同时避免吸附剂颗粒析出而影响外观。
32.在第一紫外线防护层43的一个具体的制备示例中，以重量百分比计，第一紫外线防护层43可以通过将上述材料按下述比例混合后并挤出成型：90％的eva280pv、2％的uv 531、1％的tinuvin 622、6％的tinuvin 329或tinuvin 928、0.5％的kbm 503、0.5％的taic。在上述制备示例中，第一紫外线防护层43可以在130℃的温度下挤出成型。通过上述配比，第一紫外线防护层43的挤出温度较高，具有较好的紫外线吸收性能，紫外线透光率较低。通过设置第一紫外线防护层43，可以提高光重定向膜40的紫外线防护性能，防止紫外线照射到光重定向膜40的电绝缘层41(pet层)而造成光重定向膜40变黄以及老化的问题。
33.第二紫外线防护层44为具有防紫外线功能的eva胶层，第二紫外线防护层44含有
苯酮类紫外线吸收剂和过氧化物。第二紫外线防护层44中含有的苯酮类紫外线吸收剂可以与第一紫外线防护层43中的苯酮类紫外线吸收剂相同或者不同。在本示例中，第二紫外线防护层44可以具有与第一紫外线防护层43的类似的成分，区别仅在于，第二紫外线防护层44中添加有交联剂，但未另外添加苯并三唑类紫外线吸收剂。通过在第二紫外线防护层44中添加过氧化物作为交联剂，可以提高第二紫外线防护层44的粘结性能。第二紫外线防护层44中添加的过氧化物可以采用叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯(tbec)，例如，可以采用阿科玛(akema)公司的tbec。在第二紫外线防护层44的一个具体的制备示例中，以重量百分比计，第二紫外线防护层44可以通过将下述比例的材料混合后并挤出成型：95.4％的eva280pv、2％的uv 531、1％的tinuvin 622、0.6％的tbec、0.5％的kbm 503、0.5％的taic。通过上述配比，第二紫外线防护层44的挤出温度较低，具有较好的粘结性能。在上述制备示例中，第二紫外线防护层44可以在90℃的温度下挤出成型。通过设置第二紫外线防护层44，可以提高光重定向膜40的粘结性能。
34.第一紫外线防护层43的厚度大于第二紫外线防护层44的厚度，第一紫外线防护层43的紫外线透光率低于第二紫外线防护层44的紫外线透光率，并且第二紫外线防护层44的粘结强度高于第一紫外线防护层的粘结强度。在图2所示的示例中，电绝缘层41的厚度为35um，第一紫外线防护层43的厚度为40um，第二紫外线防护层44的厚度为35um。然而，本实用新型不限于此，电绝缘层41、第一紫外线防护层43以及第二紫外线防护层44也可以分别具有其他厚度。
35.以上介绍了根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40以及具有该光重定向膜40的光伏模块1。通过上述设置，可以在提高光重定向膜40的紫外线防护性能的同时，增强光重定向膜40的粘结性能，提高光伏模块1的稳定性。
36.在图2示出的本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40的示例中，具有较好的紫外线防护性能的第一紫外线防护层43设置在电绝缘层41与具有较高粘结性能的第二紫外线防护层44之间，第二紫外线防护层44位于面向背板20。通过这种设置，可以在提高光重定向膜40的紫外线防护性能的同时，增强光重定向膜40与背板20之间的粘结强度。然而，本实用新型不限于此，在根据本实用新型的光重定向膜的一个改型示例中，第二紫外线防护层44也可以设置在电绝缘层41与第一紫外线防护层44之间，使得第一紫外线防护层44面向背板20。该改型示例能够增强光重定向膜40的电绝缘层41、第一紫外线防护层43以及第二紫外线防护层44之间的粘结强度，能够提高光重定向膜的稳定性，仍能够在提高光重定向膜的紫外线防护性能的同时，增强光重定向膜以及设置有该光重定向膜的光伏模块的稳定性。
37.图4示出了根据本实用新型的第二实施方式的光重定向膜40a的示意性局部剖视图，示出了光重定向膜40a的结构。光重定向膜40a具有与根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40类似的结构，区别仅在于，光重定向膜40a的紫外线防护层具有三层紫外线防护层。在附图中，与根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40相同的部分用相同的附图标记表示，并且不再重复说明。在下文中，仅说明根据本实用新型的第二实施方式的光重定向膜40a与根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40之间的区别。
38.如图4所示，光重定向膜40a包括电绝缘层41、微结构反射层42以及紫外线防护层，该紫外线防护层包括第一紫外线防护层43、第二紫外线防护层44a以及第三紫外线防护层
45。在图4所示的示例中，第二紫外线防护层44a和第三紫外线防护层45为厚度和成分均相同的具有防紫外线功能的eva胶层，第一紫外线防护层43设置在第二紫外线防护层44a与第三紫外线防护层45之间。第三紫外线防护层45设置在电绝缘层41与第一紫外线防护层43之间，并且与两者粘结。第二紫外线防护层44a和第三紫外线防护层45的成分与根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40的第二紫外线防护层44的成分相同，均添加有作为交联剂的过氧化物(例如，tbec)，均具有较好的粘结性能，区别仅在于厚度不同。在图4所示的示例中，电绝缘层41的厚度为35um，第一紫外线防护层43的厚度为35um，第二紫外线防护层44a和第三紫外线防护层45均为20um。然而，本实用新型不限于此。在根据本实用新型的其他示例中，第二紫外线防护层44a和第三紫外线防护层45也可以具有不同的厚度，并且/或者具有不同种类或不同配比的紫外线吸收剂。
39.如上所述，由于第二紫外线防护层44a和第三紫外线防护层45均具有较好的粘结性能，并且第一紫外线防护层43具有较好的紫外线防护性能，因此，光重定向膜40a能够实现与根据本实用新型的第一实施方式的光重定向膜40类似的上述有益效果，并且能够实现光重定向膜的各层之间的较好粘结，以及光重定向膜与背板20以及密封剂30之间的较好粘结。
40.在此，已详细描述了根据本实用新型的光重定向膜和光伏模块的示例性实施方式，但是应该理解的是，本实用新型并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本实用新型的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本实用新型进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。