CN110682647A - 一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度；本发明中通过在下透明EVA层的下表面涂覆两层下转换材料，有效提高了光转换效率，同时可以降低每一层下转换材料中的转光剂的添加量，而且可以显著提高太阳能电池的输出功率，封装胶膜在400‑800nm波段内的透光率提高至96%，对电池效率具有显著增益。

Description

一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜
技术领域
本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜。
背景技术
现有的光伏组件用封装胶膜，为了提高封装胶膜的抗紫外老化性能，通常会在背板表面涂覆抗紫外线膜层，传统的抗紫外线膜层的材料主要为氟膜/聚酯膜/氟膜构成的多层复合膜，但是这种复合膜层在紫外线的照射下，容易分解，导致背板的性能下降从而造成组件失效。封装胶膜的透光率直接影响电池组件的光电转换效率，所以本发明中从降低光学损失、提高太阳光利用率的目的出发，设计一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种抗紫外老化性能强、光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，该封装胶膜还具有光学损失低、太阳光利用率高的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
进一步的，所述下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-氯、1,8-萘酰亚胺4-甲氧基、1,8-萘酰亚胺4-苯氧基中的一种或几种。
进一步的，所述下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06-0.08%。
进一步的，所述下转换材料选用稀土金属元素，具体选用铕与丙烯酸聚合物和溶胶-凝胶包覆的铕螯合物与丙烯酸聚合物中的一种。
进一步的，所述下转换材料中稀土金属元素的添加量为下转换材料的0.05-0.06%。
进一步的，所述光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
进一步的，所述上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为30-100μm、50-100μm，所述POE胶膜层的厚度为20-80μm。
进一步的，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂0.8-1.2份、咪唑类固化剂1.2-2.4份、抗氧化剂0.18-0.2份、改性填料10-20份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5份。
进一步的，所述改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土或石墨。
进一步的，所述抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.2-1.8:1。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明中通过在下透明EVA层的下表面涂覆两层下转换材料，有效提高了光转换效率，同时可以降低每一层下转换材料中的转光剂的添加量，而且可以显著提高太阳能电池的输出功率，封装胶膜在400-800nm波段内的透光率提高至96%，对电池效率具有显著增益。
本发明在上透明EVA层和下透明EVA层内设计一层POE胶膜层，可以降低封装胶膜的整体受热收缩率，从而提高封装胶膜的整体使用性能，同时在POE胶膜层的上表面设计若干连续的弧形，与现有的在胶膜表面设计若干锯齿结构相比，圆弧状的结构更有助于提高光的折射面积，从而显著提高封装胶膜对光的折射率，提高电池的光电转换效率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。本发明中通过在下透明EVA层的下表面涂覆两层下转换材料，有效提高了光转换效率，同时可以降低每一层下转换材料中的转光剂的添加量，而且可以显著提高太阳能电池的输出功率，封装胶膜在400-800nm波段内的透光率提高至96%，对电池效率具有显著增益。本发明在上透明EVA层和下透明EVA层内设计一层POE胶膜层，可以降低封装胶膜的整体受热收缩率，从而提高封装胶膜的整体使用性能，同时在POE胶膜层的上表面设计若干连续的弧形，与现有的在胶膜表面设计若干锯齿结构相比，圆弧状的结构更有助于提高光的折射面积，从而显著提高封装胶膜对光的折射率，提高电池的光电转换效率。
本发明中下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-氯、1,8-萘酰亚胺4-甲氧基、1,8-萘酰亚胺4-苯氧基中的一种或几种，优选为1,8-萘酰亚胺4-氯，1,8-萘酰亚胺4-氯由于氯原子的极性较大，所以1,8-萘酰亚胺4-氯具有较高的升华强度，而1,8-萘酰亚胺4-甲氧基、1,8-萘酰亚胺4-苯氧基则具有强烈的荧光性，可以提高胶膜的增白性能和耐光性能，延长胶膜的使用寿命。
本发明中下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06-0.08%，由于本发明中采用两层下转换材料，所以与现有技术相比，单层下转换材料中的添加量可以显著降低。
本发明中下转换材料选用稀土金属元素，具体选用铕与丙烯酸聚合物和溶胶-凝胶包覆的铕螯合物与丙烯酸聚合物中的一种，优选为溶胶-凝胶包覆的铕螯合物与丙烯酸聚合物。
本发明中下转换材料中稀土金属元素的添加量为下转换材料的0.05-0.06%，由于本发明中采用两层下转换材料，所以与现有技术相比，单层下转换材料中的添加量可以显著降低。
本发明中光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布，采用这样的结构，可以显著提高封装胶膜的对光的折射率，从而提高组件的光电转换效率。
本发明中上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为30-100μm、50-100μm，所述POE胶膜层的厚度为20-80μm。
本发明中上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂0.8-1.2份、咪唑类固化剂1.2-2.4份、抗氧化剂0.18-0.2份、改性填料10-20份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5份。
本发明中改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土或石墨。
本发明中抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.2-1.8:1。
本发明中的封装胶膜的制备方法为现有技术，本发明中不再赘述。
实施例1
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
其中，下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-氯、1,8-萘酰亚胺4-甲氧基。
其中，下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06%。
其中，光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为30μm、100μm，所述POE胶膜层的厚度为80μm。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂0.8份、咪唑类固化剂1.2份、抗氧化剂0.18份、改性填料10-20份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2份。
其中，改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土。
其中，抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.2:1。
实施例2
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
其中，下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-苯氧基。
其中，下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06%。
其中，光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为50μm、60μm，所述POE胶膜层的厚度为80μm。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂0.9份、咪唑类固化剂1.5份、抗氧化剂0.18份、改性填料12份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.3份。
其中，改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土。
其中，抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.3:1。
实施例3
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
其中，下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-甲氧基。
其中，下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06-0.08%。
其中，光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为100μm、50μm，所述POE胶膜层的厚度为20μm。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂1份、咪唑类固化剂1.8份、抗氧化剂0.19份、改性填料15份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.3份。
其中，改性填料选用阻燃树脂改性的石墨。
其中，抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.5:1。
实施例4
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
其中，下转换材料选用稀土金属元素，具体选用铕与丙烯酸聚合物。
其中，下转换材料中稀土金属元素的添加量为下转换材料的0.05%。
其中，光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为80μm、100μm，所述POE胶膜层的厚度为50μm。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂1份、咪唑类固化剂1.8份、抗氧化剂0.19份、改性填料16份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.4份。
其中，改性填料选用阻燃树脂改性的石墨。
其中，抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.6:1。
实施例5
一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
其中，下转换材料选用稀土金属元素，具体选用溶胶-凝胶包覆的铕螯合物与丙烯酸聚合物。
其中，下转换材料中稀土金属元素的添加量为下转换材料的0.06%。
其中，光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为100μm、100μm，所述POE胶膜层的厚度为80μm。
其中，上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂1.2份、咪唑类固化剂2.4份、抗氧化剂0.2份、改性填料20份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5份。
其中，改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土。
其中，抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.8:1。
本发明中通过在下透明EVA层的下表面涂覆两层下转换材料，有效提高了光转换效率，同时可以降低每一层下转换材料中的转光剂的添加量，而且可以显著提高太阳能电池的输出功率，封装胶膜在400-800nm波段内的透光率提高至96%，对电池效率具有显著增益。
本发明在上透明EVA层和下透明EVA层内设计一层POE胶膜层，可以降低封装胶膜的整体受热收缩率，从而提高封装胶膜的整体使用性能，同时在POE胶膜层的上表面设计若干连续的弧形，与现有的在胶膜表面设计若干锯齿结构相比，圆弧状的结构更有助于提高光的折射面积，从而显著提高封装胶膜对光的折射率，提高电池的光电转换效率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述封装胶膜从上到下包括上透明EVA层、POE胶膜层和下透明EVA层，所述下透明EVA层的下表面涂覆有两层下转换材料，所述POE胶膜层的上表面成波浪形，所述波浪形由若干连续的弧形面构成，所述上透明EVA层和下透明EVA层内填充有若干光扩散粒子，所述上透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度小于下透明EVA层内的光扩散粒子的分布密度。
2.根据权利要求1所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述下转换材料选用有机荧光染料，具体选用1,8-萘酰亚胺4-氯、1,8-萘酰亚胺4-甲氧基、1,8-萘酰亚胺4-苯氧基中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述下转换材料中有机荧光染料的添加量为下转换材料的0.06-0.08%。
4.根据权利要求1所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述下转换材料选用稀土金属元素，具体选用铕与丙烯酸聚合物和溶胶-凝胶包覆的铕螯合物与丙烯酸聚合物中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述下转换材料中稀土金属元素的添加量为下转换材料的0.05-0.06%。
6.根据权利要求1所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述光扩散粒子的粒径大小为12-20μm，所述光扩散粒子在上透明EVA层和下透明EVA层内均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述上透明EVA层和下透明EVA层的厚度分别为30-100μm、50-100μm，所述POE胶膜层的厚度为20-80μm。
8.根据权利要求1所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：上透明EVA层和下透明EVA层的质量份组成如下： EVA树脂100份、硅烷偶联剂0.8-1.2份、咪唑类固化剂1.2-2.4份、抗氧化剂0.18-0.2份、改性填料10-20份、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5份。
9.根据权利要求8所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述改性填料选用阻燃树脂改性的蒙脱土或石墨。
10.根据权利要求8所述的一种光电转换效率高的光伏组件用封装胶膜，其特征在于：所述抗氧剂选用邻羟基苯甲酸苯酯和2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑的混合物，其质量比为1.2-1.8:1。
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