CN111704866B - 抗pid封装胶膜及光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗PID封装胶膜及光伏组件。该抗PID封装胶膜包括基体胶膜层、绝缘层和导电层，绝缘层位于基体胶膜层的一侧表面上，绝缘层具有网格结构，网格结构包括网格线和由网格线围绕形成的多个镂空部，网格线具有与电池片的间隙相对应的结构；导电层包括多个导电部，各导电部一一对应填充设置在镂空部中，且导电部的体积电阻率小于100Ω·cm。该封装胶膜在实际装配时，导电部一一对应填充设置在镂空部中，使得装配完成后各电池片与各导电部结构相对应并一一对应设置，网格线则对应设置在电池片的缝隙下方。而电池片表面富集的或者经过胶膜的离子或电荷则能够通过各导电部导走，直接消除导致钝化层失效的电荷。

Description

抗PID封装胶膜及光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体而言，涉及一种抗PID封装胶膜及光伏组件。
背景技术
晶硅电池组件在正常服役期间会面临长期稳定性和可靠性的挑战，最终会造成功率的衰减。其中，电势诱导衰减(PID)相对来说比较严峻。对于常规的铝背场电池组件，业内普遍认为其电势诱导衰减的原因为金属钠离子的迁移所致，因此，可通过增强封装胶膜的致密性来阻隔钠离子的迁移，从而降低组件PID失效风险。近些年来，双面电池逐渐成为趋势，尤其是双面PERC电池，其背面的PID衰减对封装胶膜提出更大的挑战。常规的抗PID胶膜已经不能满足目前双面PERC电池组件的需求。双面PERC电池背面AlOx的钝化是其高效率的关键，但在电势诱导下，背面会富集正电荷，中和AlOx的负电荷，造成钝化失效。因此，需要开发一种封装胶膜，能够有效的解决电荷的富集问题。
目前，抗PID的胶膜普遍采用在基体树脂中添加离子或电荷捕捉剂的方法，使得相关离子或电荷在迁移过程中被捕获而无法到达电池表面(背面)，从而阻止电荷在电池表面的积累。但相关材料的选择并不那么容易，不仅需要有离子捕获能力，而且需要关注与基体树脂的相容性、对基体树脂透光率的影响以及对基体树脂老化性能的影响。同时，在胶膜中掺入相关离子或电荷捕捉剂，只能捕获迁移至胶膜内的离子或电荷，对于那些残留在电池表面或者大量经过胶膜的离子或电荷，并不捕获或者捕获能力有限，不够完全。
基于以上原因，有必要提供一种对残留在电池片表面或者大量经过胶膜的离子或电荷具有更好处理效果的抗PID封装胶膜。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗PID封装胶膜及光伏组件，以解决现有技术中残留在电池片表面或者大量经过胶膜的离子或电荷对光伏组件造成的PID问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种抗PID封装胶膜，其包括：基体胶膜层；绝缘层，位于基体胶膜层的一侧表面上，绝缘层具有网格结构，网格结构包括网格线和由网格线围绕形成的多个镂空部，网格线具有与电池片的间隙相对应的结构；导电层，包括多个导电部，各导电部一一对应填充设置在镂空部中，且导电部的体积电阻率小于100Ω·cm。
进一步地，网格线的宽度大于电池片之间间隙的宽度。
进一步地，导电部远离基体胶膜层一侧的表面具有与电池片表面相适配的形状，且导电部远离基体胶膜层一侧的表面边缘与绝缘层表面平齐。
进一步地，导电层的厚度为5～50μm。
进一步地，导电层包括树脂基材和分散在树脂基材中的导电填料。
进一步地，导电填料为碳纳米管、纳米银粉、纳米银线、银包铜颗粒、银包镍颗粒中的一种或多种。
进一步地，导电填料的重量为树脂基材重量的0.5～20％。
进一步地，绝缘层和基体胶膜层的材料分别相互独立地选自EVA、POE、PVB中的一种或多种。
进一步地，绝缘层和基体胶膜层为一体化结构。
根据本发明的另一方面，还提供了一种光伏组件，包括封装胶膜和电池片，其中，封装胶膜为上述抗PID封装胶膜，抗PID封装胶膜中的绝缘层中的网格线与电池片的间隙对应设置。
本发明提供了一种抗PID封装胶膜，其包括基体胶膜层、绝缘层、导电层，绝缘层位于基体胶膜层的一侧表面上，绝缘层具有网格结构，网格结构包括网格线和由网格线围绕形成的多个镂空部，网格线具有与电池片的间隙相对应的结构，导电层包括多个导电部，各导电部一一对应填充设置在镂空部中，且导电部的体积电阻率小于100Ω·cm。该封装胶膜在实际装配时，将和绝缘层与光伏组件中的电池片接触设置，因网格线具有与电池片之间的间隙相对应的结构，导电部一一对应填充设置在镂空部中，使得装配完成后各电池片与各导电部结构相对应并一一对应设置，网格线则对应设置在电池片的缝隙下方以对各导电部及各电池片之间进行形成绝缘。而电池片表面富集的或者经过胶膜的离子或电荷则能够通过各导电部导走，直接消除导致钝化层失效的电荷，从而能够在不影响光伏组件其余性能的同时更有效改善其PID问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施例的抗PID封装胶膜的结构示意图；
图2示出了根据本发明另一种实施例的抗PID封装胶膜的结构示意图；
图3示出了图1所示的抗PID封装胶膜的俯视图；
图4示出了本发明一种实施例的光伏组件的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、封装胶膜；2、电池片；10、基体胶膜层；20、绝缘层；30、导电层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如本发明背景技术部分所描述的，现有技术中残留在电池片表面或者大量经过胶膜的离子或电荷对光伏组件造成了严重的PID问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种抗PID封装胶膜，如图1、2所示，该抗PID封装胶膜包括基体胶膜层10、绝缘层20和导电层30，绝缘层20位于基体胶膜层10的一侧表面上，如图3所示，绝缘层20具有网格结构，网格结构包括网格线和由网格线围绕形成的多个镂空部，网格线具有与电池片的间隙相对应的结构；导电层30包括多个导电部，各导电部一一对应填充设置在镂空部中，且导电部的体积电阻率小于100Ω·cm。
本发明提供的封装胶膜在实际装配时，将和绝缘层与光伏组件中的电池片接触设置，因网格线具有与电池片之间的间隙相对应的结构，导电部一一对应填充设置在镂空部中，使得装配完成后各电池片与各导电部结构相对应并一一对应设置，网格线则对应设置在电池片的缝隙下方以对各导电部及各电池片之间进行形成绝缘。而电池片表面富集的或者经过胶膜的离子或电荷则能够通过各导电部导走，直接消除导致钝化层失效的电荷，从而能够在不影响光伏组件其余性能的同时更有效改善其PID问题。具体的电荷或离子的导走机理如下：电池片表面有能够导电的细栅线和主栅线，而所有栅线与栅线之间的区域表面是不导电的，一旦有电荷富集在该表面，就会形成电场，从而影响电池的钝化效果，造成PID衰减。本发明的导电层主要是将这些处于电池片表面非导电区域的电荷通过胶膜表面的导电层横向迁移到栅线处，最终通过栅线将电荷导走。
为了进一步防止电池片之间短路问题，在一种优选的实施方式中，网格线的宽度大于电池片之间间隙的宽度。这样有利于进一步提高封装胶膜的可靠性。更优选地，导电部远离基体胶膜层10一侧的表面具有与电池片表面相适配的形状，且导电部远离基体胶膜层10一侧的表面边缘与绝缘层20表面平齐。这样能够增加导电部与电池片表面的接触面积，从而更有利于导出电池片表面的离子或电荷，以进一步改善PID效应。
出于更好地兼顾抗PID性能和透光性的目的，在一种优选的实施方式中，导电层30的厚度为5～50μm。
上述导电层采用的材料只要能够满足体积电阻率小于100Ω·cm以及透明性要求即可，在一种优选的实施方式中，导电层30包括树脂基材和分散在树脂基材中的导电填料；优选地，导电填料的重量为树脂基材重量的0.5～20％。更优选地，导电填料为碳纳米管、纳米银粉、纳米银线、银包铜颗粒、银包镍颗粒中的一种或多种。上述几种导电填料具有较高的电导率，能够在较少用量的基础上保证导电层的体积电阻率较小，同时有助于提高整体封装胶膜的透光率。更优选地，树脂基材为丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中，绝缘层20和基体胶膜层10的材料分别相互独立地选自EVA、POE、PVB中的一种或多种。
上述绝缘层20和基体胶膜层10可以如图1所示那样，分别为两个层，制备过程中可以分别制作，比如：基体胶膜层10挤出流延成型，绝缘层20和导电层30均采用丝网印刷、喷墨打印、凹版印刷、涂布等工艺设置于基体胶膜层10上的固定区域，呈网格状，网格内部为导电层30的各导电部，网格线上为绝缘层。
当然，也可以如图2所示，绝缘层20和基体胶膜层10为一体化结构，制备过程中可以整体制作，比如：基体胶膜层10和绝缘层20采用同一材料同时挤出流延成型，花辊设置固定花纹，对应于电池片尺寸，使得绝缘层20对应于电池片区域呈凹陷结构，凹陷深度5～50微米，导电层30采用丝网印刷、喷墨打印、凹版印刷、涂布等工艺设置于各凹陷区域，保证层压后，抗PID层无外溢。
根据本发明的另一方面，进一步提供了一种光伏组件，如图4所示，其包括封装胶膜1和电池片2，且封装胶膜1为上述的抗PID封装胶膜，抗PID封装胶膜中的绝缘层20中的网格线与电池片2的间隙对应设置。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
制备如图1所示的光伏组件，其包括封装胶膜和电池片，具体制备工艺如下：
绝缘层和基体胶膜层为一体化结构，基体胶膜层(厚度500微米)和绝缘层(厚度30微米)采用同一材料同时挤出流延成型，花辊设置固定花纹，对应于电池片尺寸，使得绝缘层对应于电池片区域呈凹陷结构，凹陷深度30微米，导电层采用丝网印刷工艺将导电层基体树脂和导电填料的混合料设置于各凹陷区域，保证层压后，抗PID层无外溢。
各层材料和性能结果见表1。
实施例2
制备工艺同实施例1，部分材料不同，和性能结果见表1。
实施例3
制备工艺同实施例1，部分材料不同，和性能结果见表1。
实施例4
制备工艺同实施例，不同之处在于：绝缘层和基体胶膜层为非一体化结构，基体胶膜层先流延成膜，绝缘层和导电层分别采用丝网印刷工艺设置于基体胶膜层上。还有部分材料不同，和性能结果见表1。
实施例5
制备工艺同实施例，不同之处在于：绝缘层和基体胶膜层为非一体化结构，基体胶膜层先流延成膜，绝缘层和导电层分别采用丝网印刷工艺设置于基体胶膜层上。还有部分材料不同，和性能结果见表1。
对比例1
封装胶膜仅为一层EVA胶膜，性能见表1。
对比例2
封装胶膜仅为一层POE胶膜，性能见表1。
性能表征：对实施例1至5及对比例1至2中制作的光伏组件(双面PERC组件)进行功率测试(背面功率)，随后进行PID试验，PID192小时后，测试功率并与初始功率对比，计算衰减率。PID试验依据IEC TS 2804-1：2015进行测试，测试条件加严到85℃，85％RH，外加负1500V恒定直流电压。各实施例和对比例结果如下：
表1
Figure BDA0002560806540000051
Figure BDA0002560806540000061
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗PID封装胶膜，其特征在于，包括：
基体胶膜层(10)；
绝缘层(20)，位于所述基体胶膜层(10)的一侧表面上，所述绝缘层(20)具有网格结构，所述网格结构包括网格线和由所述网格线围绕形成的多个镂空部，所述网格线具有与电池片的间隙相对应的结构，且所述网格线的宽度大于所述电池片之间间隙的宽度；
导电层(30)，包括多个导电部，各所述导电部一一对应填充设置在所述镂空部中，且所述导电部的体积电阻率小于100Ω·cm。
2.根据权利要求1所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述导电部远离所述基体胶膜层(10)一侧的表面具有与所述电池片表面相适配的形状，且所述导电部远离所述基体胶膜层(10)一侧的表面边缘与所述绝缘层(20)表面平齐。
3.根据权利要求1或2所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述导电层(30)的厚度为5～50μm。
4.根据权利要求1或2所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述导电层(30)包括树脂基材和分散在所述树脂基材中的导电填料。
5.根据权利要求4所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述导电填料为碳纳米管、纳米银粉、纳米银线、银包铜颗粒、银包镍颗粒中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述导电填料的重量为所述树脂基材重量的0.5～20％。
7.根据权利要求1或2所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述绝缘层(20)和所述基体胶膜层(10)的材料分别相互独立地选自EVA、POE、PVB中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的抗PID封装胶膜，其特征在于，所述绝缘层(20)和所述基体胶膜层(10)为一体化结构。
9.一种光伏组件，包括封装胶膜(1)和电池片(2)，其特征在于，所述封装胶膜(1)为权利要求1至8中任一项所述的抗PID封装胶膜，所述抗PID封装胶膜中的绝缘层(20)中的网格线与所述电池片(2)的间隙对应设置。
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