CN217781043U - 一种封装胶膜及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本申请属于光伏技术领域。本申请公开了一种封装胶膜，包括高透膜层、白膜层和黑膜层；白膜层设于高透膜层的一侧，黑膜层设于白膜层远离高透膜层的一侧。本申请还公开了一种光伏组件，依次包括前层基板、前层封装胶膜、电池串、后层封装胶膜和后层基板，后层封装胶膜为上述封装胶膜。本申请应用于光伏技术领域，本申请中的封装胶膜保证组件的正反面外观一致，解决黑色双玻组件初始功率低、运行温度高、使用寿命短的问题，改善跟玻璃的粘结性能。

Description

一种封装胶膜及光伏组件

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种封装胶膜及光伏组件。

背景技术

随着光伏领域不断的发展，光伏建筑一体化(BIPV、BAPV如屋顶之类的)越来越受市场欢迎，有着巨大的市场前景。光伏建筑一体化是一种将太阳能发电产品集成到建筑上的技术，即将建筑物与光伏组件结合起来，使建筑物本省能够利用太阳能发电，以满足自身用电需求。

光伏建筑一体化对组件外观有个性化要求，在满足组件颜色多样性的同时，还要避免光污染。全黑组件在BIPV领域广受欢迎。目前黑色双玻组件可以通过在背层玻璃镀碳黑层实现。

但本申请人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

通过在背层玻璃镀碳黑层的黑色双玻组件存在初始功率低，运行温度高，使用寿命短的问题。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种封装胶膜，解决了双面电池双玻组件的PID 问题，保证光伏组件的发电效率，提高光电转化效率。

本申请实施例的一方面提供了一种封装胶膜，其包括高透膜层、白膜层和黑膜层；高透膜层在700-1100nm波长范围光的透光率大于55％，白膜层设于高透膜层的一侧，白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于85％，黑膜层设于白膜层远离高透膜层的一侧；封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％。

进一步地，封装胶膜还包括增反膜层，增反膜层设于高透膜层和白膜层之间，增反膜层的厚度为50-300μm。

进一步地，增反膜层为PET膜层，增反膜层400-700nm波长范围光的反射率大于等于90％。

进一步地，增反膜层与高透膜层之间设有上粘结层，增反膜层与白膜层之间设有下粘结层。

进一步地，上粘结层的厚度为1-20μm，下粘结层的厚度为1-10μm，上粘结层和下粘结层为白色或透明。

进一步地，上粘结层为氟树脂粘结层。

进一步地，白膜层具有泡孔结构的白膜层，白膜层中泡孔结构的孔径为 1-80μm。

进一步地，高透膜层为黑色高透膜层，高透膜层的厚度为60-300μm。

进一步地，高透膜层在400-700nm波长范围光的透光率小于等于2％。

本申请实施例的另一方面提供了一种光伏组件，包括前层基板、前层封装胶膜、电池串、后层封装胶膜、和后层基板，后层封装胶膜包括高透膜层、白膜层和黑膜层；高透膜层在700-1100nm波长范围光的透光率大于55％，白膜层设于高透膜层的一侧，白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于85％；黑膜层设于白膜层远离高透膜层的一侧；封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％；高透膜层贴合在电池串的表面。

本申请实施例中提供的多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本身申请中的封装胶膜，采用双面黑色结构设计，保证正反面外观一致，符合BIPV领域的需求；

2、本身申请中的封装胶膜，具有较高的反射率，760-1100nm可达到75％以上，对于组件功率增益效果明显，同时解决组件初始功率低、运行温度高、初始功率低的问题；

3、本身申请中的封装胶膜通过在黑色高透膜层和白膜层中间增设高反 PET或发泡白膜层，可以进一步提升红外波段反射率，同时解决双玻组件抗 PID问题。

附图说明

图1为本申请中封装胶膜的一种实现方式的剖面结构示意图；

图2为本申请中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；

图3为本申请中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；

图4为本申请中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；

图5为本申请中光伏组件的剖面结构示意图；

图6为对比例1中后层封装胶膜的剖面结构示意图。

图中：封装胶膜100，高透膜层11、白膜层12、黑膜层13、增反膜层 14、上粘结层15、下粘结层16；光伏组件200，前层基板21，前层封装胶膜 22，电池串23，后层封装胶膜24，后层基板25。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。下面将结合实施例来详细说明本申请。

本申请实施例解决全黑光伏组件初始功率低、运行温度高、使用寿命短的问题。本申请提出一种高反射黑膜双玻组件封装胶膜，在可见光-红外区具有较高的反射率。其应用于晶硅光伏组件中，不仅可以满足组件的功率增益效果和长期可靠性，还能大大降低组件运行温度高、初始功率低等问题。光伏建筑一体化对组件外观有一定需求，要求封装胶膜与电池片颜色相近且要避免光污染。这就使得黑色组件在光伏建筑领域得到广泛的发展。但通过在背层玻璃镀炭黑层的黑色双玻组件，相较于常规透明组件或瓷白组件，存在着初始功率偏低、运行温度高、使用寿命缩短的问题。这是由于炭黑层对全波段光均具有较强的吸收，而对于电池片可用的的近红外光的吸收会直接导致组件升温，这也使得电池片发电效率下降，进而低导致功率降低。

本申请实施例提供了一种如图1所示封装胶膜100，其由多层结构组成，包括高透膜层11、白膜层12、黑膜层13；其中高透膜层11在700-1100nm 波长范围光的透光率大于55％；白膜层12设于高透膜层11一侧，其在400- 1100nm波长范围光的反射率大于85％；黑膜层13设于白膜层12远离高透膜层11的一侧，黑膜层13可以为非预交联层，能够减少胶膜的生产工序，提高封装胶膜100的生产效率。未经交联处理可以保证黑膜层13的流动性和粘性，可以使封装胶膜100与后层基板更好的粘结在一起，从而保证光伏组件的机械强度和使用寿命。封装胶膜100在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％。

作为一种实施方式，如图2所示，封装胶膜100还包括增反膜层14，增反膜层14设于高透膜层11和白膜层12之间，厚度为50-300μm。光伏组件中存在着PID效应，PID效应(Potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减,是指当光伏组件的电极与边框之间存在较高的偏置电压时,玻璃中的阳离子出现离子迁移,附着在电池串表面,从而造成光伏组件功率下降的现象。由于增反膜层的阻隔作用，背层玻璃的碱金属离子难以迁移至双面电池的背面，夹层型封装胶膜100具有良好的抗PID功能。

作为一种实施方式，增反膜层14为PET膜层，增反膜层14在400-700nm 波长范围光的反射率大于等于90％。PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，其为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。其具有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3-5倍，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电绝缘性性能仍较好。增反膜层14具有高反射率，反射的光一部分直接反射到电池片背面进行光电转换，而另一部分是穿过电池片再被前层玻璃反射回来到电池片的正面从而被电池片利用，可以增加组件的转换效率。

作为一种实施方式，如图3所示，增反膜层14与高透膜层11之间设有上粘结层15，增反膜层14与白膜层12之间设有下粘结层16。上粘结层15 和下粘结层16提高了相邻层之间的粘结性能，保证在经过长时间使用后，增反膜层14与高透膜层11和增反膜层14与白膜层12不会因在水汽、氧气和高低温作用下加速降解或开裂而失去应有的支撑和保护作用，保证胶膜的耐久性。

作为一种实施方式，上粘结层15的厚度为1-20μm，下粘结层16的厚度为1-10μm。上粘结层15可以加强封装胶膜100耐紫外线性能，下粘结层16 提供粘性，上粘结层15和下粘结层16为白色或透明涂层。

作为一种实施方式，上粘结层15为氟树脂粘结层。氟树脂粘结层主要由氟碳树脂、填料、固化剂和助剂组成。氟碳树脂可以为聚单氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、单氟乙烯-乙烯基醚共聚物、单氟乙烯-乙烯酯共聚物、偏氟乙烯-乙烯醚、偏氟乙烯-乙烯酯、三氟氯乙烯-乙烯醚、三氟氯乙烯-乙烯酯、四氟乙烯-乙烯醚、四氟乙烯-乙烯酯中的一种或多种按照一定配比组成。氟树脂粘结层可以提高胶膜的阻隔性和耐候性。氟树脂中含有C-F键，而C-F键键能达到486kJ/mol，因此它具有优异的抗紫外线性能，特别是对波长200-400nm的紫外线辐照稳定，氟树脂放置户外10年甚至20 年也不会发生变脆和龟裂。氟树脂具有优异的介电性能，不受工作环境、温度、湿度和工作频率的影响，耐候性强，耐腐蚀性强，高温下也不与强酸、强碱和强氧化剂起作用。

作为一种实施方式，如图4所示，白膜层12是具有泡孔结构的白膜层，白膜层12中泡孔结构的孔径为1-80μm。白膜层12包括基体树脂和白色填料。其中基体树脂可以为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、茂金属催化乙烯-丁烯共聚物、茂金属催化乙烯-辛烯共聚物、茂金属催化乙烯-戊烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-甲基丙烯甲酯共聚物中的一种或多种，基体树脂优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚烯烃弹性体。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物也称EVA，属于极性材料，具有高透明度、卓越的耐紫外老化性能和优秀的耐湿热老化性能、极低的收缩率、较高的体积电阻率。EVA同时具有较高的粘着能力，可以适用于各种界面，包括玻璃、金属以及各种塑料。且EVA生产技术成熟，价格低廉。聚烯烃弹性体也称 POE，是采用茂金属催化剂的乙烯和α-烯烃实现原位聚合的热塑性弹性体，其可以包括上述的茂金属催化乙烯-丁烯共聚物、茂金属催化乙烯-辛烯共聚物和茂金属催化乙烯-戊烯共聚物等。POE具有优异的韧性又有良好的加工性，分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能。POE分子量分布窄，与聚烯烃相容性好。POE良好的流动性可改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔接痕强度。白色填料可以为钛白粉、滑石粉、二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、勃姆石、云母、高岭土、碳酸钙、硅灰石、氮化铝或氮化硼中的一种或多种，白色填料优选为钛白粉。钛白粉主要成分为二氧化钛，二氧化钛的相对密度小，同等质量的白色颜料，钛白粉的表面积最大，颜料体积最高。钛白粉是具有高折光指数，良好的化学稳定性、耐候性、白度，高消色力和遮盖力，且无毒无害。泡孔结构是通过发泡技术使材料整体布满无数互相连通或互不连通的泡孔。这种结构可以使材料具有更高的韧度、更高比强度、更小的密度以及更低的热导率低，并且化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，对酸、碱等化学药品有较强的耐受性。同时泡孔结构还能提升封装胶膜100的缓冲减震能力，减轻光伏组件在使用过程中受到的冲击，增进光伏组件的使用寿命。光会在泡孔中进行多次折射和反射，进而提升的光反射能力，从而提升夹层型封装胶膜100整体的反射率。泡孔结构中泡孔的孔径可以影响材料的强度、硬度、抗压能力和光反射率。在一定的孔径大小范围内，白膜层12中泡孔的孔径越小，光反射能力越强。黑膜层13 的组成基本与白膜层12的组成类似。黑膜层13组成与白膜层12组成的区别主要在于其中的填料不同，黑膜层13的填料为黑色填料，黑色填料可以为石墨、炭黑、富勒烯及其衍生物、耐晒染料、重氮染料、交链染料或含有络合金属的偶氮染料中的一种或多种。

作为一种实施方式，高透膜层11为黑色高透膜层，高透膜层11的厚度为60-300μm。黑色高透膜层包括基体树脂和黑色填料，其中基体树脂可以为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、茂金属催化乙烯丁烯共聚物、茂金属催化乙烯辛烯共聚物、茂金属催化乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物或乙烯甲基丙烯甲酯共聚物中的一种或多种，基体树脂优选为基体树脂优选为乙烯醋酸乙烯酯或茂金属催化乙烯辛烯共聚物。黑色填料可以为富勒烯及其衍生物、耐晒染料、重氮染料、交链染料或含有络合金属的偶氮染料中的一种或多种。黑色虽然更加美观且能有效避免光污染，但常规黑色颜料会吸收几乎所有的可见光，且对红外波段的光也具有很强的吸收能力，从而降低了电池对太阳光的利用率。同时，黑色较强的吸光能力会提升光伏组件的温度，降低发电功率。因此，普通黑色膜层并不适用。黑色高透膜层与普通黑色膜层相比，可以有效降低对红外波段光的吸收，使电池片可以利用白膜层或增反膜层的反射光线，从而提升电池片对光的利用率以及光伏组件的发电功率。

作为一种实施方式，高透膜层11在400-700nm波长范围光的透光率小于等于2％。高透膜层11的可见光透光率小于等于2％，可以保证高透膜层 11在视觉上呈现黑色，符合光伏建筑一体化对胶膜颜色的个性化需求。

作为一种实施方式，如图5所示，本申请还提供了一种光伏组件200，依次包括前层基板21、前层封装胶膜22、电池串23、后层封装胶膜24、后层基板25。后层封装胶膜24为如图1所示的上述封装胶膜100，位于电池串23的下方，后层基板25的上方，封装胶膜100的高透膜层11贴合在电池串23的表面，黑膜层13与后层基板25贴合。黑膜层13未经预交联处理，具有较好的流动性和粘性，可以增强与后层基板25的粘结能力，从而提升后层基板25对光伏组件200的支撑和保护作用。

下面结合实施例对本申请作进一步描述，但本申请的保护范围不仅局限于实施例。

实施例1：

如图1所示，一种封装胶膜100，由高透膜层11、白膜层12、黑膜层13 组成。其中高透膜层11厚度为100μm。白膜层12厚度为300μm，白膜层的反射率为90％，设于高透膜层11一侧。黑膜层13厚度为100μm，黑膜层13 设于白膜层12远离高透膜层11的一侧。其中高透膜层、白膜层和黑膜层的基体树脂均为茂金属催化乙烯丁烯共聚物。

实施例2

如图3所示，一种封装胶膜100，由高透膜层11、上粘结层15、增反膜层14、下粘结层16、白膜层12、黑膜层13构成。其中高透膜层11厚度为 100μm。上粘结层15厚度为10μm，设于高透膜层11一侧。增反膜层14为 PET膜层，厚度为100μm，设于上粘结层15远离高透膜层11的一侧。下粘结层16厚度为1μm，设于增反膜层14远离上粘结层15的一侧。白膜层12 厚度为300μm，设于下粘结层16远离增反膜层14的一侧。黑膜层13厚度为100μm，黑膜层13设于发泡白膜层12远离下粘结层16的一侧。其中高透膜层、白膜层和黑膜层的基体树脂均为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

实施例3

如图4所示，一种封装胶膜100，由高透膜层11、白膜层12、黑膜层13 组成。其中高透膜层11厚度为100μm。白膜层12为发泡白膜层，厚度为 300μm，白膜层的反射率为92％，设于高透膜层11一侧。黑膜层13厚度为 100μm，黑膜层13设于发泡白膜层12远离高透膜层11的一侧。其中高透膜层、白膜层和黑膜层的基体树脂均为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

对比例1

如图4所示，一种光伏组件200，依次包括前层基板21、前层封装胶膜 22、电池串23、后层封装胶膜24、后层基板25构成。具体的前层基板21采用光伏玻璃，前层封装胶膜22和后层封装胶膜均采用F406PS(杭州福斯特)，电池串23采用P-PERC电池串，后层基板15采用黑色的高反射率光伏玻璃。

对比例2

如图5所示，一种封装胶膜，由高透膜层和白膜层组成，白膜层12的厚度为300μm，白膜层的反射率为90％，高透膜层11的厚度为100μm。其中高透膜层和白膜层的基体树脂均为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。为避免高透膜层或白膜层在层压时上下流动，导致污染电池片、焊带或汇流条正面的现象，两层胶膜需均进行预交联处理。

一、性能测试：

对上述实施例1-3中的封装胶膜及对比例1-2中的光伏双玻组件进行性能测试。将上述实施例和对比例中的封装胶膜作为后层封装胶膜组装如图6 所示的光伏组件200，光伏组件200依次包括前层基板21、前层封装胶膜22、电池串23、后层封装胶膜24、和后层基板25，具体的前层基板21采用光伏玻璃，前层封装胶膜22采用F406PS(杭州福斯特)，电池串23采用P-PERC 电池串，后层封装胶膜24分别采用实施例和对比例中的封装胶膜100，后层基板25采用透明光伏玻璃。

1.反射率：

测试方法参照标准GB/T 29848《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜》中带积分球的有分光光度计方法。测试仪器：紫外可见光分光光度计；测试条件：400～1100nm和760nm～1200nm。

2.体积电阻率：

测试方法参照标准GB/T 31034《晶体硅太阳电池组件用绝缘背板》。试样尺寸：100mm*100mm；测试条件：测试电压1000V。

3.层间剥离强度：

测试方法参照标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。试样尺寸：200mm*15mm；拉伸速度：100mm/min。

4.胶膜与背板间剥离强度：

测试方法参照标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。试样尺寸：300mm*300mm；拉伸速度：100mm/min。

5.最大功率：

测试方法参照标准IEC61215《地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型》。样品尺寸：双面电池片，60片组件；试验条件：AM 1.5，辐照度1000W/m²， +25℃，50％RH。

6.PID测试：

测试方法参照标准IEC TS 2804-1。试验条件：+85℃，相对湿度85％； -1500V恒定直流电压，192h。

二、性能测试结果：

上述实施例1-3和对比例1-2封装胶膜性能测试结果如下表1中所示。

表1实施例性能测试结果

由表1中相关数据可以得知，本申请实施例1-3中的封装胶膜设置了具有较高红外反射性能的增反层，其针对红外波段的光具有具有更高的反射率，对760-1100nm波段光的反射率达75％以上，甚至可以达到80％以上，能够起到隔离红外光的功能，具有阻隔辐射交联的作用，能够避免封装胶膜中黑膜层及组件其他部分产生交联作用，保证良好的粘结性能，具有良好的抗剥离强度；同时由于增反层的隔离作用，使封装胶膜具有良好的PID功能，降低了光伏组件的功率衰减。同时，实施例1-3中封装胶膜中设置了黑膜层，保证组件正反面外观一致，更满足光伏建筑一体化需求。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种封装胶膜，其特征在于，包括：

高透膜层，所述高透膜层在700-1100nm波长范围光的透光率大于55％；

白膜层，设于所述高透膜层的一侧，所述白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于85％；

黑膜层，设于所述白膜层远离所述高透膜层的一侧；

所述封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％。

2.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于：

还包括增反膜层，所述增反膜层设于所述高透膜层和所述白膜层之间，所述增反膜层的厚度为50-300μm。

3.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于：

所述增反膜层为PET膜层，所述增反膜层400-700nm波长范围光的反射率大于等于90％。

4.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于：

所述增反膜层与所述高透膜层之间设有上粘结层，所述增反膜层与所述白膜层之间设有下粘结层。

5.根据权利要求4所述的封装胶膜，其特征在于：

所述上粘结层的厚度为1-20μm，所述下粘结层的厚度为1-10μm，所述上粘结层和所述下粘结层为白色或透明。

6.根据权利要求4所述的封装胶膜，其特征在于：

所述上粘结层为氟树脂粘结层。

7.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于：

所述白膜层为具有泡孔结构的白膜层，所述白膜层中所述泡孔结构的孔径为1-80μm。

8.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于：

所述高透膜层为黑色高透膜层，所述高透膜层的厚度为60-300μm。

9.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于：

所述高透膜层在400-700nm波长范围光的透光率小于等于2％。

10.一种光伏组件，包括前层基板、前层封装胶膜、电池串、后层封装胶膜、和后层基板，其特征在于；

所述后层封装胶膜包括：

高透膜层，所述高透膜层在700-1100nm波长范围光的透光率大于55％；

白膜层，设于所述高透膜层的一侧，所述白膜层在400-1100nm波长范围光的反射率大于85％；

黑膜层，设于所述白膜层远离高透膜层的一侧；

所述封装胶膜在760-1100nm波长范围光的反射率大于等于75％；所述高透膜层贴合在所述电池串的表面。

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