一种封装胶膜及其制作方法、光伏组件与流程

1.本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种封装胶膜及其制作方法、光伏组件。


背景技术：

2.在温湿条件下，光伏组件的封装胶膜容易水解产生醋酸，醋酸会腐蚀光伏组件的玻璃析出钠离子。在电池片与玻璃之间存在负偏压的情况下，钠离子从玻璃迀移到电池片表面，会造成电池片性能衰减，这一现象是电位诱导衰减(pid)产生的主要原因。现有技术中，虽然可以在封装胶膜中掺杂抗pid材料，但是，抗pid成分与封装胶膜材料搅拌混合过程，容易出现抗pid成分在封装胶膜中分布不均匀，进而导致封装胶膜的抗pid性能不均匀，光伏组件内部电池片抗pid性能不均衡的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种封装胶膜及其制作方法、光伏组件，以提高封装胶膜抗pid性能的均匀性。
4.第一方面，本发明提供一种封装胶膜。该封装胶膜应用于光伏组件，封装胶膜包括第一胶膜层和抗pid层，抗pid层涂覆于第一胶膜层上。
5.采用上述技术方案时，应用于光伏组件的封装胶膜包括第一胶膜层和抗pid层。由于抗pid层涂覆在第一胶膜层上，可以利用涂覆过工艺，较容易的将抗pid层所含有的抗pid组分均匀的分散在第一胶膜层表面，在此基础上，可以制作抗pid性能均匀的封装胶膜，从而可以提高使用该封装胶膜的光伏组件的抗pid性能，提高光伏组件的性能。并且，现有技术中，抗pid层设在玻璃上，在玻璃的储存环境中，容易出现的玻璃互相吸附、抗pid层吸附灰尘等问题。相比于这种情况，抗pid层涂覆在第一胶膜层上时，第一胶膜层和抗pid层均具有一定的粘性，其与第一胶膜层性质相近，存储条件相似。在第一胶膜层的储存环境中，可以减少抗pid层受到污染的几率，提高封装胶膜抗pid性能的稳定性并降低储存成本。与此同时，抗pid层与第一胶膜层的材料性质接近。当抗pid层涂覆到第一胶膜层上时，由于两者均具有一定的粘性，使得抗pid层可以较牢固的附着在第一胶膜层上，确保抗pid性能的稳定性。另外，即使封装胶膜制作完成，也可以在其上再次涂覆抗pid层，从而对封装胶膜的抗pid性能进行局部提升。综上可知，本发明的封装胶膜可以在提高其抗pid性能均匀性，确保抗pid性能的稳定性的同时，能够对抗pid性能进行局部提升。
6.在一些实现方式中，上述涂覆的方式为喷涂。此时，可以利用喷涂设备，针对第一胶膜层的各个部分进行不同程度的喷涂，便于调整抗pid层在第一胶膜层上的分布，提高封装胶膜的抗pid性能的均匀性。并且，可以通过调节喷涂压力，调节抗pid层在第一胶膜层上的附着力，提高抗pid层和第一胶膜层的结合强度。
7.在一些实现方式中，上述涂覆的方式为空气辅助无气喷涂或者空气喷涂。当采用空气辅助无气喷涂工艺时，雾化颗粒较小，可以提高抗pid层材料的雾化效果，进一步提高喷涂抗pid层的均匀性。空气喷涂不仅适于喷涂具有一定粘度的抗pid层材料，还可以较好
将抗pid层材料形成颗粒细小的胶雾，从而可以在第一胶膜层上形成细腻均匀的抗pid层。
8.在一些实现方式中，上述抗pid层的涂覆材料包括单体和抗pid组分，单体与抗pid组分的质量比为100:(4
‑
25)；其中，单体包括二甲亚砜、四氢呋喃、丙烯酸酯、乙二醇、乙酸丁酯中的一种或几种；抗pid组分包括金属氧化物、金属硫化物、含有第iv a族元素的复合物中的一种或多种。当单体和抗pid组分的质量比在该范围内时，抗pid组分在单体中可以联结起来形成阻隔网，有效的阻挡离子迁移，使得封装胶膜具有较好的抗pid性能。当单体为上述材料时，可以为抗pid层材料提供适当的粘度，一方面可以使抗pid层较为牢固的粘附在第一胶膜层上，另一方面可以使抗pid层材料较好的雾化，便于实现抗pid层的均匀喷涂。当上述抗pid组分与单体结合时，具有较好的绝缘性能和抑制离子迁移作用的抗pid组分，可以较容易的分散在单体中，使抗pid组分形成离子阻隔网，提高抗pid性能。
9.在一些实现方式中，上述抗pid组分包括二氧化钛、铟锡氧化物、掺铝氧化锌、氧化铜、氧化铬、五氧化二钒、三氧化二铁、硫化镉、硫化锡、硫化铅、四硫化二铟合镉、硫铜锡锌矿、碳纳米管、氮化镓、碳化硅、硒化锌、二氧化硅中的一种或多种。这些特定的pid组分，可以较好的与单体进行结合，发挥较好的抑制离子迁移的作用。
10.在一些实现方式中，上述单体与抗pid组分的质量比为100:7，抗pid组分的粒径小于或等于600nm；抗pid层的厚度为10nm～700nm。此时，在该质量比，单体与抗pid组分之间可以实现最佳配合，使封装胶膜具有较好的抗pid性能。抗pid组分的粒径较小，有利于提高封装胶膜的透光性，并且方便抗pid层的材料形成较细的喷涂雾料，有利于均匀喷涂。该厚度的抗pid层，不仅也确保封装胶膜具有较好的透光性，而且确保封装胶膜具有较好的抗pid作用。
11.在一些实现方式中，上述封装胶膜还包括第二胶膜层，抗pid层位于第一胶膜层和第二胶膜层之间。此时，可以避免抗pid层暴露于空气中，可以确保抗pid层性能的稳定性。并且，两层胶膜层可以提高抗pid层的粘附牢固性，提高封装胶膜稳定性。第一胶膜层和第二胶膜层的厚度均为900μm以下。此时，可以保证封装胶膜的透光率。
12.第二方面，本发明提供一种光伏组件。该光伏组件包括第一方面或第一方面任一实现方式所描述的封装胶膜。
13.第二方面提供的光伏组件的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方式所描述的封装胶膜的有益效果，在此不再赘言。
14.在一些实现方式中，上述光伏组件还包括电池串组和玻璃盖板，当光伏组件封装胶膜包括第一胶膜层和抗pid层，电池串组与第一胶膜层接触，抗pid层与玻璃盖板接触；或电池串组与抗pid层接触，第一胶膜层与玻璃盖板接触；当光伏组件封装胶膜包括第一胶膜层、抗pid层和第二胶膜层时，电池串组与第一胶膜接触，玻璃盖板与第二胶膜层接触。当抗pid层与玻璃盖板接触时，不仅可以起到阻挡离子迁移的作用，而且可以避免对电池串组的不利影响。
15.第三方面，本发明提供一种封装胶膜的制作方法。该封装胶膜的制作方法包括：
16.提供第一胶膜层；
17.在第一胶膜层上涂覆抗pid层。
18.第三方面提供的封装胶膜的制作方法的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方式所描述的封装胶膜的有益效果，在此不再赘言。
19.在一些实现方式中，在第一胶膜层上涂覆抗pid层包括：用紫外线照射抗pid层。
20.在一些实现方式中，在第一胶膜层上涂覆抗pid层后，封装胶膜的制作方法还包括：确定封装胶膜的抗pid性能低于限定条件，在第一胶膜层上再次涂覆抗pid层。此时，可以在第一胶膜层上，采用多次喷涂或局部补涂等方式，提高抗pid层的均匀性和抗pid性能。与此同时，也便于对封装胶膜进行局部抗pid性能的提升和个性化抗pid性能设置。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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：
22.图1为本发明实施例提供的封装胶膜的结构示意图一；
23.图2为本发明实施例提供的封装胶膜的结构示意图二。
24.附图标记：
25.图1～图2中，11
‑
第一胶膜层，12
‑
抗pid层，13
‑
第二胶膜层。
具体实施方式
26.为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
29.本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
30.本发明实施例提供一种封装胶膜。该封装胶膜应用于光伏组件，封装胶膜包括第一胶膜层11和抗pid层12，抗pid层12涂覆于第一胶膜层11上。
31.基于上述封装胶膜可知，应用于光伏组件的封装胶膜包括第一胶膜层11和抗pid层12。由于抗pid层12涂覆在第一胶膜层11上，可以利用涂覆工艺，较容易的将抗pid层12所含有的抗pid组分均匀的分散涂覆在第一胶膜层11表面，在此基础上，可以制作抗pid性能
均匀的封装胶膜，从而可以提高使用该封装胶膜的光伏组件的抗pid性能，提高光伏组件的性能。并且，现有技术中，抗pid层12设在玻璃上，在玻璃的储存环境中，容易出现的玻璃互相吸附、抗pid层12吸附灰尘等问题。相比于这种情况，抗pid层12涂覆在第一胶膜层11上时，第一胶膜层11和抗pid层12均具有一定的粘性，其与第一胶膜层11性质相近，存储条件相似。在第一胶膜层11的储存环境中，可以减少抗pid层12受到污染的几率，提高封装胶膜抗pid性能的稳定性并降低储存成本。与此同时，抗pid层12与第一胶膜层11的材料性质接近。当抗pid层12涂覆到第一胶膜层11上时，由于两者均具有一定的粘性，使得抗pid层12可以较牢固的附着在第一胶膜层11上，确保抗pid性能的稳定性。另外，即使封装胶膜制作完成，也可以在其上再次涂覆抗pid层12，从而对封装胶膜的抗pid性能进行局部提升。综上可知，本发明实施例的封装胶膜可以在提高其抗pid性能均匀性，确保抗pid性能的稳定性的同时，能够对抗pid性能进行局部提升。
32.上述涂覆的方式可以为喷涂、印刷、刮涂等。优选的，涂覆的方式为喷涂。喷涂，是指通过喷枪或碟式雾化器等设备，借助压力或离心力，将原材料分散成均匀而微细的雾滴，并施涂于被涂物表面的方法。喷涂时可以利用喷涂设备，针对第一胶膜层11的各个部分进行不同程度的喷涂，便于调整抗pid层12在第一胶膜层11上的分布，提高封装胶膜的抗pid性能的均匀性。并且，可以通过调节喷涂压力，调节抗pid层12在第一胶膜层11上的附着力，提高抗pid层12和第一胶膜层11的结合强度。
33.在实际应用中，涂覆的方式可以为空气辅助无气喷涂或者空气喷涂。当采用空气辅助无气喷涂工艺时，雾化颗粒较小，可以提高抗pid层12材料的雾化效果，进一步提高喷涂抗pid层12的均匀性。空气喷涂，不仅适于喷涂具有一定粘度的抗pid层12材料，还可以较好将抗pid层12材料形成颗粒细小的胶雾，从而可以在第一胶膜层11上形成细腻均匀的抗pid层12。
34.上述抗pid层12可以涂覆于第一胶膜层11的一面，也可以涂覆于第一胶膜层11的两面上。抗pid层12的涂覆材料包括单体和抗pid组分。单体与抗pid组分的质量比为100:(4
‑
25)。例如，单体与抗pid组分的质量比可以为100:4、100:6、100:9、100:10、100:12、100:15、100:18、100:20、100:21、100::23、100:25等。当单体和抗pid组分的质量比在该范围内时，抗pid组分在单体中可以联结起来形成阻隔网，有效的阻挡离子迁移，使得封装胶膜具有较好的抗pid性能。优选的，上述单体与抗pid组分的质量比可以为100:7，在该质量比，单体与抗pid组分之间可以实现最佳配合，使封装胶膜具有较好的抗pid性能。
35.上述单体可以包括二甲亚砜、四氢呋喃、丙烯酸酯、乙二醇、乙酸丁酯中的一种或几种。抗pid组分可以包括金属氧化物、金属硫化物、含有第iv a族元素的复合物中的一种或多种。这些单体可以为抗pid层12的涂覆材料提供适当的粘度，一方面可以使抗pid层12较为牢固的粘附在第一胶膜层11上，另一方面可以使抗pid层12的附图材料较好的雾化，便于实现抗pid层12的均匀喷涂。当上述抗pid组分与单体结合时，具有较好的绝缘性能和抑制离子迁移作用的抗pid组分，可以较容易的分散在单体中，使抗pid组分形成离子阻隔网，提高抗pid性能。
36.具体的，上述抗pid组分可以包括二氧化钛、铟锡氧化物、掺铝氧化锌、氧化铜、氧化铬、五氧化二钒、三氧化二铁、硫化镉、硫化锡、硫化铅、四硫化二铟合镉、硫铜锡锌矿、碳纳米管、氮化镓、碳化硅、硒化锌、二氧化硅中的一种或多种。这些特定的pid组分，可以较好
的与单体进行结合，发挥较好的抑制离子迁移的作用。
37.抗pid组分的粒径可以小于或等于600nm。例如，抗pid组分的粒径可以为600nm、590nm、570nm、540nm、500nm、450nm、420nm、400nm、300nm、200nm、100nm、50nm等。此时，抗pid组分的粒径较小，有利于提高封装胶膜的透光性，并且方便抗pid层12的涂覆材料形成较细的喷涂雾料，有利于均匀喷涂。
38.抗pid层12的厚度可以为10nm～700nm。例如，抗pid层12的厚度可以为10nm、70nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm等。该厚度的抗pid层12，不仅也确保封装胶膜具有较好的透光性，而且确保封装胶膜具有较好的抗pid作用。
39.上述封装胶膜还包括第二胶膜层13，抗pid层12位于第一胶膜层11和第二胶膜层13之间。此时，可以避免抗pid层12暴露于空气中，可以确保抗pid层12性能的稳定性。并且，两层胶膜层可以提高抗pid层12的粘附牢固性，提高封装胶膜稳定性。第一胶膜层11和第二胶膜层13的厚度均为900μm以下。例如，胶膜层的厚度可以为900μm、800μm、750μm、700μm、600μm、500μm、300μm、100μm、50μm、30μm等。此时，可以保证封装胶膜的透光率。
40.第一胶膜层11和第二胶膜层13材料可以相同，也可以不同。胶膜层(第一胶膜层11、第二胶膜层13、第一胶膜层11和第二胶膜层13)的材料包括基体树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、抗氧剂和偶联剂。基体树脂由乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物、乙烯
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α烯烃共聚物、乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛中的任意一种或多种按照任意配比组成。基体树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、抗氧剂和偶联剂的质量比为100:(0.01～2):(0.1～10):(0.01～5):(0.05～5):(0.1～1)。
41.本发明实施例提供一种光伏组件。该光伏组件包括上述的封装胶膜。该光伏组件的有益效果，可以参考上述的封装胶膜的有益效果，在此不再赘言。
42.上述光伏组件还包括电池串组和玻璃盖板，当光伏组件封装胶膜包括第一胶膜层11和抗pid层12，电池串组与第一胶膜层11接触，抗pid层12与玻璃盖板接触；或电池串组与抗pid层12接触，第一胶膜层11与玻璃盖板接触。当抗pid层12与玻璃盖板接触时，不仅可以起到阻挡离子迁移的作用，而且可以避免对电池串组的不利影响。
43.当光伏组件封装胶膜包括第一胶膜层11、抗pid层12和第二胶膜层13时，电池串组与第一胶膜接触，玻璃盖板与第二胶膜层13接触。
44.本发明实施例还提供一种封装胶膜的制作方法。该封装胶膜的制作方法包括：
45.步骤s100：提供第一胶膜层11。该第一胶膜层11可以通过购买的方式获得，也可以自行制备。第一胶膜层11的制作方法包括：将基体树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、抗氧剂和偶联剂按比例混合，然后用单螺杆挤出机挤出流延成膜或压延成膜，获得第一胶膜层11。
46.步骤s200：在第一胶膜层11上涂覆抗pid层12。混合抗pid层12的单体和抗pid组分，形成混合溶液。例如，将质量比为100:7的乙酸丁酯和纳米二氧化钛混合，形成混合溶液。然后采用涂覆工艺将混合溶液涂覆在第一胶膜层11上。然后用300nm波长的紫外线照射2min
‑
7min固化形成抗pid层12。具体的，紫外线照射时间可以为2min、2.5min、3min、3.5min、4min、5min、6min、7min等。
47.当封装胶膜还包括第二胶膜层13时，可以在抗pid层12上覆盖一层第二胶膜层13。该第二胶膜层13的制备方法与第一胶膜层11相同。
48.步骤s300：检测封装胶膜的抗pid性能。封装胶膜的抗pid性能达到限定条件时，封装胶膜可以进行存储备用。确定封装胶膜的抗pid性能低于限定条件时，在第一胶膜层11上再次涂覆抗pid层12。再次涂覆的抗pid层12可以完全覆盖第一胶膜层11，也可以局部覆盖第一胶膜层11。此时，可以在第一胶膜层11上，采用多次喷涂或局部补涂等方式，提高抗pid层12的均匀性和抗pid性能。与此同时，也便于对封装胶膜进行局部抗pid性能的提升和个性化抗pid性能设置。
49.为了进一步详细说明上述的封装胶膜，本发明实施例还提供上述封装胶膜的具体实施例。
50.实施例一
51.本实施例的封装胶膜包括第一胶膜层和抗pid层。抗pid层的涂覆材料包括丙烯酸酯、氧化钛化合物和碳纳米管，各组分质量比为100:7:7。第一胶膜层的材料包括乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、抗氧剂、偶联剂，各组分质量比为100:0.4:0.5:0.5:0.5:0.5。
52.本实施例的封装胶膜的制作方法包括：
53.步骤一：将基体树脂、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、抗氧剂和偶联剂按比例混合，然后用单螺杆挤出机挤:压延成膜，获得第一胶膜层。第一胶膜层的厚度为500μm。
54.步骤二：将丙烯酸酯、氧化钛化合物和碳纳米管按比例混合，形成混合溶液。然后利用空气辅助无气喷涂工艺将混合溶液喷涂在第一胶膜层上，并用300nm波长的紫外线照射3min，形成抗pid层。抗pid层厚度为120nm。
55.实施例二
56.本实施例的封装胶膜与实施例一的封装胶膜基本相同，区别仅在于：在第一胶膜层上喷涂两层抗pid层。抗pid层的总厚度为240nm。
57.对比例一
58.本对比例的封装胶膜为市售的聚乙烯
‑
聚醋酸乙烯酯共聚物(eva)胶膜。
59.对实施例一、实施例二和对比例一的三种封装胶膜进行材料体积电阻率试验、pid试验和老化试验。封装胶膜的性能见表1。
60.表1封装胶膜的性能
[0061][0062]
由表1可知，相对于常规的eva封装胶膜，本发明实施例提供的封装胶膜体积电阻率较大，抗pid性能较好。在经过pid试验和老化试验后，本发明实施的封装胶膜的体积电阻率至少为常规eva的体积电阻率的两倍。老化48h后，本发明实施例的封装胶膜的体积电阻率至少为常规eva的体积电阻率的1.5倍。
[0063]
对比实施例一和实施例二可以发现，实施例二的封装胶膜的体积电阻率大于实施例一的封装胶膜。可见，多次喷涂抗pid层，可以提高封装胶膜的抗pid性能。
[0064]
利用实施例一、实施例二和对比例一的封装胶膜制作光伏组件。所制作的三种光伏组件，仅封装胶膜不同，其他结构及工艺均相同。对所制作的三种光伏组件进行功率检
测，见表2。
[0065]
表2光伏组件性能对比
[0066][0067]
根据表2可知，经过96h的pid试验后，利用对比例一的封装胶膜所制作的光伏组件，功率损失4.57％，利用本发明实施例一和实施例二的封装胶膜所制作的光伏组件，功率损失2.82％和2.22％。96h后，本发明的封装胶膜制作的光伏组件功率损失为对比例一的62％以下。可见，本发明的封装胶膜抗pid性能优于eva封装胶膜。
[0068]
随着pid试验时间的延长，192h后，本发明的封装胶膜制作的光伏组件功率损失为对比例以的56％以下。可见，随着pid试验时间增加，本发明的封装胶膜抗pid持久性、稳定性优于对比例一的封装胶膜。
[0069]
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
[0070]
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。