CN109768108B - 一种包边超薄增强玻璃背板、其制备方法及包含它的光伏组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包边超薄增强玻璃背板、其制备方法及包含它的光伏组件，包边超薄增强玻璃背板，包括玻璃板、附着在玻璃板上的树脂层、及沿树脂层周边包覆的包边。本发明包边超薄增强玻璃背板，具有重量轻、强度高、透光率高、耐候性好、耐腐蚀性强等优势，且具有一定柔韧性，在运输，加工，安装过程中不易破损；周边强度提升显著，提高了背板强度的均匀性；透明度高适合双面发电；成本低，无需化学钢化，便于大规模生产，性价比高。

Description

一种包边超薄增强玻璃背板、其制备方法及包含它的光伏 组件

技术领域

本发明涉及一种包边超薄增强玻璃背板、其制备方法及包含它的光伏组件，属于光伏领域。

背景技术

光伏双玻组件是将电池片封装在两片玻璃之间所形成的光伏组件。光伏双玻组件具有如下优点：1)耐磨性好、耐候性好、耐腐蚀性强、衰减慢，使用寿命长，且适于在各种恶劣气候下使用，且光伏双玻组件耐候性、耐腐蚀性超过任何一种已知的塑料，无论是何种材质的塑料制成的背板，在紫外线、氧气和水分等的作用下，都会导致背板逐渐降解，表面发生粉化和自身开裂，使用玻璃则彻底的解决了组件的耐候问题；2)透光率高、发电量高，比普通的光伏组件高出2％以上；3)绝缘性好，可满足更高的系统电压，以节省整个电站的系统成本；4)双玻组件的防火等级高，安全性好；5)耐水性好，玻璃的透水率几乎为零，因此不需要考虑水汽进入组件诱发EVA胶膜水解的问题，适用于高湿度地区的光伏电站；6)双玻组件一般情况下不需要铝框，没有铝框使导致PID(电势诱导衰减)发生的电场无法建立，其大大降低了发生PID衰减的可能性；7)抗电池隐裂，易清洁；因此，光伏双玻组件在光伏组件领域市场占比越来越高，特别是随着双面发电组件的兴起，市场对双玻组件的需求量会越来越大。

但是，双玻组件的一个突出缺点是重量较重，目前双玻组件主流结构为2.5mm+2.5mm(面板和背板的厚度均2.5mm)，其总厚度超过常规组件的3.2mm厚度较多，带来了安装运输成本高、在某些屋顶因承重问题无法应用等问题，限制了双玻组件的应用。因此，玻璃商和组件商一直将双玻组件减薄作为努力的方向，目前有厂家应用2mm+2mm(面板和背板的厚度均2mm)的结构，但是其强度性能等仍不理想，尚不能大规模应用。

用传统玻璃材料和加工工艺在减薄方面已遇瓶颈，而玻璃的物理钢化厚度限制是主因，也曾有厂商尝试用1mm左右厚度的玻璃作为背板玻璃，采用化学钢化法增强玻璃强度，但化学钢化成本高、不易批量生产,大尺寸化学钢化难度大、易造成环境污染，钢化应力易消退，耐候性差。且玻璃板边缘强度较中间弱的多，容易受损，现有技术中暂无解决此问题的相关报道。

发明内容

为了解决现有技术中光伏双玻组件重量重、加工成品率低、玻璃板周边强度差等缺陷，本发明提供一种包边超薄增强玻璃背板、其制备方法及包含它的光伏组件。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种包边超薄增强玻璃背板，包括玻璃板、附着在玻璃板上的树脂层、及沿树脂层周边包覆的包边。

申请人经研究发现，上述超薄增强玻璃背板，因玻璃板表面的微裂纹被树脂填充、并控制生长，进而使其强度大大提高，同时玻璃板表面包裹一层树脂层，不易被水汽和化学物质侵蚀表面，不易被划伤、破损，且树脂层的折射率与玻璃相近，透光度高；树脂层只是作为附着层，不会影响双玻组件的发电量，用于双面发电结构也有突出优势；因为玻璃边缘强度大大低于中间强度，而且玻璃在生产，运输，装配过程中边缘最易碰撞受损，包边结构的设计，一方面增加了玻璃边缘强度，另一方面起到保护边缘的作用，大幅减少了玻璃的破损几率。

上述包边超薄增强玻璃背板的厚度可控制在1mm以内，强度高、重量轻，易大批量生产，成本低，有效解决了目前双玻组件的缺点。现有也有以透明非玻璃材质作为背板的相关报道，但非玻璃材质存在耐候性差、耐水性差和透光度低等问题，不适于双面发电，无法与双玻组件比较

为了实现轻质要求，玻璃板的厚度不大于1.5mm，更优选不大于1mm。

为了同时兼顾轻质和强度要求，优选，玻璃板的厚度为0.1-1mm，进一步优选，玻璃板的厚度为0.33-0.7mm。

为了进一步提高背板的结构强度，玻璃板的上表面和下表面均附着有树脂层。

为了提高背板玻璃的边缘强度，减少玻璃破损概率，包边所用材质为热熔胶。

为了进一步提高结构强度，并使背板玻璃与封装材料更好的相容性，包边所用材质为热熔胶EVA或热熔胶POE。

为了兼顾成本和强度，包边的宽度为3～10mm，厚度为0.05～0.2mm。

为了进一步提高背板的结构强度，树脂层所用材质为环氧树脂。环氧树脂可以是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型和混合型环氧树脂等。

进一步优选，玻璃板上表面和下表面的树脂层厚度均为3-20μm。这样既能保证强度要求，又能最大限度地保证透光度，提高光伏组件的功率，更优选，玻璃板上表面和下表面的树脂层厚度均为5-10μm。

为了提高光伏组件的正面功率，优选，玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，白色反射层与封装电池片之间的间隙相对，白色反射层的厚度为10-20μm。作为常识，光伏组件内是封装有若干电池片的，相邻的电池片之间会有间隙，网格状的白色反射层的设置使进入电池片之间间隙的光被反射到电池片上，进而提高了光伏组件的功率。白色反射层的网格条与封装电池片之间的间隙相对，也即从电池片之间的间隙透过的光，可通过白色反射层反射到电池片上。

本申请上下、左右、顶部、底部等方位词，均指背板正常使用的相对位置，也即玻璃板上表面为与电池片直接接触的面，是封装在组件内的一面，将白色反射层设在玻璃板上表面的树脂层上，能有效防止白色反射层的脱落。

为了保证强度、同时保证成本，提高性价比，玻璃板为浮法玻璃板，优选，玻璃板为钠钙硅玻璃板、中铝玻璃板或高铝玻璃板，更优选，玻璃板为中铝玻璃板。

一种光伏组件，包含包边超薄增强玻璃背板、2-3mm厚的超白压花钢化玻璃面板及封装在包边超薄增强玻璃背板和超白压花钢化玻璃面板之间的电池片组。

上述包边超薄增强玻璃背板的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)将玻璃板依次经激光切割、钻孔和清洗后，待用；

2)将树脂层原料涂镀在步骤1)所得玻璃板的上表面和下表面、固化；

3)将步骤2)所得的玻璃板包边，即得光伏组件用超薄增强玻璃背板。

为了进一步保证背板整体的结构强度，优选，上述包边超薄增强玻璃背板的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)将玻璃板依次经激光切割、钻孔和清洗后，待用；

2)将树脂层原料辊涂在步骤1)所得的玻璃板上，然后，依次在70-90℃的条件下固化0.5±0.1h、在150-180℃的条件下固化1h±0.5h；

3)在步骤2)所得的玻璃板周边涂覆热熔胶或包覆热熔胶膜、固化，即得包边超薄增强玻璃背板；

4)若玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，则在步骤3)所得的玻璃板上表面的树脂层上涂镀白色反射层，固化，即得包边超薄增强玻璃背板。

上述步骤3)中，既可涂覆热熔胶，也可包覆热熔胶膜。

为了进一步提高背板的耐候性和强度等性能，步骤2)中，树脂层原料组分包括质量比为1：(0.08-1.2)：(0.01-0.03)的环氧树脂、固化剂和有机硅烷偶联剂，树脂层原料组分中的固化剂为双氰胺固化剂，有机硅烷偶联剂为KH-550或KH-560中的至少一种。

为了进一步保证背板的结构强度，步骤3)中，涂覆热熔胶的固化条件为室温下自然冷却固化，包覆热熔胶膜的固化为150±10℃下固化10-15min。

为了进一步提高光伏组件的正面功率，步骤4)中，白色反射层所用材料为环氧树脂与钛白粉质量比为1：(0.8-2)混合物。

申请人经研究发现，经过上述工序所得的包边超薄增强玻璃背板，因玻璃表面的微裂纹被环氧树脂填充、并控制生长，其强度大大提高，同时玻璃表面包裹一层树脂层，不易划伤，破损，环氧树脂层的折射率与玻璃相近，透光度高，用于双面发电结构也有突出优势；包边结构的设计使背板周边强度显著提升，提高了背板强度的均匀性。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明包边超薄增强玻璃背板，具有重量轻、强度高、透光率高、耐候性好、耐腐蚀性强等优势，且具有一定柔韧性，在运输，加工，安装过程中不易破损；周边强度提升显著，提高了背板强度的均匀性；透明度高适合双面发电；成本低，无需化学钢化，便于大规模生产，性价比高。

附图说明

图1为实施例1中包边超薄增强玻璃背板的结构示意图；

图2为实施例18中包边超薄增强玻璃背板的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为边缘撞击实验的示意图；

图中，1为玻璃板，11为玻璃板的上表面，12为玻璃板的下表面，2为树脂层，3为包边，4为白色反射层，5为网格条，6为玻璃边缘垂线，7为钢球，8为悬挂绳，9为背板。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种包边超薄增强玻璃背板，包括玻璃板、附着在玻璃板上表面和下表面的树脂层、及沿树脂层周边包覆的包边。玻璃板的上表面的树脂层定义为第一树脂层，玻璃板的下表面的树脂层定义为第二树脂层，玻璃板为中铝玻璃板(南玻集团)，玻璃板厚度为0.1-1mm。

为了提高光伏组件的正面功率，玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，白色反射层与封装电池片之间的间隙相对，白色反射层的厚度为10-20μm。

上述包边超薄增强玻璃背板的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)将玻璃板依次经激光切割、钻孔和清洗后，待用；

2)将树脂层原料辊涂在步骤1)所得的玻璃板上，然后，依次在80℃的条件下固化0.5h、在160℃的条件下固化1h；

3)在步骤2)所得的玻璃板周边包覆热熔胶膜EVA(购自杭州福斯特光伏材料股份有限公司)、150℃下固化10min，即得包边超薄增强玻璃背板；

4)若玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，则在步骤3)所得的玻璃板上表面的树脂层上涂镀白色反射层，固化，即得包边超薄增强玻璃背板。

步骤2)中，树脂层原料组分包括质量比为1：0.9：0.02的脂环族环氧树脂(日本大赛璐2021P)、双氰胺固化剂(广州维立纳化工有限公司，DICY-10双氰胺固化剂)和有机硅烷偶联剂KH-550，步骤4)中，白色反射层所用材料为环氧树脂(纯环氧丙烯酸酯4210，科田)与钛白粉(HZA101锐钛型二氧化钛，潍坊恒泽化工有限公司)质量比为1：1混合物。

表1实施例-1-16及对比例1-3的结构参数

表2上述各例所得背板的性能表

上表中各性能的测试方法：重量用称重的方式测量；透光率用透光率测试仪测量；耐温性参照国标GB157632测量；抗弯强度用玻璃四点抗弯强度测试仪测量；抗冲击强度测量方法为用227g的钢球在1m的高度自由落体；观察玻璃是否有裂纹、破损，若完好无损，则通过；耐酸碱性的测量方法为分别将玻璃板在浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和浓度为1mol/L的盐酸中浸泡24h，若衰减均小于3％，则通过，具体参照GB/T31034-2014；附着力指玻璃板上树脂层及包边的附着力，参照GB/T9286测量。边缘撞击实验，将背板水平放置，将110克钢球，垂直于背板面，用长度为500mm的悬挂绳悬吊在玻璃边缘上方，当处于自由状态时，钢球正好落在背板边缘(如图4所示)，将悬绳分别拉开与玻璃边缘垂线成30°、45°角，自由冲击玻璃边缘，观察玻璃有无破损。

由实施例1-9可看出，综合经济性和强度效果，包边的宽度优选为3～10mm，厚度优选为0.05～0.2mm。

由实施例1、实施例10-13可看出，玻璃板厚度从0.33-1mm，透光率、耐温性、抗弯强度和抗冲击强度等都能满足要求，而重量上0.33-0.7mm厚的玻璃板优势更明显；

由实施例1、实施例14-18可看出，当树脂膜的厚度大于20μm时，透光率的下降较为明显，为了兼顾重量、强度和透光率，树脂层厚为3-20μm都可以满足性能要求，5-10μm为最佳；

由实施例1和对比例1-4可看出，当0.4-2mm厚的玻璃板不涂镀树脂层时，玻璃板的抗弯强度和抗冲击强度不达标，不能作为背板使用，2.5mm厚的玻璃板不涂镀树脂层，虽然透光率、耐温性、抗弯强度和抗冲击强度等都能满足要求，但重量过重，是0.4mm厚的玻璃板的5倍以上，由此可明显看出，本申请树脂层的增设在重量方面的减轻是非常显著的，且没有对透光率造成影响，耐温性、抗弯强度和抗冲击强度等也都能满足要求，也无需对玻璃进行化学增强，成本低廉，实用性强；包边结构的设计使得背板的周边强度提升显著。

实施例19

与实施例1基本相同，所不同的是：固化为在80℃的条件下连续固化1.5h。

实施例20

与实施例1基本相同，所不同的是：固化为在160℃的条件下连续固化1.5h。

实施例21

与实施例1基本相同，所不同的是：固化为在依次在60℃的条件下固化0.5h、在190℃的条件下固化1h。

实施例22

与实施例1基本相同，所不同的是：固化为在依次在100℃的条件下固化0.5h、在150℃的条件下固化1h。

实施例23

与实施例1基本相同，所不同的是：步骤3)中包覆热熔胶膜POE(购自常州斯威克光伏新材料有限公司)。

实施例24

与实施例1基本相同，所不同的是：树脂层原料组分包括质量比为1：0.12：(0.01-0.03)的环氧树脂(双酚a型环氧树脂e51，凤凰牌)、双氰胺固化剂(美国空气，DICYANEX1400F)和有机硅烷偶联剂KH-560。

应用实施例

背板：上述各例所得背板，大小均为1658mm×992mm的矩形；

面板：超白压花钢化玻璃面板；

电池片：为156mm×156mm的单晶双面电池片，每个光伏组件60片；

封装：利用层压机，将电池片封装在背板和面板之间，得光伏组件；

表4各例所得光伏组件的性能表

	面板厚度mm	重量Kg/m2	正面功率W
				实施例1	2.5	8.5	312
实施例18	2.5	8.5	318
				对比例3	2.5	13	310
对比例4	2	10.5	312

由上表，可看出，白色反射层的增设，能使光伏组件的正面功率有明显的提升。且实施例1、18相比于对比文件3-4在重量减轻方面的优势很明显。实施例13中1mm厚的玻璃板，可以2mm厚的超白压花钢化玻璃作为面板。

Claims (8)

1.一种包边超薄增强玻璃背板的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：

1）将玻璃板依次经激光切割、钻孔和清洗后，待用；

2）将树脂层原料辊涂在步骤1）所得的玻璃板上，然后，依次在70-90℃的条件下固化0.5±0.1h、在150-180℃的条件下固化1h±0.5h；

3）在步骤2）所得的玻璃板周边涂覆热熔胶或包覆热熔胶膜、固化，即得包边超薄增强玻璃背板；

4）若玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，则在步骤3）所得的玻璃板上表面的树脂层上涂镀白色反射层，固化，即得包边超薄增强玻璃背板。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，树脂层原料组分包括质量比为1：（0.08-1.2）：（0.01-0.03）的环氧树脂、固化剂和有机硅烷偶联剂，固化剂为双氰胺固化剂，有机硅烷偶联剂为KH-550或KH-560中的至少一种；步骤3）中，涂覆热熔胶的固化条件为室温下自然冷却固化，包覆热熔胶膜的固化为150±10℃下固化10-15min；步骤4）中，白色反射层所用材料为环氧树脂与钛白粉质量比为1：（0.8-2）混合物。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：包边超薄增强玻璃背板包括玻璃板、附着在玻璃板上的树脂层、及沿树脂层周边包覆的包边；玻璃板的厚度不大于1.5mm；玻璃板的上表面和下表面均附着有树脂层；包边所用材质为热熔胶。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：包边所用材质为热熔胶EVA或热熔胶POE。

5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：包边的宽度为3~10mm，厚度为0.05~0.2mm。

6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：树脂层所用材质为环氧树脂。

7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：玻璃板的厚度为0.1-1mm；玻璃板上表面和下表面均附着有厚度为3-20μm的树脂层；玻璃板上表面的树脂层上设有网格状的白色反射层，白色反射层与封装电池片之间的间隙相对，白色反射层的厚度为10-20μm。

8.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：将电池片组封装在包边超薄增强玻璃背板和2-3mm厚的超白压花钢化玻璃面板之间，形成光伏组件。