CN110854225A - 一种双玻光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双玻光伏组件，包括依次层叠的上玻璃盖板、电池片组及下玻璃盖板，电池片组位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，上玻璃盖板与电池片组间、电池片组与下玻璃盖板间及电池片组外周填充有封装胶，封装胶位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，封装胶外周还设有密封件，密封件位于上玻璃盖板与下玻璃盖板之间，密封件包括与封装胶接触的第二密封条和位于第二密封条外周的第一密封条；第一密封条包括丁基橡胶、填料和抗老化助剂，所述第二密封条包括丁基橡胶和填料，不含有抗老化助剂。该双玻光伏组件能够在长期的户外使用中保持好的密封性，同时不会引发光伏组件内部封装胶的老化变黄，能够保证光伏组件具有较高的发电量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其是涉及一种双玻光伏电池组件。
背景技术
太阳能是人类理想的清洁能源，利用太阳能电池组件将太阳能转换成电能，是利用太阳能的有效手段。传统的光伏组件由玻璃、第一封装胶膜（EVA或POE）、电池片阵列、第二封装胶膜（EVA或POE）、背板（高分子类多层复合结构）层压而成，层压后的模组边缘安装铝边框并使用硅酮类密封剂进行密封。该类组件背板在户外容易磨损和老化，导致组件整体性能降低或封装失效。
现在人们开始尝试使用双玻光伏组件，即使用玻璃代替原有的背板层，使得组件的寿命延长，在长寿命的组件设计中，透明有机硅封装材料由于其具有良好的耐老化性能，成为了用于代替EVA或POE封装材料更好的封装方案，但透明有机硅材料本身水汽透过率高，给组件带来一定隐患，且双层玻璃结构使用铝边框密封后刚性强，后续玻璃爆裂的概率增大。
发明内容
本发明主要针对上述现有技术的不足，提供一种具有双层密封条的双玻光伏组件，该双玻光伏组件能够在长期的户外使用中保持好的密封性，同时不会引发光伏组件内部封装胶的质量下降，保证光伏组件具有较高的发电量。
根据本发明实施例的一种双玻光伏电池组件，包括依次层叠的上玻璃盖板、电池片组及下玻璃盖板，所述电池片组位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，所述上玻璃盖板与电池片组间、所述电池片组与下玻璃盖板间及电池片组外周填充有封装胶，所述封装胶位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，所述封装胶外周还设有密封件，所述密封件位于上玻璃盖板与下玻璃盖板之间，所述密封件包括与封装胶接触的第二密封条和位于第二密封条外周的第一密封条；所述第一密封条包括第一丁基橡胶、第一填料和抗老化助剂，所述第二密封条包括第二丁基橡胶和第二填料，不含有抗老化助剂；所述封装胶的材料为有机硅、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
根据本发明的双玻光伏组件，在封装胶外周设置与封装胶接触的第二密封条和位于第二密封条外周的第一密封条，所述第一密封条包括第一丁基橡胶、第一填料和抗老化助剂，所述第二密封条包括第二丁基橡胶和第二填料，不含有抗老化助剂，含有抗老化助剂的第一密封条与外界环境接触，不含抗老化助剂的第二密封条与封装胶接触。采用本发明的双层密封条，一方面能够将电池片组及封装胶紧密地密封在上、下玻璃盖板之间，阻止外界湿气、腐蚀性气体进入光伏组件，保证双玻光伏组件在长期户外使用的良好密封性，延长组件寿命；另一方面，内层密封条不含有抗老化助剂，能够进一步阻止上、下玻璃盖板空间内封装胶的老化变黄，保证更高的发电量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的双玻光伏电池组件的剖视图。
附图标记：上玻璃盖板1、封装胶2、电池片组3、下玻璃盖板4、第一密封条5、第二密封条6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考图1描述根据本发明实施例的一种双玻光伏电池组件。
根据本发明的双玻光伏电池组件，如图1所示，双玻光伏电池组件包括依次层叠的上玻璃盖板1、电池片组3及下玻璃盖板4，所述电池片组3位于上玻璃盖板1和下玻璃盖板4形成的空间内，所述上玻璃盖板1与电池片组3间、所述电池片组3与下玻璃盖板4间及电池片组3外周填充有封装胶2，所述封装胶2位于上玻璃盖板1和下玻璃盖板4形成的空间内，封装胶2能够粘结玻璃和电池片组并保护电池片组在外力作用下不易被破坏。
本发明所述封装胶2外周还设有密封件，所述密封件位于上玻璃盖板1与下玻璃盖板4之间，所述密封件包括与封装胶2接触的第二密封条6和位于第二密封条6外周的第一密封条5。本发明的密封件能够将电池片组3及封装胶2紧密地密封在上玻璃盖板1与下玻璃盖板4之间，阻止外界湿气、腐蚀性气体进入光伏组件，延长组件寿命。
本发明所述第一密封条5包括第一丁基橡胶、第一填料和抗老化助剂，所述第二密封条6包括第二丁基橡胶和第二填料，不含有抗老化助剂；所述封装胶2的材料为有机硅、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
本发明的发明人研究发现：影响双玻光伏组件使用寿命的因素有很多，其中密封胶是影响双玻光伏组件的使用寿命的重要因素之一，因此本领域技术人员一直着力于对密封胶的改进，以保证双玻光伏组件的抗老化性能及密封性能。比如CN106753059A公开了一种双玻光伏组件用热熔丁基密封胶，按重量百分比计，包含以下物质：15-45％的丁基聚合物、5-35％的合成聚合物、0.02-0.5％的引发剂、0.1-1％硅烷偶联剂、10-30％的无机惰性填料、10-20％的干燥剂、0-5％的增黏树脂、0.3-0.7％的增塑剂、0.1-0.5重量％的防老剂。该密封胶密封胶具有持久粘接力，耐高温、高湿、紫外老化，水汽透过率低，热稳定性优良，绝缘性能良好，冷流率小的特点。CN105062379A公开了一种用于双玻光伏组件的密封胶带，其由按重量百分数计的如下组分组成：丁基聚合物：1-30％；增黏剂：5-25％；聚酯树脂：1-20％；无规共聚聚丙烯：1-20％；抗氧剂：0.5-3％；填料：20-79％；紫外吸收剂和着色剂：1-10％。其优点在于：不需固化，即粘即用；避免了依赖湿气固化，层压内部的胶液容易出现缺陷的问题；具有更好的阻挡湿气透过的能力以及密封性能；不仅适用于有边框的封装，在无边框组件上也同样适用；体积电阻率＞1010Ω·cm。但采用上述丁基密封胶体系对双玻光伏组件进行密封，会引起光伏组件内部封装材料的老化，影响光伏组件的使用寿命。
为了提升双玻光伏组件的使用性能，本领域技术人员往往会在双玻光伏组件的丁基密封胶体系中加入防老剂（抗氧化剂或紫外吸收剂等），但本发明的发明人经过长期的研究，发现了与本领域技术人员常规认识相悖的理论：含有防老剂（抗老化助剂）的密封胶与有机硅等封装胶接触会引起的有机硅等封装材料的老化。有机硅等材料由于其本身具有长期耐紫外辐射、耐腐蚀、超透明度等优点，被广泛地用于光伏组件的封装材料，为了提高有机硅等封装材料与丁基橡胶类密封材料对光伏组件的封装及密封性能，延长光伏组件的使用寿命，本发明的发明人又进行了深入研究发现：采用双层密封条密封上玻璃盖板1与下玻璃盖板4之间的电池片组3及封装胶2，其中与封装胶2接触的第二密封条6不含有抗老化助剂，不含有抗老化助剂的第二密封条6不会引起封装胶2的老化变黄，从而保证光伏组件具有更高的发电量；第一密封条5位于第二密封条6外周，且第一密封条5含有抗老化助剂，含有抗老化助剂的第一密封条5能够阻止外界湿气、腐蚀性气体进入光伏组件，保证双玻光伏组件在长期的户外使用中保持良好的密封性。
为了进一步保证密封件对双玻光伏组件的密封效果，并且不浪费原料的情况下，所述密封件的宽度为1-20mm，优选为5-15mm，更优选为7-9mm；所述第一密封条5的宽度为0.5-19.5 mm，优选为3-14mm，更优选为4-7mm；所述第二密封条6的宽度为0.5-19.5 mm，优选为1-12mm，更优选为2-5m。本发明所述密封条的宽度在上述优选范围内，使得第一密封条能够在长期户外条件下保证良好的密封效果，减少外界环境中的水汽和氧气侵蚀第二密封条，同时，第二密封条能够有效的隔离第一密封条中的抗老化助剂向封装胶的迁移，保证封装胶的性能。
优选地，所述第一密封条5与第二密封条6的宽度比为0.8-2：1。所述第一密封条5与第二密封条6的宽度比在上述优选范围内，能够进一步保证第一密封条在长期户外条件下的密封效果，同时，第二密封条能够有效的隔离第一密封条中的抗老化助剂向封装胶的迁移，保证封装胶的性能。若第一密封条5与第二密封条6的宽度比过大，第二密封条无法阻隔第一密封条中抗老化助剂的迁移，长期使用后封装胶的性能有下降的风险；若第一密封条5与第二密封条6的宽度比过小，第一密封条无法有效的阻隔空气中的湿气和氧气，第一密封条长时间使用中老化风险增大。
优选地，所述第一密封条5，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为5-100份，所述抗老剂的重量份数为0.01-5份；优选地，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为10-50份，所述抗老剂的重量份数为0.1-2份；更优选地，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为20-40份，更优选地，所述抗老剂的重量份数为0.2-1份。第一密封条5的各组分含量在上述优选范围内，使得胶条具有更好的力学性能、可加工性和密封性，同时能够耐户外老化。
优选地，所述第二密封条6，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为5-100份；优选地，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为10-50份；更优选地，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为20-40份。第二密封条6的各组分含量在上述优选范围内，使得胶条具有更好的力学性能、可加工性和密封性。
为了进一步保证双玻光伏组件的密封性，延长组件的使用寿命，所述第一丁基橡胶和第二丁基橡胶各自独立地选为聚异丁烯和/或异丁烯-异戊二烯共聚物；所述第一填料和第二填料各自独立地选为碳酸钙、氧化锌、炭黑、白炭黑、钛白粉和滑石粉中的至少一种；所述抗老化助剂为抗氧剂、紫外吸收剂和光稳定剂中至少一种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧化剂和/或亚磷酸酯类抗氧化剂，优选为抗氧剂1010和/或抗氧剂1076；所述紫外吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚、2-(2'-羟基-3'-仲丁基-5'-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(5-氯-2H-苯三唑-2-基)-6-(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚和2-(2'-羟基-3',5'-二叔戊基苯基)苯并三唑中至少一种；所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂，优选为受阻胺光稳定剂770、受阻胺光稳定剂622和受阻胺光稳定剂944中的至少一种。
优选地，所述第一密封条5和第二密封条6还各自独立地包括改性聚合物和/或增粘剂。改性聚合物能够更优的调节和改善密封胶条的力学性能；增粘剂能够有效增加其与玻璃的粘结性能。第一密封条5，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述改性聚合物的重量份数为0-100份，增粘剂的重量份数为0-5份；第二密封条6，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述改性聚合物的重量份数为0-100份，增粘剂的重量份数为0-5份。
所述改性聚合物为聚酯树脂、聚烯烃树脂和乙丙橡胶中的至少一种；所述增粘剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
根据本发明的双玻光伏电池组件，在长期的户外使用中能够保持好的密封性，同时不会引发光伏组件内部封装胶的质量下降，保证光伏组件具有较高的发电量。
实施例1
制备双玻光伏组件，在上玻璃盖板周边依次贴第一密封条和第二密封条，第一密封条位于第二密封条的外周，在第二密封条内涂覆封装硅胶，放置电池片组，再次涂覆封装硅胶，加盖下玻璃盖板，然后抽真空热压得到光伏组件，其中：第一密封条包括100重量份丁基橡胶、50重量份炭黑和0.1重量份紫外吸收剂UV328，第二密封条包括100重量份丁基橡胶和50重量份炭黑，不含有抗老化助剂；第一密封条的宽度为5mm，第二密封条的宽度为3mm。
实施例2
与实施例1相比，不同的是，第一密封条包括100重量份丁基橡胶、30重量份炭黑和0.3重量份紫外吸收剂UV328（2-(2'-羟基-3',5'-二叔戊基苯基)苯并三唑），第二密封条包括100重量份丁基橡胶和30重量份炭黑，不含有抗老化助剂；第一密封条的宽度为4mm，第二密封条的宽度为5mm。
实施例3
与实施例1相比，不同的是，第一密封条包括100重量份丁基橡胶、50重量份炭黑和0.1重量份紫外吸收剂UV328，第二密封条包括100重量份丁基橡胶和30重量份炭黑，不含有抗老化助剂；第一密封条的宽度为0.5mm，第二密封条的宽度为4mm。
实施例4
与实施例1相比，不同的是，第一密封条包括100重量份丁基橡胶、30重量份炭黑和0.3重量份紫外吸收剂UV328，第二密封条包括100重量份丁基橡胶和50重量份炭黑，不含有抗老化助剂；第一密封条的宽度为8mm，第二密封条的宽度为0.5mm。
实施例5
与实施例1相比，不同的是，第一密封条还包括20重量份聚酯树脂和0.2重量份硅烷偶联剂，第二密封条还包括20重量份聚酯树脂和0.2重量份硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。。
实施例6
与实施例1相比，不同的是，第一密封条中炭黑的重量份数为80份。
实施例7
与实施例1相比，不同的是，第二密封条中炭黑的重量份数为5份。
对比例1
与实施例1相比，不同的是，双玻光伏组件中的密封件仅含第一密封条，第一密封条的宽度为8mm。
对比例2
与实施例1相比，不同的是，双玻光伏组件中的密封件仅含第二密封条，第二密封条的宽度为8mm。
性能测试
1. 湿热老化：采用IEC61215进行湿热老化测试，在温度为85℃，湿度为85%的条件下，老化1000h，记录第一密封条与外界环境的接触面是否发粘，以及第二密封条与第一封装层和第二封装层的接触界面位置是否黄变；
2. 紫外老化：采用ASTM E3006方法进行紫外老化测试，辐照累计能量60Kwh后，记录第一密封条与外界环境的接触面是否发粘，以及第二密封条与第一封装层和第二封装层的接触界面位置是否黄变。
测试结果如表1：
表1
| 湿热老化 | 紫外老化 | |
| 实施例1 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例2 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例3 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例4 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例5 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例6 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 实施例7 | 界面无黄变，胶条无发粘 | 界面无黄变，胶条无发粘 |
| 对比例1 | 界面严重发黄，边缘不发粘 | 界面发黄；胶条无发粘 |
| 对比例2 | 界面无黄变，边缘胶条发粘 | 界面无黄变，边缘胶条严重发粘 |
由上述测试结果可知，而本申请的实施例1-7制备的双层密封条密封的双玻光伏组件具有良好的湿热老化和耐紫外老化性能，而对比例1-2采用单层密封条密封双玻光伏组件的耐湿热和耐老化性能均较差。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种双玻光伏组件，包括依次层叠的上玻璃盖板、电池片组及下玻璃盖板，所述电池片组位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，所述上玻璃盖板与电池片组间、所述电池片组与下玻璃盖板间及电池片组外周填充有封装胶，所述封装胶位于上玻璃盖板和下玻璃盖板形成的空间内，其特征在于，所述封装胶外周还设有密封件，所述密封件位于上玻璃盖板与下玻璃盖板之间，所述密封件包括与封装胶接触的第二密封条和位于第二密封条外周的第一密封条；所述第一密封条包括第一丁基橡胶、第一填料和抗老化助剂，所述第二密封条包括第二丁基橡胶和第二填料，不含有抗老化助剂；所述封装胶的材料为有机硅、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述密封件的宽度为1-20mm，优选为5-15mm，更优选为7-9mm；
所述第一密封条的宽度为0.5-19.5mm，优选为3-14mm，更优选为4-7mm；
所述第二密封条的宽度为0.5-19.5mm，优选为1-12mm，更优选为2-5m。
3.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第一密封条与第二密封条的宽度比为0.8-2：1。
4.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第一密封条，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为5-100份，所述抗老剂的重量份数为0.01-5份；
优选地，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为10-50份，所述抗老剂的重量份数为0.1-2份；
更优选地，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述第一填料的重量份数为20-40份，所述抗老剂的重量份数为0.2-1份。
5.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第二密封条，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为5-100份；
优选地，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为10-50份；
更优选地，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述第二填料的重量份数为20-40份。
6.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第一丁基橡胶和第二丁基橡胶各自独立地选为聚异丁烯和/或异丁烯-异戊二烯共聚物；所述第一填料和第二填料各自独立地选为碳酸钙、氧化锌、炭黑、白炭黑、钛白粉和滑石粉中的至少一种；所述抗老化助剂为抗氧剂、紫外吸收剂和光稳定剂中至少一种。
7.根据权利要求6所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧化剂和/或亚磷酸酯类抗氧化剂，优选为抗氧剂1010和/或抗氧剂1076；所述紫外吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚、2-(2'-羟基-3'-仲丁基-5'-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(5-氯-2H-苯三唑-2-基)-6-(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚和2-(2'-羟基-3',5'-二叔戊基苯基)苯并三唑中至少一种；所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂，优选为受阻胺光稳定剂770、受阻胺光稳定剂622和受阻胺光稳定剂944中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第一密封条和第二密封条还各自独立地包括改性聚合物和/或增粘剂。
9.根据权利要求8所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述改性聚合物为聚酯树脂、聚烯烃树脂和乙丙橡胶中的至少一种；所述增粘剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的双玻光伏组件，其特征在于，所述第一密封条，以100份第一丁基橡胶的重量为基准，所述改性聚合物的重量份数为0-100份，增粘剂的重量份数为0-5份；所述第二密封条，以100份第二丁基橡胶的重量为基准，所述改性聚合物的重量份数为0-100份，增粘剂的重量份数为0-5份。
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