CN112289879A - 光伏封装胶膜、光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种光伏封装胶膜、光伏组件及其制备方法，属于光伏发电技术领域。光伏封装胶膜包括胶膜本体，胶膜本体具有第一区域和相间分布于第一区域内的多个第二区域，第一区域的交联度不高于20％，第二区域的交联度不低于50％。光伏组件，包括电池片、焊带及上述光伏封装胶膜，电池片的表面设有细栅线；焊带的一侧与细栅线抵接，焊带的另一侧与第一区域和第二区域均抵接。在保证焊带与栅线的连接可靠性的情况下，能够降低异质结电池的Ag浆耗量，且封装胶膜结构简单、与现有的多主栅设备适应性好。
Description
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种光伏封装胶膜、光伏组件及其制备方法。
背景技术
异质结电池具有效率高、制造步骤简单、温度系数好和发电性能优越等显著优势。在背发射极钝化技术(PERC)电池的效率的增长速度不断放缓的行业情况下，异质结电池技术成为新的研究热点。在异质结电池的制造工艺中，采用正表面和背表面带金属栅线的电池片，通过表面涂锡的铜焊带实现电池片间的串联。当前产业中使用最多是9主栅(9BB)、12主栅(12BB)或18主栅(18BB)等多栅线技术。以9BB作为示例，电池片的正表面和另一片电池片的背表面通过9根涂覆有涂锡的铜焊带相互连接。
在层压过程中，焊带容易受封装膜的影响和金属栅线发生拉脱。因此，目前在多栅线技术中，电池表面设置主栅和细栅两种栅线，并且在主栅线上设置加强焊盘。电池表面的光生电流先被收集到细栅，然后从细栅被进一步收集到主栅线位置，再通过主栅和焊带的连接从而进一步汇流到焊带中。通过主栅和加强焊盘对焊带的焊接来防止拉脱，从而增加和确保光伏组件的稳定性。但是，由于主栅和加强焊盘对Ag(银)浆的消耗量大，使得异质结电池的Ag浆耗量是PERC电池的3倍左右，导致异质结电池成本相对而言偏高。
为了降低异质结电池的Ag浆耗量，目前提出了一种异质结电池，将导电线嵌合于透光膜表面的粘合剂层，并在导电线凸出于粘合剂层的表面上涂覆合金涂层，用于作为焊带。上述方法通过将焊带固定复合在封装膜上克服拉脱问题，从而省去主栅和加强焊盘，从而降低Ag浆耗量。但是，上述方法采用具有特殊结构的复合线膜进行电池片的封装，复合线膜的结构复杂，且在进行光伏组件的生产时，复合线膜的结构与现有的多主栅设备无法适应。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光伏封装胶膜、光伏组件及其制备方法，在保证焊带与栅线的连接可靠性的情况下，能够降低异质结电池的Ag浆耗量，且封装胶膜结构简单、与现有的多主栅设备适应性好。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种光伏封装胶膜，包括胶膜本体，胶膜本体具有第一区域和相间分布于第一区域内的多个第二区域，第一区域的交联度不高于20％，第二区域的交联度不低于50％。
第二方面，本申请实施例提供一种光伏组件，包括电池片、焊带及封装胶膜，电池片的表面设有细栅线。封装胶膜为如第一方面实施例提供的光伏封装胶膜；焊带的一侧与细栅线抵接，焊带的另一侧与第一区域和第二区域均抵接。
第三方面，本申请实施例提供一种光伏组件的制备方法，包括：将电池片、焊带及如第一方面实施例提供的光伏封装胶膜进行层压，使得焊带的一侧与电池片表面的细栅线抵接，且焊带的另一侧与第一区域和第二区域均抵接。
本申请实施例提供的光伏封装胶膜、光伏组件及其制备方法，有益效果包括：
光伏封装胶膜设置具有低交联度的第一区域和高交联度的第二区域胶膜本体，结构简单。
第一区域的交联度不高于20％，能够较好地保持在层压过程中的粘结性；第二区域的交联度不低于50％，能够降低在层压过程中的流动性能，并增加在层压过程中的机械性能。在制备光伏组件时，在受热层压的过程中，第一区域在受热后能够充分地流动，从而能够较好地实现光伏封装胶膜对电池片的封装；第二区域将焊带抵压在电池片表面，在未设置主栅和加强焊盘的情况下，也能够有效防止焊带与电池片表面的栅线拉脱，因此，在保证焊带与栅线的连接可靠性的情况下，能够降低异质结电池的Ag浆耗量。
现有的多主栅设备能够适用于对依次设置的电池片、焊带和光伏封装胶膜进行层压，本申请的实施例中将电池片、焊带和光伏封装胶膜依次设置，与现有的多主栅设备适应性好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光伏组件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏组件的爆炸图；
图3为本申请实施例提供的第一种光伏封装胶膜的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的第二种光伏封装胶膜的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的光伏封装胶膜的工作原理示意图。
图标：100-光伏组件；110-光伏封装胶膜；111-第一区域；112-第二区域；120-电池片；121-细栅线；130-焊带；140-表面玻璃层；150-背板。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
在本申请的描述中，“垂直”、“平行”等术语并不表示要求部件之间绝对垂直或平行，而是可以稍微倾斜。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本申请实施例的光伏封装胶膜110、光伏组件100及其制备方法进行具体说明。
请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种光伏组件100，包括电池片120、焊带130及光伏封装胶膜110。
电池片120的表面设有细栅线121(如图5所示)。
可以理解的是，在本申请的实施例中，电池片120的表面是指上表面和背表面两个表面。在每个表面中，细栅线121可以按照本领域所公知的方式进行设置。
作为一种示例，在电池片120的每个表面中，细栅线121设置为多条，每条细栅线121沿第一预设方向延伸，多条细栅线121沿第二预设方向间隔分布。其中，第一预设方向和第二预设方向相互垂直，且二者均与电池片120的表面平行，例如二者分别对应电池片120的一个侧边的延伸方向。
请参阅图3和图4，本申请实施例提供的光伏封装胶膜110，包括胶膜本体。胶膜本体具有第一区域111和相间分布于第一区域111内的多个第二区域112，第一区域111的交联度不高于20％，第二区域112的交联度不低于50％。
本申请实施例提供的光伏组件100，其焊带130的一侧与细栅线121抵接。焊带130的另一侧与第一区域111和第二区域112均抵接。
示例性的，在光伏组件100中，多个焊带130沿第一预设方向相间分布；每个焊带130沿第二预设方向延伸，使得其能够较好地与电池片120上的多个细栅线121配合。
可以理解的是，在本申请的实施例中，电池片120的上表面和背表面均设置有光伏封装胶膜110，光伏封装胶膜110用于分别对电池片120的上表面和背表面进行封装。其中，位于电池片120的上表面的光伏封装胶膜110为第一封装胶膜，位于电池片120的背表面的光伏封装胶膜110为第二封装胶膜。在光伏组件100中，还可以按照本领域所公知的方式设置其他结构。
作为一种示例，光伏组件100还包括表面玻璃层140和背板150，表面玻璃层140设置于第一封装胶膜的远离电池片120的表面，背板150设置于第二封装胶膜的远离电池片120的表面。
目前的工艺中，在进行光伏组件100的层压时，通过加热作用使封装胶膜产生流动，同时通过加热封装胶膜材料的分子链之间发生交联，从而将电池片120与例如表面玻璃层140等结构粘合封装起来并将电池片120与例如背板150等结构粘合封装起来。
研究发现，当层压使得封装胶膜受热液化并产生流动性的时候，熔融的液体会流动到电池片120的表面。而尽管焊带130的密度通常远远大于封装胶膜，但是由于层压过程中会产生震动，在省去主栅和加强焊盘的情况下，由于焊带130与细栅的焊接作用力较小，震动产生的动能传递容易导致熔融的液体将焊带130从电池片120的表面推起，使得熔融的液体流动到电池片120的表面和焊带130之间而造成电流无法导通。
在本申请的实施例中，将光伏封装胶膜110设置为具有低交联度的第一区域111和高交联度的第二区域112的胶膜本体，结构简单。其中，光伏封装胶膜110的第一区域111的交联度不高于20％，能够较好地保持在层压过程中的粘结性。光伏封装胶膜110的第二区域112的交联度不低于50％，能够降低在层压过程中的流动性能，并增加在层压过程中的机械性能。请参阅图5，其中仅示出一个焊带130作为示意，在制备光伏组件100时，在受热层压的过程中，第一区域111在受热后能够充分地流动，从而能够较好地实现光伏封装胶膜110对电池片120的封装，第二区域112将焊带130抵压在电池片120表面，在未设置主栅和加强焊盘的情况下，能够有效防止焊带130与电池片120表面的栅线拉脱，因此，在保证焊带130与栅线的连接可靠性的情况下，能够降低异质结电池的Ag浆耗量。同时，由于现有的多主栅设备能够适用于对依次设置的电池片120、焊带130和光伏封装胶膜110进行层压，而本申请的实施例中将电池片120、焊带130和光伏封装胶膜110依次设置，与现有的多主栅设备适应性好。
可以理解的是，在本申请的实施例中，光伏封装胶膜110的胶膜本体的材质可以按照本领域所公知的种类进行选择，以较好地满足对封装胶膜的层压时的流动性能、层压时的交联性能和交联后的透光性能等方面的要求，以使得在层压时第一区域111具有合适的流动性能和交联性能，并使得在交联后胶膜具有合适的透光性能。
作为一种示例，胶膜本体的材质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinylacetate copolymer，简称EVA)、聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer，简称POE)或聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral，简称PVB)，可选为EVA。
另外，可以理解的是，在一些实施方式中，光伏封装胶膜110还可以根据需要设置其他结构，例如在胶膜本体的一侧表面设置功能层等，在光伏组件100中用于在保护胶膜本体在远离电池片120的一侧发挥相应的功能。
考虑到胶膜本体具有不同的交联度时具有不同的力学性能。
以EVA作为示例，研究发现EVA的交联度在达到20％时已经失去了流动性，因此要求第一区域111的交联度不高于20％。通过减小第一区域111的交联度，有利于保证第一区域111的流动性。
基于胶膜的交联度与流动性的关系，在一些可能的实施方案中，第一区域111的交联度例如但不限于不高于15％、不高于10％或者不高于5％。作为一种示例，第一区域111交联度为0％，即未交联，使得第一区域111不需要进行局部预交联处理即可得到，使得光伏封装胶膜110的制备工艺更加简单。
以EVA作为示例，研究发现EVA的交联度在达到50％及以上时开始固化，因此要求第一区域111的交联度不低于50％。研究还发现当EVA的交联度进一步增大时，材料的拉伸强度和断裂伸长率会出现先增大再减小的现象。具体的，EVA的交联度在达到约85％时，材料出现最大的拉伸强度和断裂伸长率；而EVA的交联度在达到90％及以上时，材料已经基本无法再产生形变。
在本申请中，按照《GB/T 528-1998》的标准，采用万能电子拉力试验机对不同交联度的EVA的拉伸强度和断裂伸长率进行测试。其中，拉伸速率为50mm/min，用冲片机将试样品制成宽度为10mm且长度为50mm的哑铃型试样，并用千分尺测量样品的厚度。
拉伸强度的计算公式如下：Ts＝Fm/(W·T)。式中，Ts为拉伸强度(MPa)，Fm为最大拉断力(N)，W为试样实际宽度(mm)，T为试样的厚度(mm)。
断裂伸长率的计算公式如下：断裂伸长率＝(ΔL/L)×100％。式中，ΔL为试样在拉断时拉伸所伸长的长度(mm)，L为试样的原始长度(mm)。
其中，不同交联度的EVA的拉伸强度和断裂伸长率测试结果如表1所示。
表1.不同交联度的EVA的拉伸强度和断裂伸长率
基于胶膜的交联度与力学强度的关系，在一些可能的实施方案中，第二区域112的交联度为50～95％，可选为85～95％，例如但不限于为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％和95％中的一者或任意两者之间的范围。
考虑到胶膜本体具有交联度不同的第一区域111和第二区域112，在制备光伏封装胶膜110时，需要在胶膜本体的局部区域进行预交联以得到第二区域112。在第一区域111具有一定交联度的情况下，还需要在胶膜本体的局部区域进行预交联以得到第一区域111。
需要说明的是，在本申请的实施例中，对胶膜本体进行预交联处理时可以按照本领域所公知的方法进行。例如但不限于为化学预交联方式，光照、加热等物理预交联方式，或者离子束、中子束、电子束等粒子束辐射处理的方式。
作为一种示例，本申请实施例提供的光伏封装胶膜110的制备方法，包括：将胶膜本体相对于发射电子束的电子阴极射线枪沿预设路径相对运动，使得电子束穿透在预设路径上的本体，以使胶膜本体与电子束接触的区域发生交联形成目标预交联区域。
可以理解的是，在本申请的实施例中，第一区域111和第二区域112的分布形式不限，只要能够使得光伏封装胶膜110应用于光伏组件100时，焊带130能够分别与第一区域111和第二区域112进行抵接，使得焊带130与第一区域111对应的区域能够较好地被封装、焊带130与第二区域112对应的区域能够较好地被固定。
请参阅图3，在第一种可能的实施方案中，胶膜本体具有多个第一区域111，多个第一区域111和多个第二区域112均沿预设方向交替间隔分布。
作为一种示例，在光伏组件100中，每个第一区域111和每个第二区域112沿第一预设方向从胶膜本体的一侧边缘延伸至另一侧边缘，多个第一区域111和多个第二区域112交替间隔分布的预设方向为该第二预设方向。
将多个第一区域111和多个第二区域112在第一预设方向上交替设置，使得每个焊带130都能够较好地与第一区域111和第二区域112配合。同时，还方便在进行光伏封装胶膜110的制备时，利用粒子束相对于胶膜本体从胶膜本体的一侧运动至另一侧以形成第二区域112。
考虑到光伏组件100的边缘需要有较好的封装性能，可选的，在多个第一区域111和多个第二区域112交替间隔分布的预设方向上，胶膜本体的边缘设置为第一区域111。
考虑到第二区域112的面积过大时，会导致第一区域111的面积过小，从而容易影响封装效果。进一步的，在多个第一区域111和多个第二区域112交替间隔分布的预设方向上，相邻两个第二区域112之间的间距为A，每个第二区域112的宽度为B，B/A小于1/3，或B/A小于1/4，或B/A小于1/5，或B/A小于1/6，或B/A小于1/7，或B/A小于1/8。
由于现有的9BB产线中，加强焊盘的宽度和焊盘间距的比为1mm：11mm，示例性的，B/A选择为1/9，其在保证第一区域111和第二区域112较好的发挥作用的同时，使得产品在制备时与现有的多主栅设备适应性更好。
请参阅图4，在第二种可能的实施方案中，第一区域111为一个连通的整体。作为一种示例，多个第二区域112呈矩阵分布于第一区域111内。该设置方式使得第一区域111有较大的面积，封装效果较好。
为了方便预处理操作，进一步的，每个第二区域112为圆形区域。当然，在其他实施方案中，每个第二区域112也可以设置为四边形和六边形等其他形状。
本申请实施例还提供一种光伏组件的制备方法，能够用于进行上述的光伏组件100的制备。制备方法包括：将电池片120、焊带130及本申请实施例提供的光伏封装胶膜110进行层压，使得焊带130的一侧与电池片120表面的细栅线121抵接，且焊带130的另一侧与第一区域111和第二区域112均抵接。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种光伏封装胶膜110，如图3所示，光伏封装胶膜110由胶膜本体构成。其中，胶膜本体由三个第一区域111和两个第二区域112构成。
其中，胶膜本体的相对的两组边缘的延伸方向分别为第一预设方向和第二预设方向，第一预设方向和第二预设方向垂直。每个第一区域111和每个第二区域112均沿第一预设方向延伸从胶膜本体的一侧边缘延伸至另一侧边缘，相邻两个第二区域112之间的间距为A，第二区域112的宽度为B，B/A为1/9。多个第一区域111和多个第二区域112在第二预设方向上交替设置，且胶膜本体的边缘设置为第一区域111。
实施例2
一种光伏组件100，包括依次设置的表面玻璃、第一封装胶膜、多个第一焊带130、电池片120、多个第二焊带130、第二封装胶膜以及背板150。
其中，第一封装胶膜和第二封装胶膜均为实施例1提供的光伏封装胶膜110。电池片120的靠近第一封装胶膜的上表面和靠近第二封装胶膜的背表面均设置有多条细栅线121。在电池片120的每个表面中，每条细栅线121沿第一预设方向延伸，多条细栅线121沿第二预设方向间隔分布。多个第一焊带130沿第一预设方向相间分布，多个第二焊带130沿第一预设方向相间分布。每个第一焊带130沿第二预设方向延伸，每个焊带130的一侧与电池片120的上表面的多个细栅线121均抵接，每个第一焊带130的另一侧与第一封装胶膜的第一区域111和第二区域112均抵接。每个第二焊带130沿第二预设方向延伸，每个焊带130的二侧与电池片120的背表面的多个细栅线121均抵接，每个第二焊带130的另一侧与第二封装胶膜的第一区域111和第二区域112均抵接。
实施例3
一种如实施例21提供的光伏组件的制备方法，包括：将表面玻璃、第一封装胶膜、多个第一焊带130、电池片120、多个第二焊带130、第二封装胶膜以及背板150依次设置，然后进行层压。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种光伏封装胶膜，包括胶膜本体，其特征在于，所述胶膜本体具有第一区域和相间分布于所述第一区域内的多个第二区域，所述第一区域的交联度不高于20％，所述第二区域的交联度不低于50％。
2.根据权利要求1所述的光伏封装胶膜，其特征在于，所述第二区域的交联度为50～95％，可选为85～95％。
3.根据权利要求1所述的光伏封装胶膜，其特征在于，所述第一区域未交联。
4.根据权利要求1～3任一项所述的光伏封装胶膜，其特征在于，所述胶膜本体具有多个所述第一区域，多个所述第一区域和多个所述第二区域均沿预设方向交替间隔分布。
5.根据权利要求4所述的光伏封装胶膜，其特征在于，在所述预设方向上，相邻两个所述第二区域之间的间距为A，每个所述第二区域的宽度为B，B/A小于1/3，B/A可选为1/9。
6.根据权利要求4所述的光伏封装胶膜，其特征在于，在所述预设方向上，所述胶膜本体的边缘设置为所述第一区域。
7.根据权利要求1～3任一项所述的光伏封装胶膜，其特征在于，多个所述第二区域呈矩阵分布于所述第一区域内。
8.根据权利要求1～3任一项所述的光伏封装胶膜，其特征在于，所述胶膜本体的材质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体或聚乙烯醇缩丁醛，可选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
9.一种光伏组件，包括电池片、焊带及封装胶膜，所述电池片的表面设有细栅线，其特征在于，所述封装胶膜为如权利要求1～8任一项所述的光伏封装胶膜；所述焊带的一侧与所述细栅线抵接，所述焊带的另一侧与所述第一区域和所述第二区域均抵接。
10.一种光伏组件的制备方法，其特征在于，包括：将电池片、焊带及如权利要求1～8任一项所述的光伏封装胶膜进行层压，使得所述焊带的一侧与所述电池片表面的细栅线抵接，且所述焊带的另一侧与所述第一区域和所述第二区域均抵接。
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