CN112968069A - 一种叠层结构、光伏组件及光伏组件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叠层结构、光伏组件及光伏组件制作方法，涉及太阳能电池制造领域，用于解决定位胶带黄变，以及随着组件版型逐渐增大，热斑温度不断升高，导致定位胶带发生鼓包等问题，所述叠层结构包括：后封装胶膜、垫条和电池串；所述垫条和所述电池串均为多个，所述后封装胶膜覆盖所述垫条和所述电池串；所述垫条位于相邻所述电池串之间的间隙处；所述垫条的制备材料与所述后封装胶膜的制备材料相同；所述垫条的熔体指数小于所述后封装胶膜的熔体指数。本发明提供的技术方案能够固定电池串间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域，尤其涉及一种叠层结构、光伏组件及光伏组件制作方法。
背景技术
光伏组件制作过程中常常会出现电池串间距不等，汇流条移动等现象，这在组件外观上会产生一定的影响。同时，若电池串间距过小，组件在户外长期使用时可能会出现其他的问题，而汇流条移动会导致电池片隐裂等问题。
目前组件制作主要使用定位胶带固定电池串，然而定位胶带贴的数量有限，只能在一定范围内起到固定作用，组件层压依然会出现串间距不等现象。此外，定位胶带出现的黄变，随着光伏组件版型和电池片尺寸逐渐增大、鼓包等现象愈发明显，这都是目前所需解决的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种叠层结构、光伏组件及光伏组件制作方法，以固定电池串间的距离。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种叠层结构，包括：后封装胶膜、垫条和电池串；
所述垫条和所述电池串均为多个，所述后封装胶膜覆盖所述垫条和所述电池串；
所述垫条位于相邻所述电池串之间的间隙处；
所述垫条的制备材料与所述后封装胶膜的制备材料相同；
所述垫条的熔体指数小于所述后封装胶膜的熔体指数。
进一步地，所述垫条的熔体指数比所述封装胶膜的熔体指数至少低5g/10min。
进一步地，所述垫条的熔体指数为6-18g/10min。
进一步地，所述垫条的克重为260-360g/m2。
进一步地，所述垫条的宽度为5-15mm。
进一步地，所述叠层结构还包括背板材料、前封装胶膜和盖板材料；
所述背板材料、后封装胶膜、垫条、所述电池串、前封装胶膜和盖板材料自上至下依次设置。
进一步地，所述盖板材料的材质为光伏玻璃。
进一步地，所述前封装胶膜的材质包括：EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种。
进一步地，所述后封装胶膜的材质包括：EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种。
进一步地，所述背板材料包括光伏背板或光伏玻璃中的一种。
第二方面，本发明实施例提供了一种光伏组件，由第一方面中任一项所述的叠层结构层压得到。
第三方面，本发明实施例提供了一种光伏组件制作方法，包括以下步骤：
S1、铺设盖板材料；
S2、在所述盖板材料上铺设所述前封装胶膜；
S3、在所述前封装胶膜上铺设若干所述电池串；
S4、在若干所述电池串间隙处铺设垫条；
S5、在所述垫条上铺设所述后封装胶膜；
S6、在所述后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到光伏组件。
本发明技术方案的有益效果：
1.因为垫条的长度可以不小于电池串长度，所以垫条的粘连区域大于固定胶带的粘连区域，从而使得电池串之间能够更牢固地粘连。
2.本发明实施例通过在电池串间隙区域设置材料与后封装胶膜相同、但是熔体指数小于后封装胶膜熔体指数的垫条，在保证材料本身的基础性能下(如粘结性，弹性，柔韧性，耐冲击性等)无明显改变的前提，减少了垫条在熔融状态下的流动性，从而降低垫条后对电池串产生的拉力，进一步使得电池串之间能够牢固地粘连。
3.垫条的制备材料与后封装胶膜的制备材料相同，以防止层压时出现气泡以及胶膜脱层现象。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1：本发明实施例提供的叠层结构中垫条与电池串的结构示意图；
图2：图1中A部的局部放大图；
图3：本发明实施例提供的叠层结构的截面示意图；
图4：本发明实施例提供的叠层结构的分解示意图。
附图标记：
1-背板材料；2-后封装胶膜；3-垫条；4-电池串；5-前封装胶膜；6-盖板材料；D-垫条宽度。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
光伏组件制作过程中常常会出现电池串间距不等，汇流条移动等现象。造成其上述现象的主要原因如下：
1.胶膜拉力
层压过程中，胶膜将在一定温度下进入熔融状态，此时胶膜开始流动；随后，胶膜会在一定压力以及层压温度下发生交联反应，由线型结构逐渐变成交联网状结构，以粘连背板和电池串，以及固定电池串之间的间距。然而胶膜熔融时，胶膜自身具有流动性，同时胶膜对电池串具有粘附力，因此熔融状态下的胶膜，会对电池串产生胶膜拉力。该拉力的方向是随机的，因而导致电池串之间的间距发生变化。
2.粘连区域
如图1-3所示，电池串有多个电池片构成并具有一定的长度，如果使用定位胶带只能固定部分电池片，因而对于没有被固定的电池片，在层压时电池串还是会在胶膜拉力的作用下产生位移。此外，定位胶带是一种以PET为基材的高分子材料，其虽耐高温，但由于PET耐紫外性能较差，长期使用会出现黄变，且随着组件版型逐渐增大，组件表面温度会逐渐升高，定位胶带会在高温下出现鼓包的不良现象。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种叠层结构，如图4所示，从上至下包含有：背板材料1、后封装胶膜2、垫条3、电池串4、前封装胶膜5以及盖板材料6。垫条3位于相邻所述电池串之间的间隙处；垫条3的制备材料与后封装胶膜的制备材料相同；垫条3的熔体指数小于后封装胶膜的熔体指数。
本发明实施例提供的叠层结构在电池串间隙处设置了与后封装胶膜2制备材料相同、但熔体指数小于后封装胶膜2的垫条3，由于垫条3的熔体指数小于后封装胶膜2，因此在层压过程中，熔融状态下的垫条3具有较低的流动性，从而在基础性能(如粘结性，弹性，柔韧性，耐冲击性等)无明显差别的情况下，对电池串产生较小的拉力，能够更好的固定电池串。
进一步地，垫条3的制备材料与后封装胶膜5的制备材料相同，可以为EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种，以保证熔融后不会产生气泡。
后封装胶膜5和垫条3中的主要成分包括基质和交联剂。其中，基质可以为EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种，由于EVA和POE是两种不同的高分子材料，因此两者熔点有所差异(POE熔点高于EVA10度左右)，从而导致后封装胶膜5或垫条3熔点不同。交联剂通常为过氧化物，而过氧化物在高温时易分解，进而产生氧气。因此，通常情况下，交联剂与后封装胶膜5或垫条3的熔点是相匹配的。只有在共剂成型的时候，会选同一种类的交联剂，且该交联剂不同于单一基质的后封装胶膜5或垫条3所使用的交联剂。例如，共挤POE/EVA后封装胶膜5的交联剂既不同于POE后封装胶膜5的交联剂，又不同于EVA后封装胶膜5的交联剂。
鉴于上述原因，在后封装胶膜5和垫条3的材质一个为POE一个为EVA时，层压温度要略高于POE后封装胶膜5(垫条3)的熔点，此时的层压温度对于EVA垫条3(后封装胶膜5)的交联剂层而言属于温度过高，从而导致EVA垫条3(后封装胶膜5)的交联剂中的过氧化物分解，进而产生多余的气体。由于层压过程要在真空中进行，因此产生的气体不容易排出，最终造成层压后会出现气泡等未熔不良现象。此外，由于材料不同，其与背板和组件内部其他材料的粘接性能有所差异，如果后封装胶膜5和垫条3的材质一个为POE一个为EVA，会有脱层的风险。所以，垫条3的制备材料应该与后封装胶膜5的制备材料一致。
本发明实施例中，由于垫条3与后封装胶膜2的制备材料相同，垫条3的设置对层压后所得组件的外观没有影响，后续也不会产生变黄、鼓泡等问题，因此，与传统PET定位胶带相比，垫条3的长度可以大于电池串长度，实现粘连区域最大化，并配合适当的宽度，以提高其粘接能力。具体地，光伏组件串间距一般为2mm，因此垫条宽度至少在5mm，保证其熔融后能有效覆盖需固定区域，若垫条宽度过窄，则不能覆盖电池片，无法起到固定作用。
针对胶膜拉力造成电池串移动的问题，本发明实施例采用熔体指数较低的聚合物作为垫条设置在相邻电池串的间隙区域。需要说明的是，垫条的制备材料与后封装胶膜的制备材料相同是指制备聚合物的单体相同，并非指聚合物相同。
具体地，MI(熔体指数)是反应热塑性树脂熔体流动性的指标，用g/10min表示，其数值大小与聚合物的分子量有关，即分子量越大，熔体指数值越低，导致树脂在热熔状态下的流动性变小，反之则变大。光伏组件所用的EVA胶膜MI值一般在20-30g/10min，而对于低流动性的EVA胶膜，其MI值通常在20g/10min以下。
采用低MI值垫条能够让胶膜与电池串之间产生一定间隙，从而减少了层压过程中胶膜拉力对电池串的影响。同时由于低MI值垫条的低流动性，进一步减少了胶膜拉力的影响。垫条的MI值虽然低于后封装胶膜，但由于两者的制备材料相同，因此垫条的粘度与胶膜相当。由此可知，设置垫条可以强化固定电池串间距的效果。此外，垫条基础性能，如粘结性，弹性，柔韧性，耐冲击性等，均没有发生改变，因此无需对层压工艺参数做出调整，从而简化工艺并提高了该方法的适用性。优选地，垫条的熔体指数比后封装胶膜的熔体指数至少低5g/10min。在可能的实现方式中，垫条的熔体指数比后封装胶膜的熔体指数低6g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、15g/10min、16g/10min、18g/10min、20g/10min等。
为保证组件层压后的外观效果以及生产成本的考虑，对垫条的尺寸需做一定的要求：设定垫条的克重为260-360g/m2(例如260g/m2、265g/m2、270g/m2、275g/m2、280g/m2、285g/m2、290g/m2、300g/m2、305g/m2、310g/m2、315g/m2、320g/m2、325g/m2、330g/m2、335g/m2、340g/m2、345g/m2、350g/m2、355g/m2、360g/m2等)，以限定垫条厚度，并设定垫条的宽度为5-15mm(例如5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm等)。
基于以上所述，本发明实施例提供了一种光伏组件，该光伏组件由上述叠层结构经层压制得。
另外，本发明实施例还提供了一种光伏组件制作方法，包括有以下步骤：
S1、铺设盖板材料；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干电池串间隙处铺设垫条；
S5、在垫条上铺设后封装胶膜；
S6、在后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到光伏组件。
为了说明本发明实施例提供的技术方案，给出下述具体实施例：
实施例1：
本实施例提供一种叠层结构，如图4所示，从上至下包含有：背板材料、后封装胶膜、垫条、若干电池串、前封装胶膜以及盖板材料，垫条覆盖电池串的间隙区域，其中盖板材料为光伏玻璃，前封装胶膜和后封装胶膜为EVA，其MI值为20g/10min，背板材料为光伏背板，其垫条材质为EVA，其MI值为10g/10min，宽度为5mm，克重为260g/m2。
基于上述叠层结构的光伏组件的制作步骤具体为：
S1、铺设盖板材料；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干电池串间隙处铺设垫条；
S5、在垫条上铺设后封装胶膜；
S6、在后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到本实施例的光伏组件。
实施例2：
本实施例提供一种叠层结构，如图4所示，从上至下包含有：背板材料、后封装胶膜、垫条、若干电池串、前封装胶膜以及盖板材料，垫条覆盖电池串的间隙区域，其中盖板材料为光伏玻璃，前封装胶膜和后封装胶膜为POE，其MI值为24g/10min，背板材料为光伏玻璃背板，其垫条材质为POE，其MI值为15g/10min，宽度为15mm，克重为360g/m2。
基于上述叠层结构的光伏组件的制作步骤具体为：
S1、铺设光伏玻璃；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干电池串间隙处铺设垫条；
S5、在垫条上铺设后封装胶膜；
S6、在后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到本实施例的光伏组件。
实施例3：
本实施例提供一种叠层结构，如图4所示，从上至下包含有：背板材料、后封装胶膜、垫条、若干电池串、前封装胶膜以及盖板材料，垫条覆盖电池串的间隙区域，其中盖板材料为光伏玻璃，前封装胶膜和后封装胶膜为共挤POE/EVA胶膜，其MI值为23g/10min，背板材料为光伏玻璃背板，其垫条材质为共挤POE/EVA，其MI值为12g/10min，宽度为10mm，克重为275g/m2。
基于上述叠层结构的光伏组件的制作步骤具体为：
S1、铺设盖板材料；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干电池串间隙处铺设垫条；
S5、在垫条上铺设后封装胶膜；
S6、在后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到本实施例的光伏组件。
对比例1
本对比提供一种叠层结构，该叠层结构中采用定位胶带固定电池串，该叠层结构从上至下包含有：背板材料、后封装胶膜、定位胶带、若干电池串、前封装胶膜以及盖板材料，其中盖板材料为光伏玻璃，前封装胶膜和后封装胶膜为共挤POE/EVA胶膜，其MI值为23g/10min，背板材料为光伏玻璃背板。
光伏组件的制作步骤具体为：
S1、铺设盖板材料；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干电池串间隙处铺设定位胶带；
S5、铺设后封装胶膜；
S6、在后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到本对比例的光伏组件。
对比例2
本对比提供一种叠层结构，该叠层结构中未对电池串进行固定，该叠层结构从上至下包含有：背板材料、后封装胶膜、若干电池串、前封装胶膜以及盖板材料，其中盖板材料为光伏玻璃，前封装胶膜和后封装胶膜为共挤POE/EVA胶膜，其MI值为23g/10min，背板材料为光伏玻璃背板。
制作步骤具体为：
S1、铺设盖板材料；
S2、在盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在电池串上铺设后封装胶膜；
S5、在后封装胶膜上铺设背板材料得到叠层结构；
S6、对步骤5所得叠层件进行层压，得到光伏组件。
对上述实施例1～3及对比例1～2中层压前后电池串间距进行测量，结果显示，实施例1～3中，层压前后电池串间距均符合光伏组件的外观检测标准，没有发生明显变化，且无气泡等不良现象；对比例2中，既没有设置垫条，又没有设置定位胶带，经过层压后的电池串间距发生了大于1.5mm的变化；对比例1中虽然使用定位胶带固定电池串，但是由于定位胶带固定能力有限，使得电池串间距在层压后发生了大于1mm的变化。
综上所述，本发明提供的技术方案能够在不使用定位胶带的前提下有效地固定电池串的间距。并且由于所用垫条与后封装胶膜的制备材料相同，因此不影响组件外观，可以有效避免使用定位胶带导致的变黄、鼓泡等问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种叠层结构，其特征在于，包括：后封装胶膜、垫条和电池串；
所述垫条和所述电池串均为多个，所述后封装胶膜覆盖所述垫条和所述电池串；
所述垫条位于相邻所述电池串之间的间隙处；
所述垫条的制备材料与所述后封装胶膜的制备材料相同；
所述垫条的熔体指数小于所述后封装胶膜的熔体指数。
2.根据权利要求1所述的叠层结构，其特征在于，
所述垫条的熔体指数比所述封装胶膜的熔体指数至少低5g/10min。
3.根据权利要求1所述的叠层结构，其特征在于，所述垫条的熔体指数为6-18g/10min。
4.根据权利要求1所述的叠层结构，其特征在于，
所述垫条的克重为260-360g/m2。
5.根据权利要求1所述的叠层结构，其特征在于，
所述垫条的宽度为5-15mm。
6.根据权利要求1所述的叠层结构，其特征在于，所述叠层结构还包括背板材料、前封装胶膜和盖板材料；
所述背板材料、后封装胶膜、垫条、所述电池串、前封装胶膜和盖板材料自上至下依次设置。
7.根据权利要求6所述的叠层结构，其特征在于，
所述前封装胶膜的材质包括：EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种。
8.根据权利要求6所述的叠层结构，其特征在于，
所述后封装胶膜的材质包括：EVA、POE或共挤POE/EVA中的一种。
9.一种光伏组件，其特征在于，由权利要求1-8所述的叠层结构层压得到。
10.一种光伏组件制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、铺设盖板材料；
S2、在所述盖板材料上铺设前封装胶膜；
S3、在所述前封装胶膜上铺设若干电池串；
S4、在若干所述电池串间隙处铺设垫条；
S5、在所述垫条上铺设后封装胶膜；
S6、在所述后封装胶膜上铺设背板材料，得到叠层结构；
S7、对步骤S6中叠层结构进行层压，得到光伏组件。
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