CN113764537A - 一种光伏组件用黑色汇流条及制备方法及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件用黑色汇流条及其制备方法及光伏组件，属于光伏组件技术领域，用以解决使用现有的黑色汇流条的光伏组件的输出功率衰减较快的问题。本发明的光伏组件用黑色汇流条包括依次设置的：锡层、铜基层、第一金属层和黑色树脂层，所述第一金属层的熔点高于所述锡层的熔点。本发明的光伏组件包括上述光伏组件用黑色汇流条。使用本发明的黑色汇流条的光伏组件的输出功率的衰减降低。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏组件用黑色汇流条及其制备方法及光伏组件。
背景技术
目前光伏组件广泛应用于屋顶、建筑外墙等分布式光伏系统中。对于这类分布式光伏系统来说，要求光伏组件的外观呈黑色。因此，需要采用黑色汇流条。
现有技术中提供了一种黑色汇流条，包括铜基层，设置在铜基层一侧表面的锡层，以及设置在铜基层另一层表面的黑色树脂涂层。
然而，发明人经过长期使用发现采用现有的黑色汇流条的光伏组件存在输出功率衰减较快的问题。因此，亟待提供一种外观好、稳定性好、成本低的黑色汇流条。
发明内容
鉴于上述分析，本发明旨在提供一种光伏组件用黑色汇流条及其制备方法及光伏组件，能够解决以下技术问题：使用现有的黑色汇流条的光伏组件的输出功率衰减较快。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种光伏组件用黑色汇流条，包括依次设置的：锡层、铜基层、第一金属层和黑色树脂层，所述第一金属层的熔点高于所述锡层的熔点。
进一步的，所述第一金属层的熔点高于400℃。
进一步的，所述第一金属层是铝、铝合金、镍或者镍合金。
进一步的，所述第一金属层的厚度为40～800u"。
进一步的，所述锡层的厚度为15～25μm。
进一步的，所述黑色树脂层的厚度为5～20μm。
进一步的，所述锡层和铜基层之间设置第二金属层。
进一步的，所述第二金属层和所述第一金属层的材料相同。
进一步的，所述黑色树脂层的表面呈凹凸结构。
进一步的，所述黑色树脂层的表面的达因值为40以上。
一方面，本发明提供了一种光伏组件用黑色汇流条的制备方法，包括：
S1、准备铜基层；
S2、在所述铜基层的一侧表面设置第一金属层；
S3、在所述第一金属层表面设置黑色树脂层；
S4、采用背贴背的方式在所述铜基层的另一侧表面镀锡层；
S5、在所述黑色树脂层上进行电晕处理，得到黑色汇流条；
所述第一金属层的熔点高于所述锡层。
另一方面，本发明提供了一种光伏组件用黑色汇流条的制备方法，包括：
步骤1、准备铜基层；
步骤2、在所述铜基层两侧表面分别设置第一金属层和第二金属层；
步骤3、在所述第一金属层表面设置黑色树脂层；
步骤4、采用背贴背的方式在所述第二金属层表面镀锡层；
步骤5、在所述黑色树脂层上进行电晕处理，得到黑色汇流条；
所述第一金属层的熔点高于所述锡层。
另一方面，本发明提供了一种光伏组件，包括上述光伏组件用黑色汇流条。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
a)本发明提供的光伏组件用黑色汇流条的铜基层和黑色树脂层之间设置有第一金属层，使用过程中，第一金属层能够起到对水分、氧气的阻隔作用，进而对铜基层起到保护作用，防止铜基层被氧化，进而减慢组件输出功率的衰减。
b)第一金属层的熔点高，在焊接时，第一金属层不会发生熔化，不会影响黑色树脂层与胶膜的粘接，能够避免焊接时的脱层现象。
c)本发明提供的光伏组件用黑色汇流条的制备过程中，先镀高熔点金属层和黑色树脂层，再镀锡层，能够防止先镀锡层，再镀高熔点金属层时，锡层熔化，无法成型。本发明最后对黑色树脂层进行电晕处理能够明显提高黑色树脂层和光伏组件封装胶膜的粘结力。
d)本发明提供的黑色汇流条制备方法简单，所用黑色树脂层和第一金属层的成本也较低，因此本发明实施例提供的黑色汇流条的成本并无显著增加，成本较低，并且本发明的黑色汇流条的外观较好。
e)本发明的光伏组件的黑色汇流条由于在黑色树脂层和铜基层之间设置高熔点的第一金属层的方式防止了铜基层被腐蚀，降低了光伏组件的输出功率衰减。
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来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体发明的目的，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是本发明的实施例1的黑色汇流条的整体结构示意图；
图2是本发明的实施例2的黑色汇流条的整体结构示意图；
图3是本发明的实施例1中采用背贴背的方式将两个汇流条夹紧的示意图；
图4是包括对比例1的汇流条的光伏组件的正面外观图片；
图5是包括实施例1的汇流条的光伏组件的正面外观图片。
附图标记
1-锡层，2-铜基层，3-第一金属层，4-黑色树脂层，5-第二金属层。
具体实施方式
以下实施例对本发明进行详细描述。所述实施例是示例性的，旨在对本发明的实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
光伏组件组装过程中，光伏组件层压件放入层压机进行层压；其中，光伏组件层压件包括光伏玻璃/胶膜/电池阵列/胶膜/光伏背板，电池阵列中包括汇流条。电池阵列中的汇流条需要先和焊带进行焊接。
现有技术中提供了一种黑色汇流条，包括铜基层，设置在铜基层一侧表面的锡层，以及设置在铜基层另一层表面的黑色树脂涂层。然而，发明人经过长期使用发现采用现有的黑色汇流条的光伏组件的输出功率衰减较快。发明人经过深入研究发现：光伏组件在使用过程中，会有水分、氧气进入组件内部，由于黑色树脂涂层对于水分、氧气的阻隔作用较弱，水分和氧气会透过黑色树脂涂层腐蚀铜基层，铜基层被腐蚀后，电阻变大，使得组件输出功率衰减加快(正常光伏组件出厂后输出功率都会有衰减，铜基层被腐蚀后会使得衰减加快)。如果铜基层腐蚀严重的话，还可能造成组件烧毁。因此，亟待提供一种外观好、稳定性好、成本低的黑色汇流条。
基于上述发现和研究分析，本发明提供了一种光伏组件用黑色汇流条，包括依次设置的：锡层1、铜基层2、第一金属层3和黑色树脂层4；第一金属层3的熔点高于锡层1的熔点。
需要说明的是，考虑到光伏组件用黑色汇流条在使用过程中需要与胶膜焊接，焊接时汇流条导热快，如果金属层的熔点较低，焊接时易导致金属层熔融流动，使黑色树脂层与胶膜的粘接不牢，加剧脱层现象；因此，控制上述第一金属层3的熔点高于400℃，例如可以是450℃以上、500℃以上、550℃以上、600℃以上或650℃以上等。
具体的，第一金属层3可以是铝、铝合金、镍或者镍合金；考虑到制作成本，第一金属层3可以为低成本的金属，优选的，第一金属层3可以是铝。
与现有技术相比，本发明提供的光伏组件用黑色汇流条的铜基层和黑色树脂层之间设置有第一金属层，使用过程中，第一金属层能够起到对水分、氧气的阻隔作用，进而对铜基层起到保护作用，防止铜基层被氧化，进而减慢组件输出功率的衰减；并且第一金属层的熔点高，在焊接时，第一金属层不会发生熔化，能够避免焊接时的脱层现象。
考虑到黑色汇流条制作的方便性，锡层1和铜基层2之间也可以设置第二金属层5。第二金属层5与第一金属层3的材料相同。
具体的，考虑到第一金属层3的厚度过大，黑色汇流条的成本高，制作难度大；第一金属层3的厚度过小，黑色汇流条的电阻率高，影响组件输出功率；因此，控制第一金属层3的厚度为40～800u"(1u"＝0.0254μm，下同)，例如，50u"、100u"、150u"、200u"、250u"、300u"、350u"、400u"、420u"、440u"、450u"、460u"、480u"、500u"、520u"、540u"、550u"、560u"、580u"、600u"、620u"、640u"、650u"、660u"、680u"、700u"、720u"、740u"、750u"、760u"、780u"等。第一金属层厚度的选择可以综合成本、电阻率等因素，例如对于铝等低成本金属可以选择400u"以上的厚度，对于成本较高的金属可以选择40～300u"的厚度。
第二金属层5的厚度可以与第一金属层3的厚度相同。
具体的，上述铜基层2为无氧铜，其铜的含量要求≥99.9％。
具体的，锡层1的厚度过大，黑色汇流条的成本高，制作难度大；过小，黑色汇流条的电阻率高，影响组件输出功率；因此，控制锡层1的厚度为15～25μm，例如16μm、18μm、20μm、22μm、24μm等。
具体的，黑色树脂层4的厚度过大，黑色汇流条的成本高，制作难度大；过小，黑色汇流条的电阻率高，影响组件输出功率；因此，控制黑色树脂层4的厚度为5～20μm，例如6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、15μm、16μm、18μm等。
在现有的采用黑色汇流条的组件中，组件正面汇流条弯折部位附近会出现大面积的白色的气泡群，非常影响组件的外观(如图4圆圈所指示的位置)。发明人发现，造成出现大面积白色气泡群的原因是黑色树脂层与光伏组件封装胶膜之间的粘接力较差，黑色树脂层与封装胶膜之间脱层导致。因此，提高黑色树脂层和胶膜的粘接强度可以解决白色气泡群的问题。
具体的，可以通过增加黑色树脂层4和胶膜的接触面积来提高粘接强度。可以通过使黑色树脂层4的表面呈凹凸结构，来增加接触面积。在可能的实现方式中，可以在形成第一金属层3之后，通过刻蚀或者其他方式在第一金属层3表面设置凹凸结构，之后在第一金属层3上设置黑色树脂层4，从而使黑色树脂层4表面呈凹凸结构。
可选的，黑色树脂层4表面具有倒金字塔形的凸起。
具体的，也可以通过增加黑色树脂层4表面的达因值来提升其与胶膜的粘接强度。例如可以通过电晕处理来增加黑色树脂层4表面的达因值。
还可以将上述两种方式结合，即，在使黑色树脂层4表面呈凹凸结构的基础上，对黑色树脂层4表面进行电晕处理。
具体的，黑色树脂层4的达因值越高，和胶膜的附着力更好，反之，达因值过小，容易脱层产生气泡；因此，控制黑色树脂层4的达因值为40以上。
本发明中，黑色树脂层4的组成没有特殊要求，市售的用于光伏领域的黑色油墨、黑色涂料均可。例如可以采用主要成分为氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂中的两种或多种按比例混合后形成的复合型树脂。
本发明还提供了一种光伏组件用黑色汇流条的制备方法，包括：
S1、准备铜基层2；
S2、在铜基层2的一侧表面设置第一金属层3；
S3、在第一金属层3表面设置黑色复合树脂4；
S4、采用背贴背的方式在铜基层2的另一侧表面镀锡层1；
S5、在黑色复合树脂4上进行电晕处理，得到黑色汇流条。
具体的，上述S4中，镀锡层采用化学浸镀方法。
具体的，如图3所示，上述S4中，采用背贴背的方式在铜基层2的另一侧表面镀上锡层1包括：
S401、将两个镀有铜基层2、第一金属层3和黑色复合树脂4的汇流片的黑色复合树脂4侧对齐，用夹具6将两个对齐的汇流片夹紧；
S402、将夹紧后的汇流片放入化学液中进行浸镀锡层。
具体的，上述S5中，需要将S4中镀锡层后的夹紧的两个汇流条分开，然后在黑色复合树脂4上进行电晕处理。
需要说明的是，如果黑色汇流条还包括第二金属层5，则S2中，在铜基层2两侧表面分别镀第一金属层3和第二金属层5。
需要说明的是，还可以包括将黑色树脂层的表面设置凹凸结构。
与现有技术相比，本发明的方法先镀高熔点金属层和黑色树脂层，再镀锡层，能够防止先镀锡层，再镀高熔点金属层时，锡层熔化，无法成型。本发明最后对黑色树脂层进行电晕处理能够明显提高黑色树脂层和光伏组件封装胶膜的粘结力，能够有效防止组件正面汇流条折弯处附近出现大面积的白色气泡群，从而提升组件外观。
本发明还提供了一种光伏组件，所述光伏组件包括上述光伏组件用黑色汇流条。本发明的光伏组件的黑色汇流条由于在黑色树脂层和铜基层之间设置高熔点的第一金属层的方式防止了铜基层被腐蚀，降低了光伏组件的输出功率衰减。进一步地，由于黑色树脂层与封装胶膜之间具有较强的粘接力，使得组件正面汇流条折弯处附近几乎没有白色气泡群，从而提升组件外观。
下面将以具体的实施例来展示本发明的光伏组件用黑色汇流条及其制备方法。
实施例1
本实施例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，如图1所示，从上至下包含有依次设置的：锡层1、铜基层2、第一金属层3和黑色树脂层4。其中，锡层1厚度为20μm，第一金属层3厚度为40u"，铜基层2中铜的含量为99.95％，黑色树脂层4的厚度为10μm，黑色树脂层4的达因值为50。第一金属层3的材料为铝。
上述光伏组件用黑色汇流条的制备方法包括以下步骤：
S1、准备铜基层2；
S2、在铜基层2一侧表面设置第一金属层3；
S3、在第一金属层3表面设置黑色树脂层4；
S4、采用背贴背的方式在铜基层2表面镀锡层1；
S5、在黑色复合树脂涂层4上进行电晕处理，得到黑色汇流条。
实施例2
本实施例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，其结构与实施例1相同，不同之处在于：第一金属层3厚度为400u"。
实施例3
本实施例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，如图2所示，从上至下包含有依次设置的：锡层1、第二金属层5、铜基层2、第一金属层3和黑色树脂层4。其中，锡层1厚度为20μm，第一金属层3和第二金属层5的厚度均为40u"，铜基层2中铜的含量为99.95％，黑色树脂层4的厚度为10μm。第一金属层3和第二金属层5的材料为铝。
上述光伏组件用黑色汇流条的制备方法包括以下步骤：
S1、准备铜基层2；
S2、在铜基层2两侧表面分别镀第一金属层3和第二金属层5；
S3、在第一金属层3表面设置黑色树脂层4；
S4、采用背贴背的方式在第二金属层5表面镀锡层1；
S5、在黑色树脂层4上进行电晕处理，得到黑色汇流条。
实施例4
本实施例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，黑色汇流条的结构与实施例1相同，不同之处在于，黑色树脂层的表面设置了凹凸结构。黑色汇流条的制备方法中还包括将黑色树脂层的表面设置凹凸结构，黑色树脂层不进行电晕处理。
实施例5
本实施例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，黑色汇流条的结构与实施例3相同，不同之处在于，黑色树脂层进行电晕处理。
实施例6
本实施例提供了一种光伏组件，包括实施例1-5的光伏组件用黑色汇流条。光伏组件的制备过程如下：
(1)在玻璃盖板上依次铺设前EVA封装胶膜和电池串，电池串中所用电池片为半片9主栅双面PERC电池；
(2)在铺设电池串之后，将汇流条(即实施例1或2中的黑色汇流条)与电池串的焊带焊接；
(3)完成焊接后，再在电池串上依次铺设后EVA封装胶膜和TPT背板，并将汇流条的引出端从后EVA封装胶膜和TPT背板的开孔中穿出，得到叠层件；
(4)对所得叠层件进行层压，得到层压件；
(5)在层压件四周安装铝边框，之后安装接线盒，得到光伏组件。
需要说明的是，上述制备方法是发明人经过长期深入实验研究后得到的最佳方案，在此，发明人提供一些研究过程中的效果较差的方案作为对比例。
对比例1
本对比例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，如图1所示，从上至下包含有依次设置的：锡层1、铜基层2、第一金属层3和黑色树脂层4。其中，锡层1厚度为20μm，第一金属层3厚度为40u"，铜基层2中铜的含量为99.95％，黑色复合树脂4的厚度为10μm。第一金属层3的材料为铝。
上述光伏组件用黑色汇流条的制备方法包括以下步骤：
S1、准备铜基层2；
S2、在铜基层2一侧表面设置第一金属层3；
S3、在第一金属层3表面设置黑色复合树脂4；
S4、采用背贴背的方式在铜基层2表面镀锡层1；得到黑色汇流条。
对比例2
本对比例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，从上至下包含有依次设置的：锡层、铜基层、金属层和黑色树脂层。其中，锡层厚度为20μm，金属层厚度为40u"，铜基层中铜的含量为99.95％，黑色树脂层的厚度为10μm。金属层的材料为锡。
上述光伏组件用黑色汇流条的制备方法包括以下步骤：
S1、准备铜基层；
S2、在铜基层两侧表面均镀上金属层；
S3、在一侧金属层表面设置黑色树脂层4，得到黑色汇流条。
对比例3
本对比例提供了一种光伏组件用黑色汇流条，包括依次设置的锡层1、铜基层2、黑色树脂层4。其中，锡层1厚度为20μm，铜基层2中铜的含量为99.95％，黑色树脂层4的厚度为10μm，黑色树脂层的材料与实施例1相同。
将上述实施例1-5和对比例1-3的汇流条应用于光伏组件中，光伏组件的制备过程如下：
(1)在玻璃盖板上依次铺设前EVA封装胶膜和电池串，电池串中所用电池片为半片9主栅双面PERC电池；
(2)在铺设电池串之后，将汇流条(即实施例1-5或对比例1-3中的汇流条)与电池串的焊带焊接；
(3)完成焊接后，再在电池串上依次铺设后EVA封装胶膜和TPT背板，并将汇流条的引出端从后EVA封装胶膜和TPT背板的开孔中穿出，得到叠层件；
(4)对所得叠层件进行层压，得到层压件；
(5)在层压件四周安装铝边框，之后安装接线盒，得到光伏组件。
如图4所示，为包括对比例1的汇流条的光伏组件的正面外观图片，汇流条折弯处附近有较大面积的白色气泡群产生(图中圆圈内即是气泡群)；经过实验，包括对比例2或3的汇流条的光伏组件的汇流条折弯处附近也出现了有大量的白色气泡群，可见，对比例1-3的黑色汇流条与EVA胶膜的粘接力较低。可见，对比例1和3未经过电晕处理，黑色树脂层和光伏组件封装胶膜的粘结力较低；对比例2的金属层为锡层，焊接时锡层会熔融流动，使黑色树脂层与胶膜的粘接不牢。对比例1-3的光伏组件产品不符合质量标准，为不合格或降级产品。
如图5所示，为包括实施例1的黑色汇流条的光伏组件的正面外观图片，可以看出，汇流条折弯处附近几乎没有无气泡产生，为透明色，可见实施例1的黑色汇流条与EVA胶膜的粘接力较高。经过实验，包括实施例2-5的黑色汇流条的光伏组件的汇流条附近也几乎无气泡产生，可见实施例2-5的黑色汇流条与EVA胶膜的粘接力较高，可见经过电晕处理或者在黑色树脂层上设置凹凸结构能够提高黑色汇流条与EVA胶膜的粘接力。
采用包括实施例1的黑色汇流条的光伏组件和采用对比例3的黑色汇流条的光伏组件，分别按照上述步骤制作10块光伏组件，分别测试每块光伏组件的初始输出功率，之后将光伏组件放入温度85℃、湿度85％的实验箱中，放置1000小时，再测试每块光伏组件的输出功率，按照以下公式计算功率衰减率：
(初始输出功率-测试后输出功率)/初始输出功率×100％
其中，10块采用实施例1的黑色汇流条的光伏组件的功率衰减率在0.8％～1.5％的范围内，10块采用对比例3的黑色汇流条的光伏组件的功率衰减率在2.0％～6.0％范围内，可见本发明实施例提供的黑色汇流条由于在黑色树脂层和铜基层之间设置高熔点的第一金属层的方式防止了铜基层被腐蚀，降低了光伏组件的输出功率衰减。
并且本发明实施例提供的黑色汇流条制备方法简单，所用黑色树脂层和第一金属层的成本也较低，因此本发明实施例提供的黑色汇流条的成本并无显著增加。
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)
1.一种光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，包括依次设置的：锡层(1)、铜基层(2)、第一金属层(3)和黑色树脂层(4)，所述第一金属层(3)的熔点高于所述锡层(1)的熔点。
2.根据权利要求1所述的光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，所述第一金属层(3)的熔点高于400℃；
优选的，所述第一金属层(3)是铝、铝合金、镍或者镍合金；
优选的，所述第一金属层(3)的厚度为40～800u"。
3.根据权利要求1所述的光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，所述锡层(1)的厚度为15～25μm。
4.根据权利要求1所述的光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，所述黑色树脂层(4)的厚度为5～20μm。
5.根据权利要求1所述的光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，所述锡层(1)和铜基层(2)之间设置第二金属层(5)；
优选的，所述第二金属层(5)和所述第一金属层(3)的材料相同。
6.根据权利要求1所述的光伏组件用黑色汇流条，其特征在于，所述黑色树脂层(4)的表面呈凹凸结构。
7.根据权利要求1或6所述的光伏组件用黑色汇流条，所述黑色树脂层(4)的表面的达因值为40以上。
8.一种光伏组件用黑色汇流条的制备方法，其特征在于，包括：
S1、准备铜基层(2)；
S2、在所述铜基层(2)的一侧表面设置第一金属层(3)；
S3、在所述第一金属层(3)表面设置黑色树脂层(4)；
S4、采用背贴背的方式在所述铜基层(2)的另一侧表面镀锡层(1)；
S5、在所述黑色树脂层(4)上进行电晕处理，得到黑色汇流条；
所述第一金属层(3)的熔点高于所述锡层(1)。
9.一种光伏组件用黑色汇流条的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1、准备铜基层(2)；
步骤2、在所述铜基层(2)两侧表面分别设置第一金属层(3)和第二金属层(5)；
步骤3、在所述第一金属层(3)表面设置黑色树脂层(4)；
步骤4、采用背贴背的方式在所述第二金属层(5)表面镀锡层(1)；
步骤5、在所述黑色树脂层(4)上进行电晕处理，得到黑色汇流条；
所述第一金属层(3)的熔点高于所述锡层(1)。
10.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求1-7所述的光伏组件用黑色汇流条或权利要求8或9的制备方法制备的光伏组件用黑色汇流条。
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