CN114561064B - 具有高使用可靠性且易回收的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，从受光面到背光面的各层依次为：前板、EVA胶膜、渗透型保护膜、电池片、渗透型保护膜、EVA胶膜、背板；渗透型保护膜以质量为100％计，包含按以下质量百分含量配比的各原料：交联剂0.01～0.8％、偶联剂0.05～1％、紫外光吸收剂0.03～0.3％、紫外光稳定剂0.03～0.3％、抗氧剂0.05～0.4％，余量为由乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体在茂金属催化剂的作用下三元共聚制成的乙烯‑多碳烯‑多碳烯酮的三元共聚物基体。本发明通过渗透型保护膜的特殊结构设计和真空热压微交联设计，使其具备利于组件回收和实现渗透性防护的多重功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏组件。
背景技术
太阳能光伏电站中大面积使用光伏组件，光伏电站的建设地通常在户外，天气条件恶劣，目前单玻组件对电池片的封装采用常规的EVA胶膜进行封装，EVA胶膜和电池片直接接触，而电池栅线电池片表面上经过浆料高温烧结形成，栅线表面存在较多孔洞，组件在户外长期使用过程中随着EVA材料的老化会产生腐蚀性物质，这些腐蚀性物质通过孔洞提供的通道渗透侵入，腐蚀栅线及栅线与硅基底形成的欧姆接触，导致电池对光生载流子的收集和传导能力大幅下降，组件输出功率大幅衰减。此外，EVA材料在层压后完全交联形成三维网络结构，无法再次加热熔化，组件回收处理的难度大大提升。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种光伏组件，在户外长期使用的工况下可靠性高，并且能够降低组件回收过程中前板、背板与电池片之间的分离难度。
技术方案：一种具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，组件从受光面到背光面的各层依次为：前板、EVA胶膜、渗透型保护膜、电池片、渗透型保护膜、EVA胶膜、背板；
渗透型保护膜以质量为100％计，包含按以下质量百分含量配比的各原料：交联剂0.01～0.8％、偶联剂0.05～1％、紫外光吸收剂0.03～0.3％、紫外光稳定剂0.03～0.3％、抗氧剂0.05～0.4％，余量为乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体；各原料混合、加热、熔融、挤出、冷却，制成渗透型保护膜。
进一步的，乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体由乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体在茂金属催化剂的作用下三元共聚制成；
乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体的结构式为：
其中：x、y、z为乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体各自的摩尔百分含量，以三种单体的摩尔百分含量之和为100％计，乙烯单体的摩尔百分含量x为20～50％，含多个碳原子的α烯烃单体的摩尔百分含量y为15～40％，含多个碳原子的α烯烃酮单体的摩尔百分含量z为10～40％；m为含多个碳原子的α烯烃单体中的相同结构单元数，m＝2～13，n为含多个碳原子的α烯烃酮单体中的相同结构单元数，n＝4～15。
具体的，三元共聚工艺的聚合温度30～80℃、聚合压力0.1～2MPa、催化剂浓度1～9×10-4mol/L。
具体的，茂金属催化剂为双(甲基茚基)二氯化锆/MAO催化剂、二甲基硅双(2-甲基-4-苯基茚基)二氯化锆催化剂、乙基双(甲基茚基)二氯化锆/MAO/异丁基铝茂金属催化剂的其中一种。
具体的：
交联剂为过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯的其中一种或至少两种混合；
偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的其中一种或至少两种混合；
紫外光吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑的其中一种或至少两种混合；
紫外光稳定剂为三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶的其中一种或两种混合；
抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的其中一种或两种混合。
进一步的，渗透型保护膜的厚度为0.1～0.4mm。
进一步的，前板为钢化玻璃或热强化玻璃，前板的厚度为1.5～5mm；EVA胶膜的厚度为0.2～0.6mm；背板为高分子材料或玻璃，背板为高分子材料时，背板的厚度为0.2～0.35mm，背板为玻璃时，背板的厚度为1.5～5mm。
进一步的，制作组件时，从受光面到背光面的各层依次叠层设置，然后以真空热压进行层间粘接，真空度30～100Pa、热压温度140～150℃，真空热压时，EVA胶膜的材料内部发生高交联，交联度70～95％，渗透型保护膜的材料内部仅发生微交联，交联度0.1～15％；回收组件时，将组件加热至200～250℃，EVA胶膜的材料不熔化，渗透型保护膜的材料熔化，通过热熔切割渗透型保护膜，将前板与电池片、背板与电池片分离。
从渗透型保护膜的主要制备原料——乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体的分子结构式可见：该基体中，多碳烯酮的存在在分子结构中引入了羰基极性基团，可保证渗透型保护膜与EVA胶膜之间较好的相容性，大幅降低渗透型保护膜与EVA胶膜之间发生层间脱离的风险；多碳烯和多碳烯酮结构中的长碳须状结构，可在层间热压粘接过程中进入栅线浆料烧结形成的孔洞之中，对孔洞进行填充保护，隔绝EVA产生的腐蚀性物质向栅线渗透的通道。
有益效果：本发明的优点是：在前板-EVA胶膜-电池片-EVA胶膜-背板的光伏组件结构中引入渗透型保护膜，形成前板-EVA胶膜-渗透型保护膜-电池片-渗透型保护膜-EVA胶膜-背板的光伏组件结构；渗透型保护膜的基体分子结构可部分渗透进入栅线浆料烧结形成的孔洞之中，有效填充封闭孔洞进行保护，阻隔EVA产生的腐蚀性物质向栅线、向电池片表面渗透，避免腐蚀性物质对栅线腐蚀导致的欧姆接触失效，提升了组件在户外长期使用的可靠性；渗透型保护膜在组件层压工艺条件下微交联，组件回收时升温使其熔化，热熔切割即可实现前板、背板与电池片之间的分离。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
一种具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，从受光面到背光面的各层依次为：前板、EVA胶膜、渗透型保护膜、电池片、渗透型保护膜、EVA胶膜、背板；前板为钢化玻璃或热强化玻璃，前板的厚度为1.5～5mm；EVA胶膜的厚度为0.2～0.6mm；渗透型保护膜的厚度为0.1～0.4mm；背板为高分子材料或玻璃，背板为高分子材料时，背板的厚度为0.2～0.35mm，背板为玻璃时，背板的厚度为1.5～5mm。
渗透型保护膜是由乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体、交联剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、抗氧剂为原料，将各原料混合，经加热、熔融、挤出、冷却，制得的。渗透型保护膜以质量为100％计，各原料按以下质量百分含量配比：交联剂0.01～0.8％、偶联剂0.05～1％、紫外光吸收剂0.03～0.3％、紫外光稳定剂0.03～0.3％、抗氧剂0.05～0.4％，余量为乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体。
交联剂为过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯的其中一种或至少两种混合；偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的其中一种或至少两种混合；紫外光吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑的其中一种或至少两种混合；紫外光稳定剂为三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶的其中一种或两种混合；抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的其中一种或两种混合。
乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体由乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体在茂金属催化剂的作用下三元共聚制成，聚合温度30～80℃，聚合压力0.1～2MPa，催化剂浓度1～9×10-4mol/L，茂金属催化剂为双(甲基茚基)二氯化锆/MAO催化剂、二甲基硅双(2-甲基-4-苯基茚基)二氯化锆催化剂、乙基双(甲基茚基)二氯化锆/MAO/异丁基铝茂金属催化剂的其中一种。
乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体的结构式为：
其中：x、y、z为乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体各自的摩尔百分含量，以三种单体的摩尔百分含量之和为100％计，乙烯单体的摩尔百分含量x为20～50％，含多个碳原子的α烯烃单体的摩尔百分含量y为15～40％，含多个碳原子的α烯烃酮单体的摩尔百分含量z为10～40％；m为含多个碳原子的α烯烃单体中的相同结构单元数，m＝2～13，n为含多个碳原子的α烯烃酮单体中的相同结构单元数，n＝4～15。
制作组件时，前板、EVA胶膜、渗透型保护膜、电池片、渗透型保护膜、EVA胶膜、背板，各层依次叠层设置，然后以真空热压进行层间粘接，真空度30～100Pa、热压温度140～150℃，在此工艺下真空热压时，EVA胶膜的材料内部发生高交联，交联度70～95％，渗透型保护膜的材料内部仅发生微交联，交联度0.1～15％，未形成三维网络结构。
从乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体的分子结构式可见：多碳烯酮的存在在分子结构中引入了羰基极性基团，可保证渗透型保护膜与EVA胶膜之间较好的相容性，大幅降低渗透型保护膜与EVA胶膜之间发生层间脱离的风险；多碳烯和多碳烯酮结构中的长碳须状结构，可在层间热压粘接过程中进入栅线浆料烧结形成的孔洞之中，对孔洞进行填充保护，隔绝EVA产生的腐蚀性物质向栅线渗透的通道。
渗透型保护膜自身降解不产生腐蚀性物质，渗透型保护膜设置在EVA胶膜与电池片之间，乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体作为渗透型保护膜的主要制备原料，基体分子结构可部分渗透进入栅线浆料烧结形成的孔洞之中，有效填充封闭孔洞进行保护，阻隔EVA产生的腐蚀性物质向栅线、向电池片表面渗透，避免腐蚀性物质对栅线腐蚀导致的欧姆接触失效，提升了组件在户外长期使用的可靠性。
由于制作好的组件中渗透型保护膜的仅发生微交联，其仍可在提高温度的情况下进一步熔化，为回收创造了可实施条件，在组件达到生命周期需要回收处理时，将组件加热至200～250℃，在此升温过程中，EVA胶膜的材料不会再发生熔化，但渗透型保护膜的材料仍可发生熔化，此时，通过热熔切割渗透型保护膜，即可方便、容易地将前板与电池片、背板与电池片分离，实现组件易回收的目的。
由于制作好的组件中渗透型保护膜内发生微交联，因此组件在户外条件下工作时，仍能够在发生遮挡等导致组件温升的情况下满足工作稳定性要求。
Claims (6)
1.一种具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：组件从受光面到背光面的各层依次为：前板、EVA胶膜、渗透型保护膜、电池片、渗透型保护膜、EVA胶膜、背板；
渗透型保护膜以质量为100％计，包含按以下质量百分含量配比的各原料：交联剂0.01～0.8％、偶联剂0.05～1％、紫外光吸收剂0.03～0.3％、紫外光稳定剂0.03～0.3％、抗氧剂0.05～0.4％，余量为乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体；各原料混合、加热、熔融、挤出、冷却，制成渗透型保护膜；
乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体由乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体在茂金属催化剂的作用下三元共聚制成；
乙烯-多碳烯-多碳烯酮的三元共聚物基体的结构式为：
其中：x、y、z为乙烯、含多个碳原子的α烯烃、含多个碳原子的α烯烃酮这三种单体各自的摩尔百分含量，以三种单体的摩尔百分含量之和为100％计，乙烯单体的摩尔百分含量x为20～50％，含多个碳原子的α烯烃单体的摩尔百分含量y为15～40％，含多个碳原子的α烯烃酮单体的摩尔百分含量z为10～40％；m为含多个碳原子的α烯烃单体中的相同结构单元数，m＝2～13，n为含多个碳原子的α烯烃酮单体中的相同结构单元数，n＝4～15；
制作组件时，从受光面到背光面的各层依次叠层设置，然后以真空热压进行层间粘接，真空度30～100Pa、热压温度140～150℃，真空热压时，EVA胶膜的材料内部发生高交联，交联度70～95％，渗透型保护膜的材料内部仅发生微交联，交联度0.1～15％；回收组件时，将组件加热至200～250℃，EVA胶膜的材料不熔化，渗透型保护膜的材料熔化，通过热熔切割渗透型保护膜，将前板与电池片、背板与电池片分离。
2.根据权利要求1所述的具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：三元共聚工艺的聚合温度30～80℃、聚合压力0.1～2MPa、催化剂浓度1～9×10-4mol/L。
3.根据权利要求1所述的具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：茂金属催化剂为双(甲基茚基)二氯化锆/MAO催化剂、二甲基硅双(2-甲基-4-苯基茚基)二氯化锆催化剂、乙基双(甲基茚基)二氯化锆/MAO/异丁基铝茂金属催化剂的其中一种。
4.根据权利要求1所述的具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：
交联剂为过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯的其中一种或至少两种混合；
偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的其中一种或至少两种混合；
紫外光吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑的其中一种或至少两种混合；
紫外光稳定剂为三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶的其中一种或两种混合；
抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的其中一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：渗透型保护膜的厚度为0.1～0.4mm。
6.根据权利要求1或5所述的具有高使用可靠性且易回收的光伏组件，其特征在于：前板为钢化玻璃或热强化玻璃，前板的厚度为1.5～5mm；EVA胶膜的厚度为0.2～0.6mm；背板为高分子材料或玻璃，背板为高分子材料时，背板的厚度为0.2～0.35mm，背板为玻璃时，背板的厚度为1.5～5mm。
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