CN115284644A - 轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备，包括如下步骤：步骤S1，通过活塞泵将单体经过流量计后加入到行星真空搅拌机中，随后添加引发剂和添加剂，真空搅拌制得高透涂覆液；步骤S2，将玻璃纤维布和双面电晕后的氟膜同时放卷、展平后经过牵引辊，将高透涂覆液通过涂覆装置涂覆在玻璃纤维布和/或氟膜表面后将两者复合得到复合纤维布；步骤S3，在复合纤维布上下表面复合离型膜后进入烘箱固化，并将两面离型膜收卷后经过冷却辊，测厚、裁边后收卷得到轻量化光伏组件前板或背板；本发明实现了无溶剂烘箱固化，无需后续传统制备工艺中真空袋、热压罐固化和冷藏保存，大大简化了制备工艺。

Description

轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备。
背景技术
光伏发电技术(PV)是实现碳峰值和碳中和的重要手段之一，因其环境友好和可持续的优势，被认为是传统化石燃料的潜在替代策略。光伏单玻组件主要由光伏玻璃(前板)-EVA-电池片-EVA-背板组成。
目前光伏玻璃的主流产品为低铁钢化压花玻璃(亦称之为钢化绒面玻璃)，厚度为3.2mm或4mm,在太阳能电池光谱响应的波长范围内(380～1100nm),透光率可达91％以上，采用特制的压花机，在超白玻璃表面压制特制的金字塔形花纹而制成的。
传统光伏玻璃4mm的厚度导致了光伏组件整体的厚度过厚，质量过重，影响后续使用，虽然国家也出台了轻质物理强化玻璃(GB/T34328-2017)的国家标准，中国专利CN201910670844.X申请制备了一种厚度为1.6～1.8mm的轻质光伏玻璃，使用氧化铈增透剂替代氧化锑澄清处理剂并且最大透光率可达到91.92％，虽然厚度相比传统光伏玻璃降低一倍，透光率也保持不变，但其制备中添加过多添加剂增加了制备工艺难度。
因此，如何制备一种工艺简便的轻质化光伏前板和背板是目前有待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备，以解决现有轻质光伏玻璃制备工艺复杂的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，包括如下步骤：步骤S1，通过活塞泵将单体经过流量计后加入到行星真空搅拌机中，随后添加引发剂和添加剂，真空搅拌制得高透涂覆液；步骤S2，将玻璃纤维布和双面电晕后的氟膜同时放卷、展平后经过牵引辊，将高透涂覆液通过涂覆装置涂覆在玻璃纤维布和/或氟膜表面后将两者复合得到复合纤维布；步骤S3，在复合纤维布上下表面复合离型膜后进入烘箱固化，并将两面离型膜收卷后经过冷却辊，测厚、裁边后收卷得到轻量化光伏组件前板或背板。
又一方面，本发明还提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备设备，包括：采用如前所述轻量化光伏组件前板和背板制备工艺依次连接的放卷段、烘箱段、收卷段和检测段。
本发明的有益效果是，本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备通过借鉴预浸料制备工艺，对制备工艺参数和流程进行了改进，实现了无溶剂烘箱固化，无需后续传统制备工艺中真空袋、热压罐固化和冷藏保存，大大简化了制备工艺，同时所制得的光伏组件前板厚度仅为100μm～200μm。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备设备的结构示意图；
图2是本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备设备的放卷段示意图；
图3是本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备设备的烘箱段示意图；
图4是本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备设备的收卷段和检测段示意图。
图中：
放卷段100、烘箱段200、收卷段300、检测段400；
玻璃纤维布放卷部1、氟膜放卷部2、除静电刷3、支撑辊4、涂覆装置5、离型膜放卷部6；
气嘴7、烘箱8、离型膜收卷部9；
厚度检测装置10、冷却辊11、缺陷检测装置12、前板收卷部13。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，包括如下步骤：步骤S1，通过活塞泵将单体经过流量计后加入到行星真空搅拌机中，随后添加引发剂和添加剂，真空搅拌制得高透涂覆液；步骤S2，将玻璃纤维布和双面电晕后的氟膜同时放卷、展平后经过牵引辊，将高透涂覆液通过涂覆装置5涂覆在玻璃纤维布和/或氟膜表面后将两者复合得到复合纤维布；步骤S3，在复合纤维布上下表面复合离型膜后进入烘箱8固化，并将两面离型膜收卷后经过冷却辊11，测厚、裁边后收卷得到轻量化光伏组件前板或背板。
具体的，本发明的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺所制得的轻量化光伏组件前板相较于传统光伏玻璃，成品厚度仅为100～200μm，解决了传统光伏玻璃厚度过厚使用不便的问题。
具体的，本发明工艺借鉴预浸料制备工艺，并优化改进了制备工艺参数和流程，将传统预浸料的干法和湿法两种工艺相结合，干法工艺需要将树脂熔融涂覆在离型膜上后复合在纤维表面，而湿法工艺则需要大量溶剂浸渍涂覆，对环境污染偏大，且后续均需要真空袋或热压罐固化成型，本工艺采用无溶剂的树脂涂覆烘箱固化体系一步成型，无需后续真空袋、热压罐固化，大大降低了生产成本，提升生产效率，降低环境污染且无需冷藏保存。
在本实施例中，具体的，所述高透涂覆液中单体、引发剂、添加剂的质量比为总质量的93～97wt％:1～5wt％:0.5～3wt％；其中所述单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、MMA预聚体、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种；所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种或多种组合；所述添加剂为流平剂和稀土添加剂。
具体的，本发明中高透涂覆液由丙烯酸酯类单体和复配引发剂构成，混合溶液澄清透明，对前板透光率有明显提升。氟膜-高透涂覆液-玻璃纤维布形成多层结构，丙烯酸酯单体在复配引发剂和助剂作用下产生界面扩散，均匀的分散在玻璃纤维布内，同时玻璃纤维布内层因为添加偶联剂，偶联剂与高透涂覆液形成立体交联结构，同时保持高极化响应。高透涂覆液在烘箱中固化反应过程中逐步形成高分子量丙烯酸酯类聚合物，聚合物和氟膜分子间亲和力较高，形成了带有氢键的双层结构，保证固化过程中聚合物在氟膜基体中形成超均匀分散和附着，大幅度增强了前板和背板的强度。
可选的，所述步骤S1中在20～30℃环境下真空搅拌10～20分钟制得高透涂覆液。
可选的，所述玻璃纤维布为电子级玻璃纤维布104、1037、101、106、1015中的一种。
可选的，所述氟膜ETFE(乙烯四氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PVF(聚氟乙烯)中的一种，双面电晕功率为5Kw。
可选的，所述流平剂为S401、BYK333、BYK306、BYK349中的一种。
可选的，所述稀土添加剂为氧化钆。
在本实施例中，具体的，所述步骤S2中高透涂覆液与玻璃纤维布的质量比为1:5～1:4；涂覆方式为浸涂、狭缝挤出、辊涂和凹版涂布中的任意一种。
在本实施例中，具体的，所述步骤S3中烘箱固化反应温度为60～120℃，反应时间为3～30min。
在本实施例中，具体的，所述步骤S2中玻璃纤维布和氟膜之间的张力为15～35N；所述步骤S3中复合纤维布和离型膜之间的张力为10～25N。
具体的，本发明因为同时在玻璃纤维布表面和氟膜表面涂覆高透涂覆液后复合固化，通过优化控制涂覆量、复合层张力、固化温度和时间后实现产品的制备。
如图1所示，本发明还提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备设备，包括：采用如前所述轻量化光伏组件前板和背板制备工艺依次连接的放卷段100、烘箱段200、收卷段300和检测段400。
如图2所示，具体的，所述放卷段100包括上下间隔放置的玻璃纤维布放卷部1和氟膜放卷部2；其中玻璃纤维布放卷段1和氟膜放卷段2均依次连接有独立的除静电刷3、支撑辊4和涂覆装置5；以及位于放卷段100的末端由上下对称贴合的一对离型膜放卷部6将玻璃纤维布和氟膜复合。
可选的，所述玻璃纤维布放卷部1、氟膜放卷部2和离型膜放卷部6均设置有双开卷气动张力控制系统。
如图3所示，所述烘箱段200的烘箱8为气浮式烘箱；以及所述烘箱8的内壁上下设置有参差的气嘴7，经过高透涂覆液涂覆的离型膜在烘箱内无需溶剂即可进行固化，无需后续真空袋、热压罐固化，大大降低了生产成本，且无需冷藏保存。
如图4所示，所述收卷段300包括上下对称的一对离型膜收卷部。
在本实施例中，具体的，所述检测段400包括依次连接的厚度检测装置10、冷却辊11和缺陷检测装置12；其中所述厚度检测装置10为β射线检测仪、红外检测仪、X射线检测仪中的任意一种。
可选的，前板收卷部13设置有缺陷在线检测和记录装置，以对前板收卷做最后一步检测确认，进一步提升产品质量。
实施例1
本实施例中玻璃纤维布选用1037，氟膜选用ETFE，高透涂覆液在20℃下真空搅拌10min后得到，各组分包括：93wt％的甲基丙烯酸甲酯、2％的引发剂过氧化苯甲酰、2％的引发剂过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、1％的流平剂S401和2％的稀土添加剂氧化钆。
其中高透涂覆液与玻璃纤维布的质量比为1：5，涂覆方式为浸涂，烘箱固化反应温度为60℃，反应时间为20min，玻璃纤维布和氟膜之间的张力为15N，复合纤维布和离型膜之间的张力为10N。
实施例2
除了将实施1中的玻璃纤维布换为104，其余跟实施例1相同。
实施例3
除了将实施1中的氟膜换为PVDF，其余跟实施例1相同。
实施例4
除了将高透涂覆液的组成替换为：97wt％的甲基丙烯酸甲酯、1％的引发剂过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、1％的流平剂BYK333和1％的稀土添加剂氧化钆外，其余跟实施例相同。
实施例5
除了将高透涂覆液与玻璃纤维布的质量比替换为1：4，涂覆方式为狭缝挤出外，其余跟实施例1相同。
实施例6
除了将中烘箱固化反应温度和时间替换为100℃和10min外，其余跟实施例1相同。
实施例7
除了将玻璃纤维布和氟膜之间的张力替换为35N，复合纤维布和离型膜之间的张力替换为25N外，其余跟实施例1相同。
对比例1
本对比例中玻璃纤维布选用1037，涂覆液在20℃下真空搅拌10min后得到，各组分包括：97wt％的甲基丙烯酸甲酯、2％的引发剂过氧化苯甲酰、1％的引发剂过氧化2-乙基己基酸叔丁酯。
其中涂覆液与玻璃纤维布的质量比为1：5，涂覆方式为浸涂，烘箱固化反应温度为60℃，反应时间为20min，玻璃纤维布和离型膜之间的张力为10N。
对比例2
本对比例中玻璃纤维布选用104，涂覆液在20℃下真空搅拌10min后得到，各组分包括：97wt％的甲基丙烯酸甲酯、3％的引发剂过氧化苯甲酰。
其中涂覆液与玻璃纤维布的质量比为1：4，涂覆方式为浸涂，烘箱固化反应温度为80℃，反应时间为15min，玻璃纤维布和离型膜之间的张力为20N。
通过实施例和对比例所制得的轻量化前板的性能见表1。
表1各实施例及对比例中制得前板的性能数据
Figure BDA0003775176910000081
综上所述，本发明提供了一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺及设备，通过借鉴预浸料制备工艺，对制备工艺参数和流程进行了改进，实现了无溶剂烘箱固化，无需后续传统制备工艺中真空袋、热压罐固化和冷藏保存，大大简化了制备工艺，同时所制得的光伏组件前板和背板厚度仅为100μm～200μm。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，通过活塞泵将单体经过流量计后加入到行星真空搅拌机中，随后添加引发剂和添加剂，真空搅拌制得高透涂覆液；
步骤S2，将玻璃纤维布和双面电晕后的氟膜同时放卷、展平后经过牵引辊，将高透涂覆液通过涂覆装置(5)涂覆在玻璃纤维布和/或氟膜表面后将两者复合得到复合纤维布；
步骤S3，在复合纤维布上下表面复合离型膜后进入烘箱(8)固化，并将两面离型膜收卷后经过冷却辊(11)，测厚、裁边后收卷得到轻量化光伏组件前板或背板。
2.如权利要求1所述的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，其特征在于，
所述高透涂覆液中单体、引发剂、添加剂的质量比为总质量的93～97wt％:1～5wt％:0.5～3wt％；其中
所述单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、MMA预聚体、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种；
所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种或多种组合；
所述添加剂为流平剂和稀土添加剂。
3.如权利要求1所述的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，其特征在于，
所述步骤S2中高透涂覆液与玻璃纤维布的质量比为1:5～1:4；
涂覆方式为浸涂、狭缝挤出、辊涂和凹版涂布中的任意一种。
4.如权利要求1所述的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，其特征在于，
所述步骤S3中烘箱固化反应温度为60～120℃，反应时间为3～30min。
5.如权利要求1所述的轻量化光伏组件前板和背板制备工艺，其特征在于，
所述步骤S2中玻璃纤维布和氟膜之间的张力为15～35N；
所述步骤S3中复合纤维布和离型膜之间的张力为10～25N。
6.一种轻量化光伏组件前板和背板制备设备，其特征在于，包括：
采用如权利要求1所述轻量化光伏组件前板和背板制备工艺依次连接的放卷段(100)、烘箱段(200)、收卷段(300)和检测段(400)。
7.如权利要求5所述的轻量化光伏组件前板和背板制备设备，其特征在于，
所述放卷段(100)包括上下间隔放置的玻璃纤维布放卷部(1)和氟膜放卷部(2)；其中
玻璃纤维布放卷段(1)和氟膜放卷段(2)均依次连接有独立的除静电刷(3)、支撑辊(4)和涂覆装置(5)；以及
位于放卷段(100)的末端由上下对称贴合的一对离型膜放卷部(6)将玻璃纤维布和氟膜复合。
8.如权利要求5所述的轻量化光伏组件前板和背板制备设备，其特征在于，
所述烘箱段(200)的烘箱(8)为气浮式烘箱；以及
所述烘箱(8)的内壁上下设置有参差的气嘴(7)。
9.如权利要求5所述的轻量化光伏组件前板和背板制备设备，其特征在于，
所述收卷段(300)包括上下对称的一对离型膜收卷部(9)。
10.如权利要求5所述的轻量化光伏组件前板和背板制备设备，其特征在于，
所述检测段(400)包括依次连接的厚度检测装置(10)、冷却辊(11)和缺陷检测装置(12)；其中
所述厚度检测装置(10)为β射线检测仪、红外检测仪、X射线检测仪中的任意一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117106214A (zh) * 2023-08-22 2023-11-24 常州百佳年代薄膜科技股份有限公司 一种快速交联成型轻质光伏组件封装前板及其制备方法

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