CN209658203U - 一种封装前板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种封装前板，所述封装前板为贴合在太阳能电池组件上表面的复合膜，其特征在于，所述复合膜从上至下，包括防粘涂层、磨砂耐老化层、第一薄膜基材层、第一硅胶层、水汽阻隔层。本实用新型的柔性移动太阳能电池封装前板可以满足移动能源类较低水汽透过率及较低使用年限要求(小于5年)的要求，同时此柔性前板表面防指纹耐划伤、封装工艺简洁高效，材料及工艺成本较低。

Description

一种封装前板

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池封装组件，更具体地涉及一种应用于高透光柔性移动太阳能电池领域的封装前板。

背景技术

目前，在太阳能电池组件中，封装好坏对电池的使用寿命有重要的作用。太阳能电池组件的前板封闭结构的主要作为隔绝空气、水汽渗入到电池组件中，起到保护太阳能电池的作用。封装材料一般使用以PVB、EVA为主的粘胶膜，其作用是固定电池片，并隔绝空气和水蒸汽，以保证电池封装后有较长的使用寿命。而PVB和EVA材料在太阳能电池封闭的综合性能方面都存在不足的地方，阻水性能不够好，经过一定时间后，水汽会沿着电池组件边缘进入组件内部；同时与金属的粘结强度不够高，导致太阳能电池组在使用了一定时间后，电极与胶膜分离，失去封装的作用。

针对传统太阳能电池封装前板材料的封闭性能的不足，专利CN102738283A 公开了一种太阳能组件的前板封装结构，其中封装前板结构就包括在第一 EVA膜上，使用了一层ETFE氟塑料膜，该结构能够提高耐用性和隔热性能。高透光柔性薄膜太阳能电池作为太阳电池的一个新品种，技术先进、性能优良、用途广泛，越来越受到人们的重视。部分柔性封装前板采用氟膜类材料，耐老化性较高，户外使用年限可达25年以上，但氟膜价格昂贵，且采用传统封装胶膜透光率较低，易析出化学物质，同时耐老化效果较差，工艺操作温度较高，一般140℃以上，且工艺时间较长，一般层压时间20-30min，部分胶膜还需要特殊设备，因此造成封装工艺复杂，工艺时间较长，成本更高。

发明内容

针对之前现有技术存在的问题，本实用新型特提供解决所述问题的一高光种柔性移动太阳能电池封装前板结构。本实用新型开发了一款封装前板材料，能够应用本实用新型的太阳能电池封装前板，满足移动能源类防指纹耐划伤、较低水汽透过率及较低使用年限要求小于5年的要求，同时此柔性前板具有较高透光率，可达95％以上，安全环保，封装工艺简单方便，封装时间较短封装温度50-120℃，时间1-5min，大大提高了工艺效率及良品率。

本实用新型的第一个方面，提供一种封装前板，所述封装前板为贴合在太阳能电池组件上表面的复合膜，其特征在于，所述复合膜从上至下，包括防粘涂层、磨砂耐老化层、第一薄膜基材层、第一硅胶层、水汽阻隔层。

本实用新型使用的术语“封装前板”，是指光伏芯片上表面起封装保护作用的材料。

本实用新型中的封装前板，实际上是一层覆盖在电池组件上表面的复合膜，该膜具有多层结构，由若干种性质、组成相同或不同的材料层组成，各材料层可以通过涂层、薄膜的结构形式，可以通过沉积、镀膜、层压等工艺手段，复合在一起，形成本实用新型的封装前板。现有技术中常用的封装前板材料为PVB聚乙烯醇缩丁醛树脂和EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物等聚合物。

现有技术的封装前板的组成比较单一，基本就是一层或两层PVB、EVA、PET 或ETFE膜覆盖在电池组件上表面，复合程度不高，功能比较有限，无法满足封装前板在阻水汽性、透光性、化学稳定性等性能之间的综合性能的平衡；且现有技术中的封装前板膜的制备工艺复杂，对设备的要求高，膜组成材料成本高。同时，现有技术方案中，部分柔性封装前板采用氟膜类材料与封装胶膜进行层压，虽然氟膜耐老化性较高，户外使用年限可达25年以上，但氟膜价格昂贵，且采用传统封装胶膜透光率较低，易析出化学物质，同时耐老化效果较差，工艺操作温度较高，且工艺时间较长，部分胶膜还需要特殊设备，因此造成封装工艺复杂，工艺时间较长，成本更高。

本实用新型提供的封装前板，其组成的复合膜表现出的性能综合指标如下厚度0.3-1mm可调，透光率95％以上，水汽透过率10^-2g/m²day-10^-6g/m²day可调，表面硬度2H-3H可调，拉伸强度170MPa以上，断裂伸长率140％以上。本实用新型的封装前板，阻水性、透光性、耐候性、绝缘性、耐磨性等方面的性能相比现有技术也得到提升。

同时本实用新型的封装前板复合膜，摒弃了成本高、工艺复杂的含氟薄膜，使用有机和/或无机材料组成的复合层膜，满足了高透光柔性移动电池板的封装标准。

在进一步优选的方案中，所述水汽阻隔层下表面还包括一层改性底涂涂层，可以提高封装前板的耐候性。

在进一步优选的方案中，所述改性底涂涂层下表面还包括一层第二薄膜基材层。

在进一步优选的方案中，所述第二薄膜基材层下表面还包括第二硅胶层，可以增强透光率。

在进一步优选的方案中，所述第二硅胶层下表面还包括一层PE保护膜。

在进一步优选的方案中，所述防粘涂层，厚度为1-10um。

在进一步优选的方案中，所述磨砂耐老化层，厚度为1-10um。

在进一步优选的方案中，所述磨砂耐老化层中含有磨砂粒子，所述磨砂粒子为有机粒子、无机粒子或两者的结合。

在进一步优选的方案中，所述有机粒子为PMMA、PBMA、PDMS，所述无机粒子为SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂。

在进一步优选的方案中，所述第一薄膜基材层，厚度为50-200um。

在进一步优选的方案中，所述第一薄膜基材层为高透光的PET薄膜，透光率 90％以上。

在进一步优选的方案中，所述第一、二硅胶层，透光率95％以上，厚度为 100-300um。

在进一步优选的方案中，所述水汽阻隔层，厚度为1-30um。

在进一步优选的方案中，所述改性底涂涂层，厚度为1-15um，可选择为丙烯酸、聚氨酯或聚酯类涂层。

在进一步优选的方案中，所述第二薄膜基材层为高透光的PET、PEN或PBT 薄膜，透光率90％以上，厚度为50-200um。

1.在高透光薄膜基材上均匀覆盖磨砂耐老化涂层，保护复合膜下部的水汽阻隔层以及电池组件，提高前板材料耐磨、耐划及耐老化的性能；

2.复合膜的表层形成防粘涂层，涂层致密，实现防粘及自清洁；

3.水汽阻隔层能够使水汽透过率可达10^-5g/m²/天级别；通过引入高透光硅胶，使产品透光率提高到95％以上。

4.本实用新型复合膜组成的柔性前板封装部件，其各层膜之间紧密粘合，复合程度高，综合性能优异，具有防指纹耐划伤、较低水汽透过率、性质稳定、低成本、封装工艺简单高效，良品率较高的优点，满足了消费品类移动能源使用年限要求。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的封装前板的结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例的封装前板的结构示意图。

图3为本实用新型一个实施例的封装前板的结构示意图。

其中附图标记为：1-防粘涂层、2-磨砂耐老化层、3-第一薄膜基材层、4-第一硅胶层、5-水汽阻隔层、6-改性底涂涂层、7-第一薄膜基材层、8-第二硅胶层、 9-PE保护膜。

具体实施方式

以下，将结合说明书附图及具体实施方式，对本实用新型的技术方案及优点做出更加详细的解释和说明。应当理解的是，说明书、具体实施方式及说明书附图中所呈现的内容，仅仅为了更加清楚地说明本实用新型的技术方案及其优点，并不对本实用新型的保护范围构成限制。本领域技术人员能够在说明书公开内容的基础上，针对各种合理的变换得到变化后的技术方案，只要不脱离本实用新型的精神，各种变化后的技术方案均包括在本实用新型的保护范围之内。

实施例1

本实施例封装前板，其组成为紧密覆盖在太阳能电池组件上表面的复合膜，其由多层膜复合而成。其中，1为防粘涂层，厚度为优选1-10um，更优选的为3-8um，更优选的为5um，其分布在封装前板复合膜的上表面，具有防粘、防尘、自清洁作用；2为磨砂耐老化涂层，厚度为优选1-10um，更优选的为 3-8um，更优选的为5um，该层具体组成优选含有机或无机的磨砂粒子，例如有机粒子选择PMMA、PBMA、PDMS，所述无机粒子为SiO₂、Al₂O₃、 ZrO₂，更优选地含有防老化剂，该层具有耐磨、耐划、耐老化作用；3为第一薄膜基材层，厚度为100-300um，优选为50-200um，更优选的为80-150um，更优选的为100-120um，所述第一薄膜基材优选为高透光的PET薄膜，可见光透光率为90％以上，该层具有高透光作用；4为第一硅胶层，优选透光率 95％以上，更优选的为150-250um，更优选的为180-220um，更优选的为200u，该层具有作用，同时起到粘接、过渡作用；5为水汽阻隔层，厚度优选1-30um，更优选的为5-25um，更优选的为10-20um，更优选的为15um，该层具有阻隔水汽的作用。

按照上述结构设置得到的封装前板复合膜如图1所示。

如图1结构所示的封装前板的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：将磨砂粒子、防老化剂与有机高分子溶液混合，高速搅拌机2000转 /min搅拌，混合均匀，在第一薄膜基材层3透光率大于90％的上表面通过刮涂、辊涂等常用涂布方式制备磨砂涂层湿膜，湿膜在50-100℃温度下经UV 照射10-50S后固化形成连续磨砂涂层干膜，即图1中的层2，其中磨砂粒子可为PMMA、PBMA、PDMS等有机粒子或者SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等无机粒子，有机高分子溶液常为丙烯酸类、聚氨酯类等材料中的一种或两种；

步骤2：采用步骤1制备的复合膜，在膜层2上表面通过刮涂、线涂等方式涂布硅油溶液，经热烘箱高温140-160℃高温烘干1-5min后制备防粘干膜，即图1中的层1；

步骤3：采用上述步骤2制备的复合膜，在第一薄膜基材层3的下表面一面采用喷淋、刮涂或辊涂方式制备第一硅胶层4的湿膜，50-100℃，1-5min干燥后得到第一硅胶层4；

步骤4：采用步骤3制备的复合膜，所述第一硅胶层4的下表面采用原子层沉积工艺或磁控溅射工艺制备水汽阻隔层。

本实施例的封装前板，包括复合在一起的防粘涂层1、磨砂耐老化层2、第一薄膜基材层3、第一硅胶层4、水汽阻隔层5。

通过在高透光薄膜基材上制备磨砂耐老化及防粘涂层可使前板材料耐磨、耐划、自清洁及耐老化；

通过在高透光薄膜基材上制备水汽阻隔层，使水汽透过率可达10^-5g/m²day级别；

通过引入高透光硅胶层使此柔性前板具有较高透光率，可达95％以上，安全环保，且封装工艺简单方便，封装时间较短(封装温度50-120℃，时间 1-5min)，大大提高了工艺效率及良品率。

实施例2

为进一步提高封装前板的综合性能，本实用新型的封装前板复合膜可作如下的结构及工艺改进。

优选的，在实施例1封装前板复合膜结构的基础上，水汽阻隔层5的下表面复合一层改性底涂涂层6；

更优选的，在层6下表面复合第二薄膜基材层。

该实施例得到的封装前板的结构，如图2所示。

其中，本实用新型构思者将水汽阻隔层设置在封装前板复合膜的中间层，一方面能避免电池组件产生的水和气体破坏水汽阻隔层，另一方面也能避免 EVA等物质与太阳能电池板接触造成断路和短路问题；6为改性底涂涂层，厚度为优选1-15um，更优选的为3-12um，更优选的为5-8um，该层具有耐候性作用；7为第二薄膜基材层，所述第二薄膜基材层优选为的PET、PEN 或PBT薄膜，透光率90％以上，厚度50-200um，更优选的为80-150um，更优选的为100-120um，该层具有高透光作用。

实施例2的封装前板复合膜的具体制备步骤为：

选择实施例1封装前板复合膜，还优选的包括如下步骤：在所述水汽阻隔层5 下表面涂布改性底涂涂层6的湿膜，经高温70-90℃干燥后形成改性底涂涂层6的干膜；

更优选的，还包括如下步骤：所述改性底涂涂层6的干膜下表面复合第二薄膜基材层7。

另外作为可替代的一种制备工艺，实施例2的封装前板复合膜的具体制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：将磨砂粒子、防老化剂与有机高分子溶液混合，高速搅拌机2000转 /min搅拌，混合均匀，在第一薄膜基材层3的上表面通过处理形成连续磨砂耐老化层2的干膜；将磨砂粒子、防老化剂与有机高分子溶液混合，高速搅拌机2000转/min搅拌，混合均匀，在第一薄膜基材层3透光率大于90％的上表面通过刮涂、辊涂等常用涂布方式制备磨砂涂层湿膜，湿膜在50-100℃温度下经UV照射10-50S后固化形成连续磨砂涂层干膜，即图1中的层2，其中磨砂粒子可为PMMA、PBMA、PDMS等有机粒子或者SiO₂、Al₂O₃、 ZrO₂等无机粒子，有机高分子溶液常为丙烯酸类、聚氨酯类等材料中的一种或两种；

步骤2：采用步骤1制备的复合膜，在膜层2上表面通过刮涂、线涂等方式涂布硅油溶液，经热烘箱高温140-160℃高温烘干1-5min后制备防粘干膜，即图1中的层1；

步骤3：采用上述步骤2制备的复合膜，在第一薄膜基材层3的下表面采用喷淋、刮涂或辊涂方式制备第一硅胶层4的湿膜，50-100℃，1-5min干燥后得到第一硅胶层4；

步骤4：提供第二薄膜基材层7，在其上表面涂布改性底涂涂层的湿膜，经高温70-90℃干燥后形成改性底涂涂层6的干膜；然后，在所述改性底涂涂层6 的上表面采用原子层沉积工艺或磁控溅射工艺制备水汽阻隔层5；然后依次将上述步骤制备的复合膜，与步骤3制备的复合膜分别叠片组合，其中所述水汽阻隔层5与第一硅胶层4相粘合，放入真空层压机中，抽真空后控制加热温度50-120℃，时间1-5min，进行层压，并冷却。

按照该替代的制备工艺得到的封装前板的结构示意图也如图2所示。

本实施例的封装前板，包括复合在一起的防粘涂层1、磨砂耐老化层2、第一薄膜基材层3、第一硅胶层4、水汽阻隔层5、改性底涂涂层6、第二薄膜基材层7。

实施例3

为进一步提高封装前板耐候、高透光以及方便使用等性能，本实用新型的封装前板复合膜可作如下的结构及工艺改进。

优选的，在实施例2封装前板复合膜结构的基础上，所述第二薄膜基材层7 的下表面复合第二硅胶层8。

更优选的，在上述第二硅胶层8下表面复合一层PE保护膜9。

该实施例得到封装前板的结构示意图如图3所示。

其中，8为第二硅胶层，优选透光率95％以上，厚度100-300um，更优选的为150-250um，更优选的为180-220um，更优选的为200um，该层起到粘接、隔绝的作用，在封装前板封装时，该透光硅胶层能够紧密地粘合于太阳能电池板的上表面；9为PE保护膜，该保护膜易撕，起到保护封装前板成品复合膜的作用，待封装前板复合膜需要进行封装于太阳能电池表面时，揭开该层保护膜即可。

通过上述复合膜结构设置的高透光柔性太阳能封装前板，在耐磨耐划、阻水性、透光性、耐候性等方面的性能有了明显的改善。

图3所示的本实用新型封装前板的具体制备工艺为：

在实施例2结构的封装前板的基础上，还优选的进行如下步骤：在所述第二薄膜基材层7的下表面采用喷淋、刮涂或辊涂等方式制备第二硅胶层8的湿膜，50-100℃，1-5min干燥后得到第二硅胶层8，厚度100-200um。

更优选的，还包括如下步骤：在所述第二硅胶层8下表面复合PE保护膜9，收卷。

本实施例的封装前板，包括复合在一起的防粘涂层1、磨砂耐老化层2、第一薄膜基材层3、第一硅胶层4、水汽阻隔层5、改性底涂涂层6、第二薄膜基材层7、第二硅胶层8、PE保护膜9。

本实用新型根据上述制备工艺制备得到的封装前板使用时，具体地应用于封装高透光柔性移动太阳能电池组件上表面时，可采用现有技术中常规的封装方法。例如可具体地按照下述步骤，先制备与所封装的太阳能电池板相匹配的模具，在模具内表面喷涂烧结一层胶模材料，太阳能电池能电池板放入模具的凹槽中，然后将放置好太阳能电池板的模板上覆盖上本实用新型提供的封装前板复合膜(放置时，如封装前板复合膜含有PE保护膜，可先将复合膜最外层的PE保护膜揭去)，然后放入层压机进行封装，取出后进行冷却、脱模。

本实用新型应用于柔性太阳能电池的封装前板，耐划伤、较低水汽透过率、低成本、封装工艺简单高效，良品率较高，可以满足消费品类移动能源使用年限要求。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本实用新型公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本实用新型的技术方案仅由权利要求的范围限定。

用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用“仅”，否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

本实用新型的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本实用新型的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。

Claims (6)

1.一种封装前板，所述封装前板为贴合在太阳能电池组件上表面的复合膜，其特征在于，所述复合膜从上至下，包括防粘涂层、磨砂耐老化层、第一薄膜基材层、第一硅胶层、水汽阻隔层，所述防粘涂层厚度为1-10um。

2.根据权利要求1所述的一种封装前板，其特征在于，所述水汽阻隔层下表面还包括一层改性底涂涂层。

3.根据权利要求2所述的一种封装前板，其特征在于，所述改性底涂涂层下表面还包括第二薄膜基材层。

4.根据权利要求3所述的一种封装前板，其特征在于，所述第二薄膜基材层下表面还包括第二硅胶层。

5.根据权利要求4所述的一种封装前板，其特征在于，所述第二硅胶层下表面还包括一层PE保护膜。

6.根据权利要求1所述的一种封装前板，其特征在于，所述第一薄膜基材层，为高透光的PET薄膜，厚度为50-200um，透光率90％以上；第二薄膜基材层为高透光的PET、PEN或PBT薄膜，透光率90％以上，厚度为50-200um。