CN218579864U - 一种封装胶膜及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本申请属于光伏技术领域。本申请公开了一种封装胶膜，其包括泡孔层，泡孔层中包括泡孔；以平均直径c为60～300μm的泡孔为大泡孔，以平均直径c为1～50μm的泡孔为小泡孔，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(70:30)；平均直径c＝(x+y+z)/3，其中x为泡孔沿封装胶膜的延伸方向的尺寸，y为泡孔沿封装胶膜的横向方向的尺寸，z为泡孔沿封装胶膜的厚度方向的尺寸。本申请还公开了一种光伏组件。本申请中的封装胶膜具有优异的绝缘性能和较高的韧性，可以降低电池片的隐裂率，提高组件的可靠性。

Description

一种封装胶膜及光伏组件

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，尤其涉及一种封装胶膜及光伏组件。

背景技术

随着社会的发展能源短缺和环境污染问题变得日益严峻。大力发展可再生能源可持续发展道路已经成为大家的共识。其中具有独特优点的光伏发电技术在近些年来得到了飞速发展。

封装胶膜是光伏封装中重要的封装材料，封装胶膜粘结电池串与光伏玻璃及背板，将电池串封装成能够稳定发电的光伏组件。

但本申请人在实现本申请实施例中申请技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有市场上的封装胶膜其硬度和模量比较高，且封装胶膜成本较高。在层压过程中，由于封装胶膜硬度较高，无法有效地缓和压力，较大的压力会直接作用在电池串上，导致电池串隐裂，从而影响光伏组件的发电效率。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种封装胶膜，解决了封装胶膜硬度过高的问题，避免层压时电池片发生隐裂，同时提高了封装胶膜的绝缘性能，降低成本，保证光伏组件的发电效率，提高生产效率。

本申请的一方面提供了一种封装胶膜，包括泡孔层，泡孔层中包括泡孔，以平均直径c为60～300μm的泡孔为大泡孔，以平均直径c为1～50μm的泡孔为小泡孔，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(70:30)；泡孔平均直径为c，平均直径c＝(x+y+z)/3，其中x为泡孔沿封装胶膜的延伸方向的尺寸，y为泡孔沿封装胶膜的横向方向的尺寸，z为泡孔沿封装胶膜的厚度方向的尺寸。

进一步地，泡孔的泡孔取向比x/z为1.2～1.8。

进一步地，泡孔的各向异性比a为0.7～0.9，其中各向异性比a＝z/(x·y·z)^1/3。

进一步地，泡孔层的泡孔率为1％～80％。

进一步地，泡孔层的泡孔率为5％～60％。

进一步地，泡孔层的单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(49:51)。

进一步地，泡孔层的小泡孔的直径为1～30μm。

进一步地，封装胶膜的硬度小于等于80HA。

进一步地，封装胶膜还包括功能层，功能层设于泡孔层的至少一侧。

本申请的另一方面还提供了一种光伏组件，包括前层基板、前层胶膜、电池串、后层胶膜和后层基板，前层胶膜或后层胶膜中至少之一选自前述的封装胶膜。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：

1、本申请中的封装胶膜，设置了多峰泡孔结构的泡孔层，提高了封装胶膜的韧性，降低了封装胶膜的硬度和模量，解决了层压时封装胶膜过硬使电池片产生隐裂的问题，提高了电池片的可靠性，保证组件发电效率。

2、本申请中的封装胶膜中，泡孔层的泡孔具有各向异性，使泡孔在封装胶膜厚度方向上分布密度最大，使封装胶膜在厚度方向上具有更好的韧性和绝缘性能，能够有效降低电池片的碎片率，提高组件的可靠性。

附图说明

图1为本申请中封装胶膜的方向分布的示意图；

图2为本申请中封装胶膜的一种实现方式的剖面结构示意图；

图3为本申请中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；

图4为本申请中封装胶膜的另一种实现方式的剖面结构示意图；

图5为本申请中光伏组件的剖面结构示意图；

图6为对比例4中封装胶膜的剖面结构示意图；

图7为对比例5中封装胶膜的剖面结构示意图。

图中：封装胶膜100，泡孔层11，泡孔111，功能层12；光伏组件200，前层基板21，前层封装胶膜22，电池串23，后层封装胶膜24，后层基板25。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

现有市场上的封装胶膜硬度和弹性模量比较高，且价格昂贵。在层压时，较大的压力直接作用在电池串上会导致电池串隐裂。本申请实施例设计了一种设有多峰泡孔结构的封装胶膜，提高了封装胶膜韧性，能够减缓层压时作用在电池串上的压力，保护电池串。同时泡孔结构可以减少原料的用量，从而降低生产成本，提高生产效率。

本申请实施例提供了一种如图1所示封装胶膜100，X方向为封装胶膜100的延伸方向，Y方向为封装胶膜100的横向方向，Z方向为封装胶膜100的方向，X方向、Y方向和Z方向在立体空间内两两垂直。如图2所示，封装胶膜100包括泡孔层11。泡孔层11中包括泡孔111，以平均直径c为60～300μm的泡孔111为大泡孔，以平均直径c为1～50μm的泡孔111为小泡孔，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(70:30)。进一步地，泡孔层的单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(49:51)。其中，平均直径c＝(x+y+z)/3，如图2所示，其中x为泡孔111沿封装胶膜100的延伸方向(即X方向)的尺寸，y为泡孔111沿封装胶膜100的横向方向(即Y方向)的尺寸，z为泡孔111沿封装胶膜100的厚度方向(即Z方向)的尺寸。需要说明的是，本实施例所描述的泡孔层11为双峰泡孔结构，多峰泡孔是指该多孔聚合物材料的泡孔尺寸分布曲线上有两个或两个以上的峰。但本申请中的封装胶膜不局限于双峰泡孔结构的封装胶膜。如图3所示，可以调整泡孔层中泡孔的尺寸分布，增加泡孔尺寸的分布峰的数量，以使封装胶膜100的硬度、弹性模量及韧性等性能能够满足实际的使用需求，实际生产中可根据需求将泡孔层设置为双峰泡孔或多峰泡孔结构。其中，泡孔层11是通过发泡技术使材料整体布满无数互相连通或互不连通的泡孔111而获得的。这种结构可以使材料具有更高的韧度、更高的比强度、更小的密度以及更低的热导率。在层压时，在压力作用下泡孔层11先会被压缩，消耗了部分冲击载荷，使到达电池串的冲击力较小，保护电池串。随后被压缩的泡孔层11回弹，缓慢地释放出压力，使电池串所受压力变化更加平滑，防止压力激增导致电池串隐裂。具体地，泡孔层11中的泡孔111为多峰泡孔，相比于均匀尺寸泡孔结构的封装胶膜，多峰泡孔结构的封装胶膜具有更高的韧性和更好的绝缘能力。泡孔层11中，大泡孔可以减小材料的密度和减少材料的用量，而小泡孔可以使材料保持良好的机械性能。泡孔层11中，以平均直径c为60～300μm的泡孔111为大泡孔，以平均直径c为1～50μm的泡孔111为小泡孔。进一步地，泡孔层的小泡孔的直径为1～30μm。大泡孔的平均直径c大于等于60μm可以保证大泡孔其具有较好的缓冲性能，能够对受到的压力进行缓和，并且可以有效地减小材料的密度。大泡孔的平均直径c小于等于300μm保证大泡孔的结构强度，能够支撑泡孔层11，避免泡孔111塌陷或变形。因此，大泡孔的平均直径c设置在60～300μm可以使大泡孔在保持较好的结构强度下，减少材料用量，降低泡孔层11的密度。小泡孔的平均直径c大于等于1μm，小泡孔的平均直径c小于等于1μm时，虽然也能够在一定程度上降低硬度和模量，但封装胶膜100的硬度和模量依然保持在较高水平。而小泡孔的平均直径c大于等于1μm可以显著降低封装胶膜100的硬度和模量，防止电池片在层压过程中发生隐裂。小泡孔的平均直径c小于等于50μm可以保证泡孔111具有较高的拉伸轻度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度。小泡孔的平均直径c设置在1～50μm可以使泡孔层11既具有一定的结构强度，又能够降低较高的硬度和模量。多峰泡孔结构可以使材料既有大泡孔密度低的优点，又能够有小泡孔的强度，并且多峰结构泡孔层11中大小泡孔相互配合，可以使材料表现出比单峰结构更优异的性能，更高的韧性、更高的冲击强度和拉伸强度以及更好的绝缘能力。具体地，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(70:30)。单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比过小，会使小泡孔的数量远大于大泡孔的数量，泡孔层11的仍具有较高的模量和硬度，缓冲能力较弱，电池片在层压时依然有发生隐裂的可能。单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比过大，大泡孔数量过多，会使泡孔层11的结构强度变低，易损坏。大泡孔与小泡孔的数量之比保持在上述范围内，可以保证泡孔层11具有较高的韧性，降低电池片在层压时发生隐裂的可能，保证发电效率。同时大泡孔的可以使泡孔层11密度降低，大泡孔与小泡孔配合使用，使泡孔层11在较小的密度下拥有更好更高的性能，减少原料用量。

作为一种实施方式，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.2～1.8。泡孔111的泡孔取向比x/z大于1代表，泡孔111在x方向上的尺寸大于z方向上的尺寸，泡孔111延伸方向平行于胶膜方向。在温度变化时，泡孔111内的气体由于收缩或膨胀，会形成泡孔111内气体与外界气体间的压力差，泡孔111具有一定的压缩强度可以保证泡孔111不会因此压力差发生变形。泡孔111的密度增加，其拉伸强度和压缩强度都会随之增加。泡孔111的泡孔取向比x/z小于1时，代表泡孔111在x方向上的尺寸小于z方向上的尺寸，此时泡孔111在z方向上的密度较低，泡孔层的结构强度较差。泡孔111的泡孔取向比为1.0～1.2时，泡孔111的强度和绝热值提升较小。泡孔111的泡孔取向比x/z为1.2～1.8时，封装胶膜100整体的韧性较好，硬度较低，可以使电池片层压时收到的压应力较小，保护电池片。泡孔111的泡孔取向比x/z过大时，泡孔111在封装胶膜100的厚度方向密度较大，硬度和模量较高，层压时易导致电池片隐裂。因此，泡孔111的泡孔取向比x/z保持在上述范围内，既能够保证泡孔111具有一定的压缩强度和结构强度，又能保证泡孔111在封装胶膜100的厚度方向具有更好的缓冲作用，防止在层压时电池片隐裂。

作为一种实施方式，泡孔111的各向异性比a为0.7～0.9，其中各向异性比a＝z/(x·y·z)^1/3。泡孔111的各向异性比为过小，会使沿封装胶膜100的厚度方向的模量较高，泡孔层11的缓冲作用较弱，无法有效的避免电池串隐裂。层压时，封装胶膜100所受压力主要为沿封装胶膜100的厚度方向的力，泡孔111的各向异性比过大，会使泡孔111在沿封装胶膜100的厚度方向的密度较低，使沿封装胶膜100的厚度方向的强度和更好的绝缘性能较差。泡孔111的各向异性比a保持在上述范围内，可以使泡孔层11在较低的密度下拥有一定的强度，提升韧性弹性以及绝缘性能，降低电池串隐裂的可能，保证组件的发电效率。

作为一种实施方式，泡孔层11的泡孔率为1％～80％。随着泡孔率的增加，泡孔层11的弹性增加，缓冲能力越来越强。但随着泡孔率的增加，泡孔层11的强度也会越来越低。因此，泡孔层11的泡孔率控制在1％～80％可以保证泡孔层11具有一定的结构强度，防止泡孔层11受冲击时坍塌。进一步地，泡孔层11的泡孔率为5％～60％，进一步保证封装胶膜的结构强度和硬度。

作为一种实施方式，经过在泡孔层11中设置多峰泡孔结构，能够降低封装胶膜100的硬度，使封装胶膜100的邵氏硬度降低至80HA及以下。

作为一种实施方式，如图4所示，封装胶膜100还包括功能层12，功能层12设于泡孔层11的至少一侧。进一步地，功能层12包括粘结层、支撑层、抗腐蚀层、吸酸层、阻隔层、增透层或增反层中的至少一种。本申请实施例中封装胶膜100可根据使用要求及使用环境对其结构进行调整，可以在泡孔层11至少一侧设置功能层12，以达到期望的效果。功能层12可以是起到支撑作用的支撑层，可以是增加透光率的增透层，可以是改善封装胶膜100抗腐蚀能力的抗腐蚀层，可以是能够降低封装胶膜100中酸性物质的吸酸层，可以是增进封装胶膜100粘结性能的粘结层，还可以是用于更好阻隔水汽等有害物质的阻隔层，也可以是根据封装胶膜100使用要求增加透光率的增透层或增加反光率的增反层。

本申请还提供了一种如图5所示的光伏组件200，依次包括前层基板21、前层胶膜22、电池串23、后层胶膜24和后层基板25，其中前层胶膜22或后层胶膜24中至少之一为上述的封装胶膜100。

下面结合实施例对本申请作进一步描述，但本申请的保护范围不仅局限于实施例。

实施例1

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为60μm，小泡孔的平均直径为1μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为10:90，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.2，泡孔111的各向异性比a为0.9，泡孔率为20％。

实施例2

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为200μm，小泡孔的平均直径为50μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为25:75，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.8，泡孔111的各向异性比a为0.7，泡孔率为80％。

实施例3

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为300μm，小泡孔的平均直径为10μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为20:80，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为50％。

实施例4

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为60μm，小泡孔的平均直径为50μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为70:30，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为15％。

实施例5

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为100μm，小泡孔的平均直径为25μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为18:82，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为12％。

实施例6

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为160μm，小泡孔的平均直径为30μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为36:64，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为8％。

实施例7

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为80μm，小泡孔的平均直径为15μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为42:58，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为0.1％。

实施例8

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为70μm，小泡孔的平均直径为45μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为62:38，泡孔111的泡孔取向比x/z为2.0，泡孔111的各向异性比a为0.6，泡孔率为50％。

实施例9

如图4所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100依次为功能层12和泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为120μm，小泡孔的平均直径为50μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为55:45，泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为50％。功能层12为粘结层。

对比例1

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为120μm，小泡孔的平均直径为50μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为80:20。泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为50％。

对比例2

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为120μm，小泡孔的平均直径为50μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为4:96。泡孔111的泡孔取向比x/z为1.5，泡孔111的各向异性比a为0.8，泡孔率为50％。

对比例3

如图2所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11中大泡孔的平均直径为120μm，小泡孔的平均直径为80μm，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为55:45。泡孔111的泡孔取向比x/z为1.8，泡孔111的各向异性比a为0.6，泡孔率为50％。

对比例4

如图6所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为泡孔层11。泡孔层11为中的泡孔111大小均匀，平均直径为50μm，泡孔率为50％。

对比例5

如图7所示，一种封装胶膜100，封装胶膜100为单层EVA层，EVA层未经发泡处理。

一、性能测试：

对上述实施例和对比例中的封装胶膜100进行性能测试。将上述实施例和对比例中的封装胶膜100作为后层胶膜24进行层压后，组装成如图5所示的光伏组件200进行测试，光伏组件200依次包括前层基板21、前层胶膜22、电池串23、后层胶膜24和后层基板25，具体的前层基板21采用光伏玻璃，前层胶膜22采用F406PS(杭州福斯特)，电池串23采用P-PERC电池串，后层胶膜24分别采用实施例和对比例中的封装胶膜100，后层基板25采用CPC背板。

1.储能模量：储能模量使用DMA测试仪器进行测试，直接读取数据；2.邵氏硬度：邵氏硬度测试按照标准GB 2411-78-1980进行测试，直接读取硬度数据；

3.体积电阻率：测试方法参照标准GB/T 31034《晶体硅太阳电池组件用绝缘背板》；试样尺寸：100mm*100mm；测试条件：测试电压1000V；

4.隐裂率：分别在EL测试条件下测试实施例与对比例中封装胶膜参与制得的光伏组件的隐裂率。

二、性能测试结果：

上述实施例和对比例封装胶膜性能测试结果如下表1中所示。

表1：性能测试结果

由对比例1、对比例2和实施例9比较可知，若单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比过高或过低，封装胶膜的储能模量和邵氏硬度虽然降低，但电池片的隐裂率依然较高。由对比例3与实施例3对比可知，若小泡孔的平均直径过大，封装胶膜的储能模量和邵氏硬度虽然降低，但电池片的隐裂率依然较高。由对比例4与实施例3对比可知，多峰泡孔结构的封装胶膜比相比于单峰泡孔的封装胶膜，其具有更低邵氏硬度和储能模量，能够明显降低电池片的隐裂率。由对比例5与实施例1～9对比可知，泡孔结构可以提高封装胶膜的体积电阻率，提高封装胶膜的绝缘性能，同时可以显著的降低封装胶膜的储能模量和邵氏硬度，大大降低电池片的隐裂率。

由表1中相关数据可知，实施例1～9均具有较高的体积电阻率，封装胶膜具有较好的绝缘性能，同时实施例1～9的储能模量与邵氏硬度较低，具有较高的韧性，电池片的隐裂率小，隐裂率均低于20％，提高了组件的可靠性。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种封装胶膜，其特征在于，包括：

泡孔层，所述泡孔层中包括泡孔，

以平均直径c为60～300μm的泡孔为大泡孔，以平均直径c为1～50μm的泡孔为小泡孔，单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(70:30)；所述泡孔平均直径为c，所述平均直径c＝(x+y+z)/3，其中x为所述泡孔沿所述封装胶膜的延伸方向的尺寸，y为所述泡孔沿所述封装胶膜的横向方向的尺寸，z为所述泡孔沿所述封装胶膜的厚度方向的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔的泡孔取向比x/z为1.2～1.8。

3.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔的各向异性比a为0.7～0.9，其中各向异性比a＝z/(x·y·z)^1/3。

4.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔层的泡孔率为1％～80％。

5.根据权利要求4所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔层的泡孔率为5％～60％。

6.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔层的单位面积内大泡孔与小泡孔的数量百分比为(10:90)～(49:51)。

7.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述泡孔层的所述小泡孔的直径为1～30μm。

8.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述封装胶膜的硬度小于等于80HA。

9.根据权利要求1所述的一种封装胶膜，其特征在于：

所述封装胶膜还包括功能层，所述功能层设于所述泡孔层的至少一侧。

10.一种光伏组件，包括前层基板、前层胶膜、电池串、后层胶膜和后层基板，其特征在于：

所述前层胶膜或所述后层胶膜中至少之一选自权利要求1至9任一一项所述的封装胶膜。

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