CN218892323U - 一种多功能无氟光伏背板及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏产品技术领域，公开了一种多功能无氟光伏背板及光伏组件，该多功能无氟光伏背板，包括从上至下依次叠层设置的内部粘接涂层、多功能聚酯复合膜、第一耐候涂层及接触外部空气的第二耐候涂层；第一耐候涂层为有机硅改性聚酯涂层，第二耐候涂层为水性纳米有机硅陶瓷涂层；多功能聚酯复合膜包括增韧聚酯膜和耐水解聚酯膜，增韧聚酯膜的上表面涂有内部粘接涂层，耐水解聚酯膜的下表面涂有有机硅改性聚酯涂层。该多功能无氟光伏背板环保，且具有高硬度、高耐磨及优异的耐候、耐水、电绝缘、防污及韧性，通过上述各层的配合，其整体结构更为稳定、可靠、安全，并有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

Description

一种多功能无氟光伏背板及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏产品技术领域，具体涉及一种多功能无氟光伏背板及光伏组件。

背景技术

当前，太阳能电池作为一种典型的绿色能源，是实现能源可持续利用的重要解决方案之一。目前市面上很多的太阳能电池组件(也即光伏组件)所用的光伏背板会采用含氟聚合物材料层，尽管含氟聚合物材料层在如耐候、耐水、耐污、电绝缘的综合性能上具有优势，但是含氟聚合物材料的价格昂贵，会使光伏背板的成本提高，同时含氟化合物材料会对环境造成严重污染，不环保。

基于此，公开号CN103280479B提供了一种无氟多层共挤太阳能电池背板，其以改性PA为耐候层、以改性PET为结构增强层、以改性PA为粘结层，采用三层共挤的加工方式制备得到该太阳能电池背板，该太阳能电池背板采用环保的改性PA替代含氟聚合物材料，不需使用含氟树脂，即可共挤得到环保且具有较好的拉伸强度、耐候性及抗水解性能的APA背板结构。然而，这种耐候层在如硬度、耐水、耐污及电绝缘性能上的效果不好，且其结构增强层的韧性差，各层之间的粘接性能也不好，会影响太阳能电池背板长期户外使用的稳定性、可靠性和安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多功能无氟光伏背板及光伏组件，该多功能无氟光伏背板环保，且具有高硬度、高耐磨及优异的耐候、耐水、电绝缘、防污及韧性，其整体结构更为稳定、可靠、安全。

基于此，本实用新型公开了一种多功能无氟光伏背板，包括从上至下依次叠层设置的内部粘接涂层、多功能聚酯复合膜、第一耐候涂层及接触外部空气的第二耐候涂层；

所述第一耐候涂层为有机硅改性聚酯涂层，所述第二耐候涂层为水性纳米有机硅陶瓷涂层；

所述多功能聚酯复合膜包括增韧聚酯膜和耐水解聚酯膜，所述增韧聚酯膜的上表面涂有所述内部粘接涂层，所述耐水解聚酯膜的下表面涂有所述水性纳米有机硅陶瓷涂层。

优选地，所述水性纳米有机硅陶瓷涂层为透明涂层，其厚度为2-20μm。

优选地，所述有机硅改性聚酯涂层为透明涂层，其厚度为2-10μm。

优选地，所述多功能聚酯复合膜还包括设于所述增韧聚酯膜与耐水解聚酯膜之间的抗紫外聚酯膜。

进一步优选地，所述多功能聚酯复合膜为所述增韧聚酯膜、抗紫外聚酯膜和耐水解聚酯膜经三层共挤形成的透明PET复合膜；

所述多功能聚酯复合膜的总厚度为260-300μm。

进一步优选地，所述抗紫外聚酯膜为抗紫外APET膜，其厚度为180-250μm。

进一步优选地，所述增韧聚酯膜为多元醇共聚改性的增韧PET膜，其厚度为20-40μm。

进一步优选地，所述耐水解聚酯膜为耐水解PETG膜，其厚度为20-40μm。

优选地，所述内部粘接涂层为透明的改性聚烯烃涂层，其厚度为10-15μm。

本实用新型还公开了一种光伏组件，包括从上到下依次叠层设置的光伏前板、封装胶膜、电池片、封装胶膜和光伏背板；所述光伏背板为本实用新型内容上述所述的一种多功能无氟光伏背板。

与现有技术相比，本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型的多功能无氟光伏背板，将水性纳米有机硅陶瓷涂层作为第二耐候涂层，相比含氟耐候层，更环保，且水性纳米有机硅陶瓷涂层能大大提高多功能无氟光伏背板的硬度和耐磨性能，并能很好的满足多功能无氟光伏背板用耐候层在耐候、耐水和电绝缘上的使用要求，对内层有很好的保护作用，且更安全，还使多功能无氟光伏背板具有优异的自清洁和抗污性能，有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率；将有机硅改性聚酯涂层作为第一耐候涂层，能使水性纳米有机硅陶瓷涂层更好地附着于多功能聚酯复合膜的表面，故而能使该多功能无氟光伏背板的层间结构更稳定、牢固；且该多功能聚酯复合膜通过上述增韧聚酯膜、抗紫外聚酯膜和耐水解聚酯膜的配合，能进一步提高多功能无氟光伏背板的增韧及耐水解性能，使多功能无氟光伏背板在长期户外使用过程中更可靠。

因此，相比现有的多功能无氟光伏背板，本实用新型的多功能无氟光伏背板环保，且具有高硬度和耐磨性，还具备优异的耐候、耐水、电绝缘、防污及韧性，该多功能无氟光伏背板的整体结构更为稳定、可靠、安全，对整个光伏组件的支撑和保护作用更加突出，并有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

附图说明

图1为本实施例的一种多功能无氟光伏背板的截面结构示意图。

附图标号说明：水性纳米有机硅陶瓷涂层1；有机硅改性聚酯涂层2；多功能聚酯复合膜3；耐水解聚酯膜31；抗紫外聚酯膜32；增韧聚酯膜33；内部粘接涂层4。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

本实施例的一种多功能无氟光伏背板，参见图1，包括从上至下依次叠层设置的内部粘接涂层4、多功能聚酯复合膜3、第一耐候涂层及接触外部空气的第二耐候涂层。

其中，第二耐候涂层为水性纳米有机硅陶瓷涂层1。该水性纳米有机硅陶瓷涂层1所用的材料为现有的水性纳米有机硅陶瓷涂料，例如公开号CN106349926B所示的涂料。该水性纳米有机硅陶瓷涂料相比含氟聚合物材料更环保，不会带来环境污染；还具备有机硅材料优异的抗静电、电绝缘及耐水性能；该水性纳米有机硅陶瓷涂料的主体树脂是通过多种硅氧烷单体水解缩合形成的有机聚硅氧烷树脂(简称聚硅氧烷)，成膜后具有高硬度、高耐磨及优异耐候性能，且该水性纳米有机硅陶瓷涂料还结合了纳米技术，在固化及后续使用的过程中，其中的聚硅氧烷会失去水，进一步水解生成致密二氧化硅，故而能形成表面致密无空隙的纳米二氧化硅，从而使该水性纳米有机硅陶瓷涂层1的表面能极低、摩擦系数小、易滑动，进而还能赋予该水性纳米有机硅陶瓷涂层1自清洁性能，使其具备很好的抗污效果。因此，该水性纳米有机硅陶瓷涂料兼具环保、高硬度、高耐磨、以及优异的耐候、电绝缘、耐水及抗污性能。

具体地，水性纳米有机硅陶瓷涂层1为透明涂层；为兼顾成本及其综合性能，该水性纳米有机硅陶瓷涂层1的厚度优选为2-20μm，例如为2μm、3μm、5μm、10μm、15μm或20μm，更优选为10μm。

本实施例的多功能无氟光伏背板，以该水性纳米有机硅陶瓷涂层1为第二耐候涂层，不仅能很好的满足多功能无氟光伏背板用耐候层在环保、耐候、耐水和电绝缘上的使用要求，有效避免如漏电、透水的安全隐患，又能大大提高多功能无氟光伏背板在硬度、耐磨性上的性能，故而能进一步提高多功能无氟光伏背板长期户外使用的稳定性和可靠性，延长其使用年限，与此同时，还能避免多功能无氟光伏背板易受灰尘、鸟类粪便的影响，降低清洁成本，有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

其中，该多功能无氟光伏背板还在水性纳米有机硅陶瓷涂层1与多功能聚酯复合膜3之间设置了有机硅改性聚酯涂层2来作为第一耐候涂层，通过第一耐候涂层和第二耐候涂层的配合，来进一步提高该多功能无氟光伏背板的耐候性，而且，由于有机硅改性聚酯涂层2与多功能聚酯复合膜3均具备聚酯分子链段，有机硅改性聚酯涂层2与水性纳米有机硅陶瓷涂层1均具备有机硅分子链段，所以，将有机硅改性聚酯涂层2作为第一耐候涂层，还能大大提高水性纳米有机硅陶瓷涂层1、有机硅改性聚酯涂层2及多功能聚酯复合膜3这三层之间的界面连接性能，使水性纳米有机硅陶瓷涂层1能通过有机硅改性聚酯涂层2更好地附着于多功能聚酯复合膜3的表面，有效防止水性纳米有机硅陶瓷涂层1、有机硅改性聚酯涂层2及多功能聚酯复合膜3在长期户外使用过程中出现老化分层而影响该多功能无氟光伏背板长期户外使用的稳定性和可靠性，使该多功能无氟光伏背板的层间结构更稳定、牢固，延期其使用寿命。

具体地，该有机硅改性聚酯涂层2优选为透明涂层。而且，为兼具耐候性、层间附着及成本考虑，该有机硅改性聚酯涂层2的厚度优选为2-10μm，例如，2μm、5μm、8μm或10μm，更优选为8μm。

其中，多功能聚酯复合膜3包括增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31。该抗紫外聚酯膜32设于增韧聚酯膜33与耐水解聚酯膜31之间，提供优异的紫外阻隔效果，以进一步提高多功能无氟光伏背板的耐候性。具体地，抗紫外聚酯膜32为抗紫外APET膜，APET是指二元羧酸共聚改性PET共聚物，与PET相比，APET的低温韧性(如抗冲击性能、抗撕裂性)和耐热性能更好，且制品透明度更高，故而，该抗紫外APET膜不仅能进一步提高功能无氟光伏背板的耐候性，还能进一步提高其低温韧性、耐热性和透光性能。该抗紫外聚酯膜32的厚度优选为180-250μm，例如为180μm、200μm、220μm、240μm或250μm。

而且，耐水解聚酯膜31位于抗紫外聚酯膜32的下表面，且该耐水解聚酯膜31的下表面涂有该有机硅改性聚酯涂层2。如此，将耐水解聚酯膜31紧贴有机硅改性聚酯涂层2设置，能有效防止外部空气的水依次经第二耐候涂层、第一耐候涂层及耐水解聚酯膜31而渗透至多功能无氟光伏背板的内部，有效提高多功能无氟光伏背板的耐水解性能。具体地，耐水解聚酯膜31为耐水解PETG膜，PETG是指二元醇共聚改性PET共聚物，PETG的硬度、刚度和韧性均比PET均聚物好，低温下也能保持应有的韧性，且制品的透明性更高，甚至可以达到无色，故而，该耐水解PETG膜不仅能提高功能无氟光伏背板的耐水解性能，还能进一步提高其硬度、刚度、韧性和透光性能，且具有一定低温韧性。该耐水解聚酯膜31的厚度优选为20-40μm，例如为20μm、25μm、30μm、35μm或40μm。

此外，增韧聚酯膜33位于抗紫外聚酯膜32的上表面，且增韧聚酯膜33的上表面涂有内部粘接涂层4。具体地，增韧聚酯膜33为具有较好韧性、刚性及硬度的多元醇共聚改性的增韧PET膜，其多元醇能提供更多的羟基来与内部粘接涂层4(如EVA涂层)更好地粘接；因此，将多元醇共聚改性的增韧PET膜作为增韧聚酯膜33，不仅能进一步提高多功能无氟光伏背板的韧性、刚性及硬度，将增韧聚酯膜33紧贴内部粘接涂层4设置，还能利用其多元醇来提高多功能聚酯复合膜3与内部粘接涂层4(如EVA涂层)之间的粘接性能。该增韧聚酯膜33的厚度优选为20-40μm，例如为20μm、30μm或40μm。

实际中，多功能聚酯复合膜3为增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31经三层共挤形成的透明PET复合膜，该透明PET复合膜的制备工艺简单，制备成本低，且经三层共挤后，该透明PET复合膜内的层间结构稳固。而且，通过上述增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31的配合，能进一步提高多功能无氟光伏背板的增韧、增强、耐候、耐热、耐水解及透光性能，并能提高多功能聚酯复合膜3与内部粘接涂层4之间的粘接性能，使整个多功能无氟光伏背板的结构更稳定、可靠。具体地，多功能聚酯复合膜3的总厚度优选为260-300μm，更优选为285μm。

其中，该内部粘接涂层4不采用与光伏组件用封装胶膜相同或相似材质的胶膜(如POE胶膜、EVE胶膜)，而为透明的改性聚烯烃涂层；具体为透明的EVA涂层。该改性聚烯烃涂层含有与光伏组件用封装胶膜相同的高分子链段，如聚烯烃，故而改性聚烯烃涂层能提供很好的与光伏组件用封装胶膜(如POE胶膜、EVE胶膜)的粘结性能，改性聚烯烃涂层与光伏组件用封装胶膜之间的剥离强度好。该内部粘接涂层4的厚度优选为10-15μm、更优选为12μm。

综上，本实施例的多功能无氟光伏背板，其第一耐候涂层和第二耐候涂层均不采用含氟聚合物材料，第一耐候涂层设置成有机硅改性聚酯涂层2，且第二耐候涂层设置成水性纳米有机硅陶瓷涂层1，故而更环保，无污染；水性纳米有机硅陶瓷涂层1极大的提高了多功能无氟光伏背板的硬度和耐磨性能，并能很好的满足多功能无氟光伏背板用耐候层在耐候、耐水和电绝缘上的使用要求，有效避免如漏电、透水的安全隐患，故而该多功能无氟光伏背板对内层基材有很好的保护作用，能进一步提高多功能无氟光伏背板长期户外使用的稳定性和可靠性，同时该水性纳米有机硅陶瓷涂层1还赋予了空气面自清洁和抗污性能，使空气面始终保持光洁如新，不受灰尘、鸟类粪便等的影响或遮盖，能让电池片始终处于最佳的发电状态，有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

而将有机硅改性聚酯涂层2作为第一耐候涂层，能使水性纳米有机硅陶瓷涂层1通过有机硅改性聚酯涂层2更好地附着于多功能聚酯复合膜3的表面，同时，多功能聚酯复合膜3还设置了紧贴内部粘接涂层4的增韧聚酯膜33，且将多元醇共聚改性的增韧PET膜作为该增韧聚酯膜33，能提高多功能聚酯复合膜3与内部粘接涂层4(如EVA涂层)之间的粘接性能；故而，能使该多功能无氟光伏背板的层间结构更稳定、牢固。而且，该多功能聚酯复合膜3通过上述增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31的配合，能进一步提高多功能无氟光伏背板的增韧、增强、耐候、耐热、耐水解及透光性能，使多功能无氟光伏背板在长期户外使用过程中更可靠，并有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

因此，本实施例的多功能无氟光伏背板环保，且将水性纳米有机硅陶瓷涂层1作为第二耐候涂层，具有高硬度和耐磨性，还具备优异的耐候、耐水、电绝缘和防污性能；将有机硅改性聚酯涂层2作为第一耐候涂层，并将多元醇共聚改性的增韧PET膜作为该增韧聚酯膜33，能使该多功能无氟光伏背板的层间结构更稳定、牢固；并通过上述增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31的配合，能进一步提高多功能无氟光伏背板的增韧、增强、耐候、耐热、耐水解及透光性能，使多功能无氟光伏背板在长期户外使用过程中更可靠。故而，相比现有的多功能无氟光伏背板，该多功能无氟光伏背板依次通过上述内部粘接涂层4、多功能聚酯复合膜3、有机硅改性聚酯涂层2及水性纳米有机硅陶瓷涂层1的配合，其整体结构更为稳定、可靠、安全，对整个光伏组件的支撑和保护作用更加突出，并有利于提高光伏组件的光利用率和发电效率。

本实施例的一种示例中：将水性纳米有机硅陶瓷涂层1的厚度设置成10μm，有机硅改性聚酯涂层2的厚度设置成8μm，多功能聚酯复合膜3的厚度设置成285μm，其中，增韧聚酯膜33、抗紫外聚酯膜32和耐水解聚酯膜31的厚度分别为：30μm、220μm和35μm，内部粘接涂层4的厚度设置成12μm，即得本示例的多功能无氟光伏背板。对该示例的多功能无氟光伏背板，进行性能测试，其硬度高达3H；耐摩擦测试后无明显刮痕；水性纳米有机硅陶瓷涂层1在其多功能无氟光伏背板表面的初期附着力为0级，且经PCT24h老化后的附着力仍然达0级，经PCT 48h老化后的附着力为2级，水煮48h后的附着力仍然达0级；且该示例的多功能无氟光伏背板与光伏组件用封装胶膜的剥离强度可高达125N/cm。

而若不在该示例的多功能无氟光伏背板中设置8μm的有机硅改性聚酯涂层2，则所得光伏背板，经测试发现：水性纳米有机硅陶瓷涂层1在该光伏背板表面的初期附着力仅为4级，经PCT 24h老化后的附着力会降至5级，水煮48h后的附着力也会降至5级；且该光伏背板与光伏组件用封装胶膜的剥离强度为123N/cm。

本实施例的一种光伏组件，包括从上到下依次叠层设置的光伏前板、封装胶膜、电池片、封装胶膜和光伏背板；光伏背板为本实施例上述所述的一种多功能无氟光伏背板。

实际中，当该多功能无氟光伏背板应用于光伏组件时，内部粘接涂层4靠近电池片，且内部粘接涂层4通过封装胶膜(如EVA胶膜、POE胶膜)来实现与电池片的粘接；而第二耐候涂层远离电池片，且第二耐候涂层直接接触外部空气。

电池片为晶硅太阳能电池，优选为双面晶硅太阳能电池。该多功能无氟光伏背板优选为透明背板；具体地，内部粘接涂层4、第一耐候涂层及第二耐候涂层均为透明涂层，且多功能聚酯复合膜3为透明PET复合膜。采用透明背板能进一步提高光伏组件的光利用率和发电效率。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，包括从上至下依次叠层设置的内部粘接涂层、多功能聚酯复合膜、第一耐候涂层及接触外部空气的第二耐候涂层；

所述第一耐候涂层为有机硅改性聚酯涂层，所述第二耐候涂层为水性纳米有机硅陶瓷涂层；

所述多功能聚酯复合膜包括增韧聚酯膜和耐水解聚酯膜，所述增韧聚酯膜的上表面涂有所述内部粘接涂层，所述耐水解聚酯膜的下表面涂有所述有机硅改性聚酯涂层。

2.根据权利要求1所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述水性纳米有机硅陶瓷涂层为透明涂层，其厚度为2-20μm。

3.根据权利要求1所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述有机硅改性聚酯涂层为透明涂层，其厚度为2-10μm。

4.根据权利要求1所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述多功能聚酯复合膜还包括设于所述增韧聚酯膜与耐水解聚酯膜之间的抗紫外聚酯膜。

5.根据权利要求4所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述多功能聚酯复合膜为所述增韧聚酯膜、抗紫外聚酯膜和耐水解聚酯膜经三层共挤形成的透明PET复合膜；

所述多功能聚酯复合膜的总厚度为260-300μm。

6.根据权利要求4或5所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述抗紫外聚酯膜为抗紫外APET膜，其厚度为180-250μm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述增韧聚酯膜为多元醇共聚改性的增韧PET膜，其厚度为20-40μm。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述耐水解聚酯膜为耐水解PETG膜，其厚度为20-40μm。

9.根据权利要求1所述的一种多功能无氟光伏背板，其特征在于，所述内部粘接涂层为透明的改性聚烯烃涂层，其厚度为10-15μm。

10.一种光伏组件，包括从上到下依次叠层设置的光伏前板、封装胶膜、电池片、封装胶膜和光伏背板；其特征在于，所述光伏背板为权利要求1-9任一项所述的一种多功能无氟光伏背板。

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