CN219564390U - 一种复合板材及其应用的光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合板材及其应用的光伏组件，包括骨架芯层，骨架芯层的至少一个表面复合有面层，面层至少包括纤维增强热塑膜层和热塑膜层，纤维增强热塑膜层位于骨架芯层与热塑膜层之间；本实用新型确保复合板材同时具备优异的轻质和刚性封装效果，而且结构成本低，非常适合进行大规模制备。

Description

一种复合板材及其应用的光伏组件

技术领域

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种复合板材及其应用的光伏组件。

背景技术

为了实现蜂窝芯或多孔发泡层在光伏组件封装领域的良好应用，本申请人在先提出了公开号为CN110400853A、CN210110803U以及CN110491961B的技术方案，良好地解决了设有蜂窝芯层或多孔发泡芯层的光伏组件在层压复合时发生鼓泡、脱胶以及变形蠕动等问题。

随着本申请人在本产品领域的深度应用及新的探索尝试后，形成了新的创新成果。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种复合板材及其应用的光伏组件，确保复合板材同时具备优异的轻质和刚性封装效果，而且结构成本低，非常适合进行大规模制备。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种复合板材，包括骨架芯层，所述骨架芯层的至少一个表面复合有面层，所述面层至少包括纤维增强热塑膜层和热塑膜层，所述纤维增强热塑膜层位于所述骨架芯层与所述热塑膜层之间。

优选地，所述纤维增强热塑膜层采用单层单向带或多层单向带叠层结构；和/或所述热塑膜层采用PET膜层。

优选地，所述纤维增强热塑膜层采用连续纤维增强热塑性聚合物的复合材料，所述连续纤维呈分散相，所述热塑性聚合物呈连续相。

优选地，所述纤维增强热塑膜层的厚度范围为0.05-5mm；和/或所述热塑膜层的厚度范围为0.02-3mm。

优选地，所述热塑膜层的外表面设有耐候层，所述耐候层的厚度范围为0.02-1mm。

优选地，所述骨架芯层呈蜂窝形状或多孔发泡形状或镂空架体状。

优选地，所述镂空架体采用圆柱型或三角型或六角型结构。

优选地，所述复合板材通过热压复合成型。

优选地，一种光伏组件，至少包括正面封装部、电池串层、背面封装部以及如上所述的复合板材；其中，单个所述面层位于光伏组件的背部表面。

优选地，所述光伏组件通过热压复合工艺制备得到。

为了实现对骨架芯层作为光伏组件封装结构的良好应用效果，本申请人经过大量开发方案试用验证后，发现当第一热塑膜层(优选采用聚丙烯膜层)和第二热塑膜层(优选采用PET膜层)作为骨架芯层的热塑复合面层结构时，不仅可以实现对骨架芯层表面的高效封装效果，确保复合板材同时具备优异的轻质和刚性封装效果，可以明显提高光伏组件产品的抗冰雹性能，而且结构成本低，非常适合进行大规模制备。

作为并列优选技术方案，当纤维增强热塑膜层和热塑膜层作为骨架芯层的热塑复合面层结构，且纤维增强热塑膜层位于骨架芯层与热塑膜层之间时，可以使得复合板材实现非常优异的安装强度，可以实现对骨架芯层表面的高效封装效果，确保复合板材同时具备优异的轻质和刚性封装效果，可以明显提高光伏组件产品的抗冰雹性能，而且结构成本低，同样非常适合进行大规模制备。

由于现有的柔性封装光伏组件在进行层压时容易发生形变而导致层压不平整，为了解决该技术问题，现有技术都是在层压设备的底部预先放置专用的载板，然后从上到下分别叠放：背面柔性封装部、电池串层和正面柔性封装部，正面柔性封装部和载板叠合接触，在叠放时，还在电池串层的背面特别贴合定位胶带，避免电池串层在柔性封装材料中发生偏移。然而，本申请人惊喜地发现将含有骨架芯层的复合板材应用作为光伏组件的封装材料时，由于复合板材具有良好的柔性封装防护以及刚性表现，在光伏组件的复合过程中，将复合板材作为底层，将复合板材同时作为光伏组件在复合时的载板，无需放置铺设专用的载板，提高了光伏组件的复合效率，而且节约了复合成本，进一步提高了含有骨架芯层的复合板材在光伏组件封装领域中的应用技术水平，有力推进了含有骨架芯层的复合板材在光伏组件封装领域中的大规模推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1或实施例4中的复合板材结构示意图；

图2是本实用新型实施例2或实施例5中的复合板材结构示意图；

图3是本实用新型实施例3或实施例6中的复合板材结构示意图；

图4是本实用新型实施例7中光伏组件的层结构示意图；

图5是本实用新型实施例9中光伏组件在复合时的叠层状态示意图；

图6是本实用新型实施例8中光伏组件的层结构示意图；

图7是本实用新型实施例11中光伏组件在复合时的叠层状态示意图；

图8是本实用新型实施例12中光伏组件的层结构示意图；

图9是本实用新型实施例12中光伏组件在复合时的叠层状态示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种复合板材，包括骨架芯层，骨架芯层的至少一个表面复合有面层，面层至少包括纤维增强热塑膜层和热塑膜层，纤维增强热塑膜层位于骨架芯层与热塑膜层之间。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参见图1所示，一种复合板材1a，包括骨架芯层11a，骨架芯层11a的一个表面复合有面层，面层包括第一热塑膜层12a和第二热塑膜层13a，其中，第一热塑膜层12a和第二热塑膜层13a的材料不相同，第一热塑膜层12a位于骨架芯层11a与第二热塑膜层13a之间；优选地，在本实施方式中，第一热塑膜层12a采用聚丙烯(通常简称为“PP”)膜层；第二热塑膜层13a采用PET(为英文“polyethylene glycol terephthalate”的缩写，中文意思是指聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜层；当PP膜层、PET膜层作为骨架芯层的复合面层结构时，可以实现对骨架芯层11a的优质防护封装效果，其中，PP膜层有助于提高材料的阻水和耐压性能；且结构成本低，生产便捷。

优选地，在本实施方式中，骨架芯层11a可以优选采用CN110400853A提出的热塑芯层方案，当然也可以采用其他公知的骨架芯层结构，本实施例对此不做特别唯一限制。

优选地，为了进一步节约材料成本，同时确保对骨架芯层11a的封装效果，在本实施方式中，第一热塑膜层12a的厚度范围为0.02-3mm，更优选为0.05-2mm，进一步优选为0.1-1mm；和/或，优选地，在本实施方式中，第二热塑膜层13a的厚度范围为0.02-3mm，更优选为0.05-2mm，进一步优选为0.1-1mm；具体在实施时，第一热塑膜层12a和第二热塑膜层13a的厚度可以分别选用0.02mm、0.04mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.5mm、2mm、2.5mm等规格。

优选地，在本实施方式中，骨架芯层11a呈蜂窝形状或多孔发泡形状或镂空架体状；进一步优选地，为了进一步利于骨架芯层11a的安装强度，在本实施方式中，镂空架体采用圆柱型结构，在其他实施方式中，也可以采用三角型结构或六角型结构或其他合适的形状。

优选地，在本实施方式中，复合板材1a的厚度范围为5-25mm，更优选为5-20mm，进一步优选为5-15mm，更进一步优选为5-10mm；为了实现对光伏组件的轻质封装效果，在本实施方式中，复合板材1a的单位面积重量不高于8Kg/m²，优选为不高于5Kg/m²，更优选为不高于4Kg/m²，更进一步优选为0.5-2.5Kg/m²。

优选地，为了实现对复合板材1a的高效加工效果且利于后续与光伏组件的其他层结构进行层压复合效果，在本实施方式中，复合板材1a通过热压复合(为公知工艺)成型，不建议用粘接剂的方式进行冷粘接复合。

实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，请参见图2所示，本实施例2的复合板材1b，其第二热塑膜层13a的外表面(该外表面是指复合板材1b的外层面)涂覆有耐候涂层14a，耐候涂层14a的厚度范围为0.02-1mm；优选地，为了进一步确保耐候效果，耐候涂层14a采用含氟涂层。在其他等同变换的实施方式中，也可以选择在第二热塑膜层13a的外表面复合耐候膜层，耐候膜层优选采用含氟膜层。当然地，在其他实施方式中，也可以根据实际需要在第二热塑膜层13a的内表面进一步设置耐候层，本申请对其不做唯一限制。

实施例3：本实施例3的其余技术方案同实施例1，区别在于，请参见图3所示，本实施例3的复合板材1c，包括骨架芯层11a，骨架芯层11a的两个表面均复合有面层，各面层均包括第一热塑膜层12a和第二热塑膜层13a。

需要特别说明的是，在本申请的实施方式中，位于骨架芯层两个表面的面层结构可以相同，也可以不相同，本领域技术人员可以结合实际需求以及本申请记载的关键技术手段来进行组合实施，本实施例对其不做特别限制。

实施例4：请参见图1所示，一种复合板材2a，包括骨架芯层21a，骨架芯层的一个表面复合有面层，其面层包括纤维增强热塑膜层22a和热塑膜层23a，纤维增强热塑膜层22a位于骨架芯层21a与热塑膜层23a之间。

优选地，在本实施方式中，纤维增强热塑膜层22a采用单层单向带或多层单向带叠层结构，优选采用多层单向带叠层结构，更优选为2-4层单向带叠层结构；进一步优选地，在本实施方式中，纤维增强热塑膜层22a采用连续纤维增强热塑性聚合物的复合材料，连续纤维呈分散相，热塑性聚合物呈连续相，关于纤维增强热塑膜层22a的更优选技术方案可以直接参见CN211555907U的记载内容。

优选地，在本实施方式中，热塑膜层23a采用PET(为英文“polyethylene glycolterephthalate”的缩写，中文意思是指聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜层。

优选地，在本实施方式中，纤维增强热塑膜层22a的厚度范围为0.05-5mm，更优选为0.1-3mm；优选地，在本实施方式中，热塑膜层23a的厚度范围为0.02-3mm，更优选为0.05-2mm，进一步优选为0.1-1mm。

优选地，在本实施方式中，骨架芯层21a呈蜂窝形状或多孔发泡形状或镂空架体状；进一步优选地，为了进一步利于骨架芯层21a的安装强度，在本实施方式中，镂空架体采用圆柱型结构，在其他实施方式中，也可以采用三角型结构或六角型结构或其他合适的形状。

优选地，在本实施方式中，复合板材2a的厚度范围为5-30mm，更优选为5-25mm，进一步优选为5-15mm，更进一步优选为5-10mm；为了实现对光伏组件的轻质封装效果，在本实施方式中，复合板材2a的单位面积重量不高于8Kg/m²，优选为不高于5Kg/m²，更优选为不高于4Kg/m²，更进一步优选为0.5-2.5Kg/m²。

优选地，为了实现对复合板材2a的高效加工效果且利于后续与光伏组件的其他层结构进行层压复合效果，在本实施方式中，复合板材2a通过热压复合成型，不建议用粘接剂的方式进行冷粘接复合。

实施例5：本实施例5的其余技术方案同实施例4，区别在于，请参见图2所示，本实施例5的复合板材2b，其热塑膜层23a的外表面涂覆有耐候涂层24a，耐候涂层24a的厚度范围为0.02-1mm；优选地，为了进一步确保耐候效果，耐候涂层24a采用含氟涂层。在其他等同变换的实施方式中，也可以选择在热塑膜层23a的外表面复合耐候膜层，耐候膜层优选采用含氟膜层。

实施例6：本实施例6的其余技术方案同实施例4，区别在于，请参见图3所示，本实施例6的复合板材2c，包括骨架芯层21a，骨架芯层21a的两个表面均复合有面层，各面层均包括纤维增强热塑膜层22a和热塑膜层23a。

实施例7：请参见图4所示，一种光伏组件，包括正面封装部、电池串层10以及复合板材；其中，复合板材采用实施例3所提出的复合背板1c或实施例6所提出的复合背板2c；其中，单个面层位于光伏组件的背部表面；优选地，光伏组件通过热压复合成型，具体可以直接采用公知的复合设备实施公知热压复合的工艺成型得到，复合效率高且操作便捷。

优选地，为了实现对电池串层10和复合板材1c，2c之间的复合效果，同时实现对电池串层10背面的良好封装防护，在本实施方式中，在电池串层10和复合板材1c，2c之间进一步设置背面封装部。

优选地，在本实施方式中，电池串层10可以为任意公知的电池串层，例如为多晶硅电池串层或单晶硅电池串层或非晶硅电池串层或其他晶体或非晶体材料制成的电池串层；在电池片的形状上，可以为整片或1/2切片或1/4切片或1/5切片或其他规格切片或采用叠片状的电池串层；优选地，在本实施方式中，正面封装部可以采用任意公知的正面封装材料，正面封装部可以采用1个或多个任意公知的正面封装材料层组成，优选采用透光耐候性优异的正面封装材料层20以及公知的胶膜层30(具体优选采用EVA胶膜层)，其中，在本实施方式中，正面封装材料层20具体优选采用CN106299000B提出的柔性封装层材料，同时具有轻质和柔性的封装效果，当然地，在其他变换的实施方式中，完全也可以采用其他柔性封装层或刚性封装层(例如玻璃)；由于本实施例所采用的复合背板1c，2c双面均设有复合面层结构，因此优选地，在本实施方式中，背面封装部采用任意公知的封装胶膜层即可(具体优选采用EVA胶膜层40)。

其中，本申请全文涉及的“EVA”是Polyethylene vinylacetate的缩写，中文意思是指聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物。

实施例8：本实施例8的其余技术方案同实施例7，区别在于，请参见图6所示，本实施例8中的光伏组件，包括正面封装部、电池串层、背面封装部以及复合板材；其中，复合板材采用实施例2所提出的复合背板1b或实施例4所提出的复合背板2b。

背面封装部同样可以采用1个或多个任意公知的背面封装材料层，例如优选地，在本实施方式中，背面封装部采用公知的胶膜层(具体优选采用EVA胶膜层40)以及公知的光伏背板结构50，其中，光伏背板结构50优选采用绝缘、阻隔水汽透过性好的背面封装材料层，具体可以优选采用CN211555907U提出的封装层材料，也可以其他采用公知的光伏背板结构；进一步优选地，为了利于复合背板1b，2b与光伏背板结构50之间的复合性，在复合背板1b，2b与光伏背板结构50进一步设置胶膜层(具体优选采用EVA胶膜层60)。

实施例9：请结合参见图4和图5所示，一种光伏组件的复合工艺，光伏组件采用实施例7提出的光伏组件(其正面封装部均为柔性封装层材料，属于正面柔性封装部，其背面封装部采用EVA胶膜层40，同样属于背面柔性封装部)，在光伏组件的复合工艺中，光伏组件在复合设备中从上到下的叠层顺序为：正面柔性封装部、电池串层10、背面柔性封装部和复合板材1c，2c；其中，将复合板材1c，2c同时作为光伏组件在复合时的载板，无需放置铺设专用的载板，提高了光伏组件的复合效率，而且节约了复合成本。

优选地，在光伏组件的复合工艺中，复合温度不低于50℃，优选为不低于80℃，更优选为不低于100℃；和/或复合压力不低于0.5Kpa；更优选地，在本实施方式中，在层压机中实施复合工艺，其中，层压复合温度范围为130-200℃，层压复合压力为0.5Kpa-250Kpa；在其他实施方式中，复合工艺可以采用其他公知的组件层压工艺，本实施例不做唯一限制。

优选地，在本实施例中的光伏组件复合工艺中，电池串层10的背面不单独贴合定位胶带，取消了定位胶带的使用，本申请人发现由于位于底部的复合背板1c，2c厚度较厚，可以提供良好的支撑力，并不会发生电池串层10在复合时发生偏移的问题。

本申请人对含有骨架芯层的复合板材深度开发应用后发现，复合板材较厚不方便裁切(在裁切时会带来较多的碎屑，会降低复合板材的产品良率)，同时对光伏组件的正面柔性封装部、背面柔性封装部裁切也会造成封装材料的浪费，进而导致成本高，因此优选地，在本实施方式中，复合板材1c，2c的边缘相对于正面柔性封装部、背面柔性封装部的边缘向外周延伸，其中，该延伸长度不低于1mm，优选为2-10mm，更优选为2-8mm，进一步优选为2-5mm；进一步优选地，由于正面柔性封装部通常会设有1个甚至多个胶膜层(本实施例的正面柔性封装部包括胶膜层30)，背面封装部采用EVA胶膜层40，由于胶膜层30，40具有更强的弹性形变表现，复合板材1c，2c的边缘相对于胶膜层30，40的边缘向外周延伸，其中，该延伸长度不低于2mm，优选为4-20mm，更优选为4-15mm，进一步优选为4-10mm；也就是说，优选建议复合板材边缘相对于胶膜层30，40的边缘向外周延伸的延伸长度大于其相对于柔性封装部(正面或背面)边缘的延伸长度。

需要特别说明的是，本实施例涉及的光伏组件成品通常为长方型或正方型形状，其长款尺寸或边长尺寸通常大于0.9米，优选为1-2米，当然也可以根据实际需要选择其他尺寸规格或形成，本申请在实施时不做特别唯一限制。还需要特别说明的是，当延伸长度过小时，光伏组件成品整齐外观效果较差，可能还会需要裁切，而当延伸长度过大时，则会影响光伏组件成品的封装质量。

当本实施例的光伏组件复合工艺结束后，可以得到整齐(或至少近似整齐)、平整的光伏组件成品，其中光伏组件成品的尺寸与复合板材的尺寸相同，无需做任何额外裁切操作，实现了免裁切的工艺效果。

需要特别说明的是，为了确保对电池片的柔性封装效果，如果依据常规的柔性光伏组件层压复合工艺思路(其所选用的正面柔性封装部和背面柔性封装部的面积通常等于或大于电池串层的面积，正面柔性封装部和背面柔性封装部的边缘与电池串层的边缘的平齐，或相对于电池串层的边缘向外周延伸)，因此在完成层压后，通常需要对其光伏组件的外周边缘进行裁切，不仅费时费力，而且造成材料的浪费，增加了封装材料成本。为此，本申请人经过多次实验验证后，发现本实施例提出的如上特别尺寸设置方案在完成层压复合后，可以直接得到整齐(或至少近似整齐)、平整的光伏组件成品，其中光伏组件成品的尺寸与复合板材的尺寸相同，无需做任何额外裁切操作，实现了免裁切的工艺效果。

还需要特别说明的是，在其他变换的实施方式中，当复合板材1c，2c应用于光伏组件的正面封装层时，在光伏组件的复合工艺中，光伏组件在复合设备中从上到下的叠层顺序为：背面柔性封装部、电池串层、正面柔性封装部和复合板材；其中，将复合板材1c，2c同时作为光伏组件在复合时的载板，无需放置铺设专用的载板，提高了光伏组件的复合效率，而且节约了复合成本；在复合过程中，可以按照常规方式在电池串层的背面贴合定位胶带，同时仍然按照如本实施例以上所述的免裁切的工艺方案进行实施，进一步实现免裁切的工艺效果。

实施例10：本实施例10的其余技术方案同实施例9，区别在于，在本实施例10中，在光伏组件的复合工艺开始之前，将电池串层的正面朝下，在电池串层的背面贴合定位胶带后，然后将电池串层进行翻转，使其正面朝上。

通过预先在电池串层的背面贴合定位胶带，避免电池串层在后续进行复合后产生偏移问题，同时也不会影响本实施例在复合工艺中按照特定的叠层顺序(电池串层的正面需朝上)进行。

实施例11：请结合参见图6和图7所示，本实施例11的其余技术方案同实施例9，区别在于，在本实施例11中，光伏组件采用实施例8提出的光伏组件1b，2b。

实施例12：请结合参见图8和图9所示，本实施例12的其余技术方案同实施例11，区别在于，在本实施例12中的光伏组件，其背面封装部仅采用公知的胶膜层(具体优选采用EVA胶膜层40)。

本申请人将实施例9-12得到的光伏组件进行了批量质检，其中，分别取20个依据实施例9、实施例10、实施例11和实施例12所得到的光伏组件，未出现1个不平整的光伏组件产品。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种复合板材，其特征在于，包括骨架芯层，所述骨架芯层的至少一个表面复合有面层，所述面层至少包括纤维增强热塑膜层和热塑膜层，所述纤维增强热塑膜层位于所述骨架芯层与所述热塑膜层之间。

2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述纤维增强热塑膜层采用单层单向带或多层单向带叠层结构；和/或所述热塑膜层采用PET膜层。

3.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述纤维增强热塑膜层采用连续纤维增强热塑性聚合物的复合材料，所述连续纤维呈分散相，所述热塑性聚合物呈连续相。

4.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述纤维增强热塑膜层的厚度范围为0.05-5mm；和/或所述热塑膜层的厚度范围为0.02-3mm。

5.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述热塑膜层的外表面设有耐候层，所述耐候层的厚度范围为0.02-1mm。

6.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述骨架芯层呈蜂窝形状或多孔发泡形状或镂空架体状。

7.根据权利要求6所述的复合板材，其特征在于，所述镂空架体采用圆柱型或三角型或六角型结构。

8.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述复合板材通过热压复合成型。

9.一种光伏组件，其特征在于，至少包括正面封装部、电池串层、背面封装部以及如权利要求1-8之一所述的复合板材；其中，单个所述面层位于光伏组件的背部表面。

10.根据权利要求9所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件通过热压复合工艺制备得到。