CN220439637U - 一种复合胶膜与光伏组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种复合胶膜与光伏组件，涉及光伏技术领域。复合胶膜包括依次层叠设置的截止层、第一隔离层和下光转换层，截止层为含有截止剂、用于控制光谱照射范围的胶膜；下光转换层为具备下转光功能、用于将紫外波段转换为可见光波段的胶膜，第一隔离层用于隔离截止层和下光转换层相互融合。光伏组件包括电池片，电池片的至少一侧表面设置有上述的复合胶膜，复合胶膜的下光转换层靠近电池片，截止层远离电池片。使用了复合胶膜封装的光伏组件可以长期维持较高的光转换效果，保证光转换效果最大化，令组件输出功率和可靠性均大幅提升。

Description

一种复合胶膜与光伏组件

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种复合胶膜与光伏组件。

背景技术

太阳能电池普遍在可见光波段有较好的光谱响应，同时，光转换物质可以将某波段光转换为另外波段的光，因此可以利用特定的光转换物质，覆盖在太阳能电池表面，使太阳光中的紫外光和红外光转换为可见光，以达到提高电池转换效率的目的。

鉴于稳定性的考虑，光转换物质需要工作在其光强窗口之内，若其经受大剂量光照，会加速衰减。目前的太阳能电池表面的光转换物质通常是直接经受所有波段的太阳光照射，在经受超出其承受剂量的高强度光照时，光转换物质会加速衰减，组件的输出功率会下降。

因此，如何解决光转换胶膜的衰减问题，是急需关注的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种复合胶膜与光伏组件，可以长期维持较高的光转换效果，保证光转换效果最大化，令组件输出功率和可靠性均大幅提升。

第一方面，本申请实施例提供了一种复合胶膜，其包括依次层叠设置的截止层、第一隔离层和下光转换层，截止层为含有截止剂、用于控制光谱照射范围的胶膜；下光转换层为具备下转光功能、用于将紫外波段转换为可见光波段的胶膜，第一隔离层用于隔离截止层和下光转换层在高温状态下相互融合。

在上述实现过程中，截止层叠加在下光转换层上面，太阳光照射在复合胶膜上时，截止层先截止部分波段光，控制通过截止层的光谱照射范围，光转换层再将余下波段光中的紫外波段光转换为可见光，令光伏组件的输出功率和可靠性得以大幅提升。本申请利用截止层控制照射至下光转换层的入射光的波段和剂量，使下光转换层中的光转化剂在合适的剂量窗口之内，既能获得最大化的光转换效率，也能避免光转化剂加速分解，从而可以长期维持较高的光转换效果，保证光转换效果最大化；而且利用隔离层隔离截止层和下光转换层，避免截止层和下光转换层的胶膜之间在高温状态下相互融合，从而避免截止层中的截止剂和下光转换层中的转光剂相互扩散、接触后发生化学反应导致彼此失效而影响截止和转光效果，使组件保持较高的输出功率。

在一种可能的实现方式中，截止层的透光率≥下光转换层的透光率，第一隔离层的透光率≥下光转换层的透光率。

在上述实现过程中，截止层的透光率根据截止剂的剂量及配方决定，该复合胶膜所应用的组件的初始功率高低主要由下光转换层决定，下光转换层的透光率直接决定组件功率增益，下光转换层上的所有层的透光率均不小于最下层的下光转换层的透光率，使下光转换层能够最大化发挥其透光率和光转效果。

在一种可能的实现方式中，截止层的克重≤260g/㎡，第一隔离层的克重≤80g/㎡，下光转换层的克重≤260g/㎡。

在上述实现过程中，如果复合胶膜各层的克重太大，会影响透光率，反倒会影响光伏组件对太阳光的响应效果。

在一种可能的实现方式中，第一隔离层和下光转换层之间还层叠设置有上光转换层和第二隔离层，上光转换层为具备上转光功能、用于将红外波段转换为可见光波段的胶膜，第一隔离层用于隔离截止层和上光转换层相互融合，第二隔离层用于隔离上光转换层和下光转换层相互融合。

在上述实现过程中，上层的截止层根据下层的第一光转换层和上光转换层的光转效果，截止太阳光中的部分波段光，实现对光转换层入射光的辐照度的控制，上光转换层将红外波段光转换为可见光，下光转换层将紫外波段光转换为可见光，先进行上转光，再进行技术成熟的下转光，实现对太阳光中多波段光的利用；第一隔离层起到在高温环境下隔离截止层中的截止剂和上光转换层中的上转光剂互相扩散的效果，第二隔离层起到隔离上光转换层中的上转换剂和下光转换层中的下转光剂互相扩散的效果，达到提升组件可靠性和功率的作用。

在一种可能的实现方式中，第二隔离层的透光率≥下光转换层的透光率，上光转换层的透光率≥下光转换层的透光率。

在一种可能的实现方式中，截止层的克重≤200g/㎡，第一隔离层和第二隔离层的克重分别≤80g/㎡，下光转换层和上光转换层的克重分别≤200g/㎡。

在一种可能的实现方式中，截止层中的截止剂的添加量为0.1％～2％。

在上述实现过程中，通过控制截止层中的截止剂的种类和剂量，以控制对光转换层的入射光的波段和剂量。

在一种可能的实现方式中，第一隔离层、第二隔离层的软化点高于截止层、下光转换层、上光转换层的软化点。

在上述实现过程中，第一隔离层和第二隔离层起到隔离作用，在高温状态下阻隔胶膜之间发生相互融合，而且还能与相邻的胶膜复合成一体。

在一种可能的实现方式中，复合胶膜的各层相互独立并复合为一体结构。

在上述实现过程中，复合胶膜的各层之间相关独立，使各层能够发挥各自的功能和作用，复合胶膜复合成一体，从而能够发挥透光、封装作用。

第二方面，本申请实施例提供了一种光伏组件，其包括电池片，电池片的至少一侧表面设置有第一方面提供的复合胶膜，复合胶膜的下光转换层靠近电池片，截止层远离电池片。

在上述实现过程中，光伏组件利用复合胶膜先截止部分波段光，再将剩余波段光中的紫外波段光或者紫外波段光和红外波段光转换为可见光，以便电池片进行高效率的光电转换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的一种复合胶膜的结构示意图；

图2为本申请第二实施例提供的一种复合胶膜的结构示意图。

图标：110-截止层；120-第一隔离层；130-下光转换层；210-上光转换层；220-第二隔离层；230-下光转换层。

具体实施方式

目前，将光转换物质(转光剂)覆盖在太阳能电池表面，使其它波段光转换为可见光，可以以达到增强电池效率的目的。光转换物质从功能上划分，有具有上转光功能的上转光剂和具有下转光功能的下转光剂两种，上转光剂可以将红外光转换为可见光，下转光剂可以将紫外光转换为可见光。

光转换物质从材料上划分，有无机物、有机物、无机有机杂化物三类。有机光转换物质的转换效果好，但不稳定，易分解；无机光转换物质的转换效果差，但比较稳定；两者均有较明显的优缺点，所以目前常采用的是无机有机杂化光转换物质作为转光剂。

光转换膜层通常是指含有转光剂，具有转光功能的膜层，在经受超出其承受剂量的高强度光照时，光转换物质会加速衰减，因此鉴于稳定性的考虑，转光剂需要工作在光强窗口之内。如果能有效控制入射光剂量，令转光剂工作在合适的剂量窗口之内，既能最大化输出，也能避免加速分解。

申请人发现：控制入射光剂量的方法可以是使用截止剂，通过控制截止剂的种类和剂量，来控制入射光的波段和剂量。所以可以将含有截止剂的截止膜层叠加在光转换膜层上面，并根据下层光转换膜层的效果进行调控，作用相当于是一道闸门。

但如果将这两种膜层直接贴合在一起的时候，截止剂和转光剂会相互扩散，接触后发生化学反应导致彼此失效。

为了保证转光剂长时间持续效果，本申请通过引入截止膜层+隔离层+光转换膜层的复合结构，此设计方案既可以保证光转换效果最大化，同时也可以使其长期维持，令组件输出功率和可靠性均大幅提升。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参看图1，本实施例提供的一种复合胶膜，其包括依次层叠设置的截止层110、第一隔离层120和光转换层，截止层110用于截止第一波段光以控制光谱照射范围的胶膜，光转换层为用于将第二波段光转换为可见光的胶膜，第一波段光和第二波段光的波段不同，第一隔离层120用于隔离截止层110和光转换层在高温状态下相互融合，影响截止和转光效果。

本申请实施例中，第一波段光和第二波段光通常是指波长范围完全不重叠或者波长范围存在部分重叠的光，第一波段光和第二波段光通常均不属于可见光或者大部分波段范围不属于可见光。“高温状态”是指温度在40℃以上。

本申请实施例中，光转换层可以为具备上转光功能的上光转换层或具备下转光功能的下光转换层，上光转换层用于将红外波段光转换为可见光，下光转换层230用于将紫外波段光转换为可见光。上层的截止层110根据下层的光转换层的光转效果，截止太阳光中除了第二波段光和可见光以外的至少部分光，实现对光转换层入射光的辐照度的控制，光转换层将红外波段光或紫外波段光转换为可见光，隔离层起到在高温环境下隔离截止剂和转光剂互相扩散的效果，达到提升组件可靠性和功率的作用。

作为一种实施方式，光转换层为上光转换层，对应的第一波段光为太阳光中除了第二波段光和可见光以外的至少部分光，例如截止层110截止的第一波段光为部分红外波段光，上光转换层转换的第二波段光为其余部分红外波段光；或者，光转换层为下光转换层130，对应的第一波段光为太阳光中除了第二波段光和可见光以外的至少部分光，例如截止层110截止的第一波段光为部分紫外波段光，下光转换层转换的第二波段光为其余部分紫外波段光。

本申请中的“红外波段光”是指波段(波长范围)在760～2500nm内的光，“紫外波段光”是指波段(波长范围)在200～380nm内的光，“可见光”是指波段(波长范围)在380～760nm内的光。

本实施例中，光转换层为下光转换层130，用于将紫外波长光转换为可见光，下光转换层130可以转换的紫外波长光即为前述的第二波长光，相应地，截止层110的第一波长范围根据第二波长的范围来进行调控，使下光转换层130能够更好的转换第二波长光。在其他实施例中，光转换层还可以为上光转换层，上光转换层可以转换的红外波长光即为第二波长光。

本申请实施例中，复合胶膜的克重≤600g/㎡，截止层110的克重≤260g/㎡，第一隔离层120的克重≤80g/㎡，光转换层的克重≤260g/㎡。本实施例中，复合胶膜的克重为450g/㎡，截止层110的克重为200g/㎡，第一隔离层120的克重50g/㎡，下光转换层130的克重200g/㎡。

在本申请的一些实施例中，截止层110为含有截止剂的胶膜，比如可在EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物)、EPE(Pearl cotton，聚乙烯发泡棉)、POE(Polyolyaltha Olfin，聚乙烯辛烯共弹性体)、PVB(polyvinyl butyral，聚乙烯醇缩丁醛树脂)等任何一种胶膜中添加截止剂。双面双玻组件需要更好阻水性，通常使用POE、PVB材料形成截止层110，对于单面单波组件，可在EVA、EPE、POE胶膜中添加截止剂作为截止层110。截止层110中的截止剂的添加量一般为0.1％～2％，比如截止层110中的截止剂的添加量为0.1％、0.5％、0.7％、0.9％、1％、1.2％、1.5％、1.8％或2％，或任意上述两个数值之间的中间值。

本申请中的截止层110可以采用市售的截止层，通常是含有截止剂的普通胶膜，例如百佳高截止胶膜、福斯特高截止胶膜、斯威克高截止556/557胶膜、赛伍C22Z胶膜、海优威高截止胶膜等。截止层110也可以是自制的，截止层110根据转光剂的使用需求(第二波长光的波段要求)，通过控制截止剂的剂量或配方来控制第一波长光的波段。比如，下转光层只能转换波长330～380nm的紫外波长光(第二波长光)，无法转换波长280～330nm的紫外波段光，那么截止层110需要添加对应的截止剂将波长280～330nm的这部分光(第一波长光)截止掉。

在本申请的一些实施例中，光转换层为具备下转光功能的胶膜，通常将转光物质放置于EPE复合层(EPE复合层为三层结构，第一层为EVA层、第二层为POE层、第三层为EVA层)中靠近电池片的层结构(第三层的EVA层)中，防止经过折射等其他影响转光效果。本实施例中，光转换层为含有下转光剂的胶膜，即下光转换层130。在其他实施例中，光转换层为含有上转光剂的胶膜，即上光转换层。

本申请中的下光转换层130可以采用市售的光转膜层，通常是含有下转光剂的胶膜，本实施例中的下光转换层130可以采用市售的光转膜层，例如赛伍、福斯特UV光转膜等。下光转换层130也可以是自制的，下转光剂的剂量和配方取决于对第二波长光的需求，即需要将什么波段的光转换为可见光。

本申请实施例中，第一隔离层120的软化点高于截止层110、下光转换层130的软化点，第一隔离层120材质可以为改性的PE(聚乙烯)材料、乙烯极性材料、幸烯共聚物非极性材料等在高温状态下的流动性低于截止层110、下光转换层130的材料。第一隔离层120可以为高透的隔离层等具备隔离截止剂和转光剂互相扩散的膜，比如市售例明冠新材的功能膜。

本申请实施例中，截止层110的透光率为90％以上，第一隔离层120的透光率为90％以上，光转换层的透光率为90％以上，光转换层之上的所有层透光率不小于光转换层的透光率，具体地，截止层110的透光率≥光转换层的透光率，第一隔离层120的透光率≥光转换层的透光率。截止层110的透光率通常是根据添加的截止剂确定的，需要截止的波段(第一波段)越长，截止层110中截止剂越多，配方越复杂，透光率越低。光转换层的透光率通常是根据添加的转光剂确定的，需要光转换的波段(第二波长)越长，光转换层中的转光剂越多，配方越复杂，透光率越低。

本实施例中，复合胶膜为用于截止控制光转换的三层复合胶膜，从上至下看，上层的截止层110为具有截止剂的普通胶膜、中间层为第一隔离层120，下层的光转换层为具有下光转功能的胶膜，即下光转换层130。复合胶膜的三层相互独立并复合为一体结构，上层的截止型胶膜作用是根据下层光转效果，控制紫外波段照射范围，即控制UV辐照度，第一隔离层120主要一种高透的隔离层，第一隔离层120的透光率≥下光转换层130的透光率，在高温环境下隔离截止剂和下转光剂互相扩散的效果，下层的下光转换层130可以将电池敏感的紫外短波段转换为可吸收的可见光波段，可达到提升组件可靠性和功率。

本申请实施例还提供一种光伏组件，其包括电池片，电池片的至少一侧表面设置有上述的复合胶膜，复合胶膜的下光转换层130靠近电池片，截止层110远离电池片。对于单波组件，可正面使用上述的复合胶膜，对于双玻组件，正背面都需使用上述的复合胶膜。

本申请中，通常情况下，“正面”是指光伏组件安装到位后的受光面，“背面”是指“正面”的相对面；在未做特殊说明的情况下，“正面”和“背面”是指层结构相对的两个面。“从上至下”是指光伏组件从外表面至靠近电池片的方向。

在本技术领域中，由于异质结电池片采用非晶硅薄膜工艺，导致电池片对紫外光非常敏感，在光伏组件可靠性实验过程中紫外衰减较大，在光伏组件的表面采用上述的复合胶膜后，可以有效截止部分紫外波长光，并将部分紫外波长光转换为可见光。

本申请实施例还提供一种复合胶膜的制备方法，将各层依次层叠敷设，并复合成一体。作为一种实施方式，复合胶膜每层膜层可分开单独存在，在光伏组件制造过程中依次敷设各层胶膜，无需加入其它物质，复合在一起即得到位于光伏组件表面的复合胶膜，而且因为隔离层对胶膜的隔离作用，使各层之间相互独立(不会发生融合现象)。也可以在复合胶膜制造过程中使各层胶膜复合成为一体式的复合胶膜，再使用复合胶膜。

经过试验发现，表面复合有常规高透膜的HJT电池片、表面复合有单一光转胶膜的HJT电池片，表面复合有常规高透膜的PERC电池片在紫外波段、红光波段均有较差的光谱响应。但是当电池片表面复合有本实施例的三层结构的复合胶膜，可有效将紫外波段转换为可见光波段。

第二实施例

请参看图2，本实施例提供的一种复合胶膜，其与第一实施例的结构大致相同，均包括依次层叠设置的截止层110、第一隔离层120和下光转换层230，不同之处在于：第一隔离层120和下光转换层230之间还层叠设置有上光转换层210和第二隔离层220，上光转换层210相对下光转换层230更靠近第一隔离层120，上光转换层210为具备上转光功能、用于将红外波段光转换为可见光的胶膜，下光转换层230为具备下转光功能、用于将紫外波段光转换为可见光的胶膜，第一隔离层120用于隔离截止层110和上光转换层210相互融合，第二隔离层220用于隔离上光转换层210和下光转换层230，截止层110截止的第一波段光为太阳光中除了第二波段光和可见光以外的至少部分光，第二波段光包括上光转换层210转换的红外波段光和下光转换层230转换的紫外波段光。

作为一种实施方式，截止层110截止的第一波段光为部分紫外波段光和部分红外波段光，上光转换层210转换的第二波段光为其余部分红外波段光，上光转换层210转换的第二波段光为其余部分紫外波段光。

本申请实施例中，复合胶膜的克重≤760g/㎡，截止层110的克重≤200g/㎡，第一隔离层120的克重≤80g/㎡，上光转换层210的克重≤200g/㎡，第二隔离层220的克重≤80g/㎡，下光转换层230的克重≤200g/㎡。

从上至下看，复合胶膜中的第一层的截止层110为截止型胶膜，其是根据下光转换层、上光转换层的光转换效果，控制光谱照射范围；第二层的第一隔离层120为高透隔离层，需要在高温环境下隔离截止剂和上转光剂互相扩散的效果；第三层的上光转换层210为具备上转光功能的胶膜，可将红外光波段转换为可见光波段；第四层的第二隔离层220为一种高透的隔离层，在高温状态下隔离上光转换层210的上转光剂和下光转换层230的下转光剂互相扩散的效果；第五层下光转换层230为具备下转光功能的胶膜，可将紫外光波段转换为可见光波段；第一隔离层120、第二隔离层220的软化点高于截止层110、下光转换层230、上光转换层210的软化点。此技术方案既能达到提升组件功率的效果，也可以通过截止控制使得组件可靠性得到大幅度提升。

本实施例中，复合胶膜中的第一层的截止层110为具有截止剂的普通胶膜；根据转光剂使用效果控制截止剂的剂量或配方来控制入射光的波段，与第一实施例中的截止层110基本相同，区别在于截止层110中的截止剂的剂量不同。第二层为高透的第一隔离层120，与第一实施例中的第一隔离层120相同。第三层的上光转换层210为具备上转光功能的胶膜，将红外光转换为可见光。第四层的第二隔离层220为高透隔离层，与第一实施例中的第一隔离层120相同，本实施例的五层结构中的两层隔离层的材质与第一实施例的三层结构中的第一隔离层120一样。第五层的下光转换层230为具备下转光功能的胶膜，将短波段紫外光转换为可见光，与第一实施例中的下光转换层130相同。

本实施例中，复合胶膜的五层结构中，第一层至第四层的层结构的透光率≥第五层的下光转换层230的透光率，具体地，第二隔离层220的透光率≥下光转换层230的透光率，上光转换层210的透光率≥下光转换层230的透光率。本实施例中的五层结构的截止控制光转复合胶膜可将紫外光波段、红外光波段转换为可见光波段。

综上所述，本申请实施例的复合胶膜及制备方法与光伏组件可以长期维持较高的光转换效果，使组件保持较高的输出功率。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合胶膜，其特征在于，其包括依次层叠设置的截止层、第一隔离层和下光转换层，所述截止层为含有截止剂、用于控制光谱照射范围的胶膜；所述下光转换层为具备下转光功能、用于将紫外波段转换为可见光波段的胶膜，所述第一隔离层用于隔离截止层和所述下光转换层在高温状态下相互融合。

2.根据权利要求1所述的一种复合胶膜，其特征在于，所述截止层的透光率≥所述下光转换层的透光率，所述第一隔离层的透光率≥所述下光转换层的透光率。

3.根据权利要求1所述的复合胶膜，其特征在于，所述截止层的克重≤260g/㎡，所述第一隔离层的克重≤80g/㎡，所述下光转换层的克重≤260g/㎡。

4.根据权利要求1所述的一种复合胶膜，其特征在于，所述第一隔离层和所述下光转换层之间还层叠设置有上光转换层和第二隔离层，所述上光转换层为具备上转光功能、用于将红外波段转换为可见光波段的胶膜，所述第一隔离层用于隔离截止层和所述上光转换层相互融合，所述第二隔离层用于隔离所述上光转换层和所述下光转换层相互融合。

5.根据权利要求4所述的一种复合胶膜，其特征在于，所述第二隔离层的透光率≥所述下光转换层的透光率，所述上光转换层的透光率≥所述下光转换层的透光率。

6.根据权利要求4所述的复合胶膜，其特征在于，所述截止层的克重≤200g/㎡，所述第一隔离层和第二隔离层的克重分别≤80g/㎡，所述下光转换层和所述上光转换层的克重分别≤200g/㎡。

7.根据权利要求4所述的一种复合胶膜，其特征在于，所述第一隔离层、所述第二隔离层的软化点高于所述截止层、所述下光转换层、所述上光转换层的软化点。

8.根据权利要求1或4所述的复合胶膜，其特征在于，所述复合胶膜的各层相互独立并复合为一体结构。

9.一种光伏组件，包括电池片，其特征在于：所述电池片的上表面和/或下表面设置有如权利要求1~8中任一项所述的复合胶膜，所述复合胶膜的所述下光转换层靠近所述电池片，所述截止层远离所述电池片。