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CN117799271A - 一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法 - Google Patents

一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法 Download PDF

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CN117799271A CN202311869319.3A CN202311869319A CN117799271A CN 117799271 A CN117799271 A CN 117799271A CN 202311869319 A CN202311869319 A CN 202311869319A CN 117799271 A CN117799271 A CN 117799271A
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Abstract

本发明公开了一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法，包括从上到下的保护层、上绝缘层、支撑层和下绝缘层，保护层为一层含氟材料，上、下绝缘层为PET与PP双层胶膜，支撑层为连续纤维增强热塑性复合材料，含氟材料覆在上绝缘层的PET膜表面，上、下绝缘层的PP膜面与支撑层一侧粘合，下绝缘层的PET面位于最下层，本发明具有高机械强度和良好的尺寸稳定性，可以长期保护和支撑太阳能电池片，具有高度绝缘性和良好的随形性，可以满足异形贴合的要求。质轻，并具有良好的随形性，耐电压击穿能力，低成本，薄片结构的背板材料，可以有效地降低整个太阳能电池板的成本、安装成本。

Description

一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件背板领域，具体的说，涉及一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法。
背景技术
太阳能电池组件中的背板材料在户外长期使用过程中需要具备一定的性能要求，包括耐电压击穿、低水汽透过率、耐水解、耐湿热等性能。此外，背板还需要具备高机械强度、良好的尺寸稳定性、高度绝缘性，以长期保护和支撑太阳能电池片。
目前传统的光伏组件含有玻璃、晶硅电池、含氟碳漆的聚酯膜，以及金属或者复合材料的背板支撑材料。传统的光伏材料用于野外，因其质量重导致安装困难，且耐雪压能力差，容易出现冰雹实验失败的问题；传统的光伏材料用于建筑屋面时，支架往往联同混凝土墩一起置于屋顶面，这样易导致屋面的防水材料破损，出现屋面漏水问题。因此，传统的光伏组件背板主要面临质量重、承载不足、无法适应各种复杂的外形和弯曲的表面贴合等问题。
发明内容
本发明的目的是解决以上提出的问题，提供一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法。与现有技术相比，本技术方案主要解决了耐电压击穿、低水汽透过率、耐水解、耐湿热等性能要求的技术问题；同时具备质轻、高机械强度、良好的尺寸稳定性和高度绝缘性；能够长期保护和支撑太阳能电池片，并满足异形贴合的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种柔性太阳能光伏背板，包括从上到下的保护层、上绝缘层、支撑层和下绝缘层，保护层为一层含氟材料，上、下绝缘层为PET与PP双层胶膜，支撑层为连续纤维增强热塑性复合材料，含氟材料覆在上绝缘层的PET膜表面，上、下绝缘层的PP膜面与支撑层一侧粘合，下绝缘层的PET面位于最下层。保护层可以保护太阳能电池板不受外界环境的影响，上、下绝缘层可以防止电流从背板泄漏；支撑层，确保背板的强度，支撑和保护太阳能电池片。PET层具有耐水解、抗氧化、均匀性等特性；PP层具有高粘结、耐121℃软化、抗氧化等特性。
作为进一步地改进，本发明所述的含氟材料是50g/m2的PVF或PVDF胶膜，或是10g/m2的氟碳漆涂料。保护层解决了PET胶膜的水解问题，可以保证PET胶膜的完整性。
作为进一步地改进，本发明所述的上绝缘层、下绝缘层的PET与PP双层胶膜是通过吹膜、双向拉伸方式制备而成胶膜，制备过程中均需保证纵横向均有拉伸力，以提高共挤胶膜的强度。
作为进一步地改进，本发明所述支撑层的连续纤维增强热塑性复合材料是由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成，连续纤维增强热塑性树脂片材为树脂和连续纤维浸渍而成，克重在200g/m2以上，阻燃达到B1级。
作为进一步地改进，本发明所述的连续纤维增强热塑性树脂片材中连续纤维比例为55-70％；连续纤维增强热塑性树脂片材中的树脂是含阻燃剂的PP、PET、PA材料,连续纤维是玻纤、玄武岩纤维、碳纤等材料。
作为进一步地改进，本发明所述的连续纤维比例为65-70％，连续纤维是使用PET浸渍连续玻纤。
本发明还公开了一种柔性太阳能光伏背板的制备方法，包括如下步骤：先将含氟材料覆在上绝缘层PET与PP双层胶膜的PET膜表面，再将该材料、连续纤维增强热塑性复合材料、下绝缘层PET与PP双层胶膜通过热压复合在一起，其中上、下绝缘层PET与PP双层胶膜的PP面均与连续纤维增强热塑性复合材料表面接触，并通过热压复合在一起，复合温度170-200℃，压力50-80N，上绝缘层和下绝缘层中的PP胶膜与连续纤维增强热塑性复合材料充分熔融结合。
作为进一步地改进，本发明所述的上绝缘层和下绝缘层的PP面做电晕处理。为了更好的粘结效果。
作为进一步地改进，本发明所述的连续纤维增强热塑性复合材料由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成，复合方式如下：
每层连续纤维增强热塑性树脂片材中的连续纤维都是单向取向，连续纤维增强热塑性树脂片材，存在之间或互相呈90°垂直叠放90°或同向叠放0°，即连续纤维增强热塑性树脂片材呈90度交错叠放排列，复合温度200-220℃，所述的压力80-120N,以达到层间的充分熔融，实现多层连续纤维增强热塑性树脂片材结合为单一整体。0°和90°的叠放角度，0°和90°是指两种不同的方位角或取向角：0°是指沿着带材轧制方向测量的角度，也就是与带材表面平行的方向；90°是指垂直于带材轧制方向测量的角度，也就是与带材表面垂直的方向，
作为进一步地改进，本发明当连续纤维增强热塑性复合材料为：
三层复合时：通过0°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力80-120N；
四层复合时：通过0°/90°/0°/90°或者0°/90°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力100-120N；
五层复合，通过0°/90°/0°/90°/0°或者0°/90°/90°/0°/90°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力100-120N。
每一层的克重可以是相同的，也可以是不同的。
本发明的有益效果如下：
1.具有高机械强度和良好的尺寸稳定性，可以长期保护和支撑太阳能电池片。本发明的背板具有高机械强度，能够承受外部冲击和压力，同时具有良好的尺寸稳定性，不易变形，可以通过耐冰雹实验。
2.具有高度绝缘性和良好的随形性，可以满足异形贴合的要求。质轻，并具有良好的随形性：与传统的玻璃背板相比，软质太阳能背板具有更轻便、更柔软、更易加工等优点。它的重量轻，可以减轻整个太阳能电池板的重量，同时也可以适应各种复杂的外形和弯曲的表面。
3.PET/PP共挤胶膜具有耐电压击穿、低水汽透过率、耐水解、耐湿热等性能，可以在户外长期使用。耐电压击穿能力：具有高度绝缘性能、良好的耐电压击穿性能，耐电压击穿能力≥50KV，可以有效保护太阳能电池组件；低水汽透过率：PET/PP共挤胶膜具有较低的水汽透过率，可以防止水分渗透到太阳能电池组件内部，保证其正常工作；耐水解和耐湿热性能：含氟材料可以保护内层在户外长期使用过程中不受水分和湿热环境的影响。
4.背板的含氟层具有抗老化、抗UV、抗氧化等功能，具备户外长期暴露使用的条件。
5.低成本：薄片结构的背板材料，可以有效地降低整个太阳能电池板的成本、安装成本。
综上所述，与现有技术相比，本发明的柔性薄片状太阳能光伏背板具有耐电压击穿、低水汽透过率、耐水解、耐湿热等性能，并且具备高机械强度、良好的尺寸稳定性以及高度绝缘性和良好的随形性，能够长期保护和支撑太阳能电池片，并满足异形贴合的需求。
由于本发明技术方案的先进性，因此在太阳能光伏行业中可以有广泛的应用。柔性太阳能光伏背板具备耐电压击穿、低水汽透过率、耐水解、耐湿热等性能，同时具备高机械强度、良好的尺寸稳定性以及高度绝缘性和良好的随形性的特点，能够长期保护和支撑太阳能电池片，并满足异形贴合的需求。
该技术方案可以应用于太阳能光伏电站、太阳能光伏建筑一体化、太阳能光伏车棚、太阳能光伏房车清洁能源等领域。在太阳能光伏电站中，薄片状背板可以作为太阳能电池组件的保护和支撑材料，有效提高太阳能电池组件的稳定性和耐久性，提高光伏发电系统的发电效率。在太阳能光伏建筑一体化中，薄片状背板可以满足建筑物外立面和屋顶的异形贴合需求，实现太阳能发电和建筑一体化设计。在太阳能光伏车棚中，薄片状背板可以作为车棚顶部的太阳能电池组件保护材料，实现车棚的同时兼具发电功能。在太阳能光伏房车清洁能源中，薄片状背板可以作为车顶、侧面的太阳能电池组件保护材料，实现房车的自发电和自发热功能。
随着可再生能源的快速发展和对清洁能源的需求增加，太阳能光伏行业有着广阔的市场需求。薄片状太阳能光伏背板作为太阳能光伏组件的关键材料之一，具备优异的性能和应用前景，将有助于推动太阳能光伏行业的发展，并满足市场对高效、稳定和可靠的太阳能电池组件的需求。
柔性太阳能背板是一种新型的太阳能电池板背板材料，具有轻便、柔软、易加工等优点，可以有效地降低整个太阳能电池板的成本。随着技术的不断发展和进步，柔性太阳能背板的应用前景将会越来越广阔。
附图说明
图1是本发明光伏背板的结构示意图：
图中，1——含氟材料；2——上绝缘层；3——连续纤维增强热塑性复合材料；4——下绝缘层
具体实施方式
下面结合说明书附图，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
实施例1
图1是本发明光伏背板的结构示意图；一种柔性太阳能光伏背板，由保护层、上绝缘层2、支撑层、下绝缘层4组成。保护层为一层含氟涂料；上绝缘层2和下绝缘层4均为PET/PP双层胶膜，支撑层为PET基的连续纤维增强热塑性复合材料3。保护层的含氟涂料涂覆在绝缘层的PET膜表面，上绝缘层2的PP膜面与支撑层一侧粘合，支撑层的另一侧再粘合下绝缘层4的PP面。保护层可以保护太阳能电池板不受外界环境的影响，绝缘层可以防止电流从背板泄漏；支撑层，确保背板的强度，支撑和保护太阳能电池片。
保护层为一层含氟材料1料，氟碳漆涂料，10g/m2；保护层解决了PET胶膜的水解问题，可以保证PET胶膜的完整性。
绝缘层为PET/PP双层胶膜，PET/PP双层胶膜由PET层、PP层组成。PET层含10％钛白粉和1.5％的成核剂，PET层具有耐水解、抗氧化、均匀性等特性；PP采用马来酸酐改性，PP层具有高粘结、耐121℃软化、抗氧化等特性。PET/PP双层胶膜通过吹膜等方式制备成胶膜。吹膜需要分二段式进行，保证胶膜的纵横向的拉伸比
支撑层为连续纤维增强热塑性复合材料，由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成。连续纤维增强热塑性树脂片材为树脂和连续纤维浸渍而成，克重200g/m2，阻燃达到B1级。
连续纤维增强热塑性树脂片材中树脂为PET，纤维是玻纤PET树脂中，含APET和CPET的配比6:4。PET:玻纤＝45:55。单层连续纤维增强热塑性树脂片材克重为200g/m2。连续纤维增强热塑性树脂片材的复合方式如下：三层片材复合0°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力80-120N，以达到层间的充分熔融，实现多层预浸料结合为单一整体的效果。
PET/PP双层胶膜在粘结复合前使用电晕处理。电晕后24h内完成背板的复合。
一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法，涂覆氟碳漆的PET/PP双层胶膜、连续纤维增强热塑性复合材料、PET/PP双层胶膜通过热压复合在一起，其中PET/PP双层胶膜的PP面均与连续纤维增强热塑性复合材料表面接触，并通过热压复合在一起。复合温度170-200℃，压力50-80N。
实施例2
一种柔性太阳能光伏背板，由保护层、上绝缘层2、支撑层、下绝缘层4组成。保护层为一层含氟涂料；上绝缘层2和下绝缘层4均为PET/PP双层胶膜，支撑层为PP基的连续纤维增强热塑性复合材料3。保护层的含氟胶膜覆在上绝缘层2的PET膜表面，上绝缘层2的PP膜面与支撑层面粘合，支撑层的另一侧再粘合下绝缘层4的PP面。
保护层为一层50g/m2的PVDF；保护层解决了PET胶膜的水解问题，可以保证PET胶膜的完整性。
上绝缘层2和下绝缘层4为PET/PP双层胶膜，PET/PP双层胶膜由PET层、PP层组成。PET层含10％钛白粉和1.5％的成核剂，PET层具有耐水解、抗氧化、均匀性等特性；PP采用马来酸酐改性，PP层具有高粘结、耐121℃软化、抗氧化等特性。PET/PP双层胶膜通过双向拉伸方式制备成胶膜。
支撑层为连续纤维增强热塑性复合材料3，由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成。连续纤维增强热塑性树脂片材为树脂和连续纤维浸渍而成，克重在200g/m2和300g/m2，阻燃达到B1级。
连续纤维增强热塑性树脂片材中树脂为PP，纤维是玻纤。PP:玻纤＝35:65。单层连续纤维增强热塑性树脂片材克重为200g/m2和300g/m2。连续纤维增强热塑性树脂片材的复合方式如下：三层片材复合0°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，片材克重分布为200g/m2、300g/m2、200g/m2。复合温度200-220℃，压力80-120N，以达到层间的充分熔融。
一种柔性太阳能光伏背板及其制备方法，复合PVDF膜的PET/PP双层胶膜、连续纤维增强热塑性复合材料、PET/PP双层胶膜通过热压复合在一起，其中PET/PP双层胶膜的PP面均与连续纤维增强热塑性复合材料表面接触，并通过热压复合在一起。复合温度170-200℃，压力50-80N。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性太阳能光伏背板，其特征在于，包括从上到下的保护层、上绝缘层、支撑层和下绝缘层，所述的保护层为一层含氟材料，所述的上绝缘层、下绝缘层为PET与PP双层胶膜，所述的支撑层为连续纤维增强热塑性复合材料，所述的含氟材料覆在上绝缘层的PET膜表面，所述的上绝缘层、下绝缘层的PP膜面与支撑层粘合，所述的下绝缘层的PET面位于最下层。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳能光伏背板，其特征在于，所述的含氟材料是50g/m2的PVF或PVDF胶膜，或是10g/m2的氟碳漆涂料。
3.根据权利要求2所述的柔性太阳能光伏背板，其特征在于，所述的上绝缘层、下绝缘层的PET与PP双层胶膜是通过吹膜、双向拉伸方式制备而成胶膜，制备过程中均需保证纵横向均有拉伸力，以提高共挤胶膜的强度。
4.根据权利要求1或2或3所述的柔性太阳能光伏背板，其特征在于，所述的支撑层的连续纤维增强热塑性复合材料是由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成，所述的连续纤维增强热塑性树脂片材为树脂和连续纤维浸渍而成，克重在200g/m2以上，阻燃达到B1级。
5.根据权利要求4所述的柔性太阳能光伏背板，其特征在于，所述的连续纤维增强热塑性树脂片材中连续纤维比例为55-70％，连续纤维增强热塑性树脂片材中树脂，是含阻燃剂的PP、PET、PA材料,所述的连续纤维是玻纤、玄武岩纤维、碳纤等材料。
6.根据权利要求5所述的柔性太阳能光伏背板，其特征在于，所述的连续纤维比例为65-70％，所述的连续纤维是使用PET浸渍连续玻纤。
7.一种柔性太阳能光伏背板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将含氟材料覆在上绝缘层PET与PP双层胶膜的PET膜表面，再将该材料、支撑层的连续纤维增强热塑性复合材料、下绝缘层PET与PP双层胶膜通过热压复合在一起，其中上、下绝缘层PET与PP双层胶膜的PP面均与连续纤维增强热塑性复合材料表面接触，并通过热压复合在一起，所述的复合温度170-200℃，压力50-80N，所述的上绝缘层和下绝缘层中的PP胶膜与连续纤维增强热塑性复合材料充分熔融结合。
8.根据权利要求7所述的柔性太阳能光伏背板的制备方法，其特征在于，所述的上绝缘层和下绝缘层的PP面做电晕处理。
9.根据权利要求8所述的柔性太阳能光伏背板的制备方法，其特征在于，所述的连续纤维增强热塑性复合材料由三层以上连续纤维增强热塑性树脂片材复合而成，所述的复合方式如下：
每层所述的连续纤维增强热塑性树脂片材中的连续纤维都是单向取向，所述的连续纤维增强热塑性树脂片材，存在之间或互相呈90°垂直叠放90°或同向叠放0°，即连续纤维增强热塑性树脂片材呈90度交错叠放排列，所述的复合温度200-220℃，所述的压力80-120N,以达到层间的充分熔融，实现多层连续纤维增强热塑性树脂片材结合为单一整体。
10.根据权利要求9所述的柔性太阳能光伏背板的制备方法，其特征在于，当连续纤维增强热塑性复合材料为：
三层复合时：通过0°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力80-120N；
四层复合时：通过0°/90°/0°/90°或者0°/90°/90°/0°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力100-120N；
五层复合，通过0°/90°/0°/90°/0°或者0°/90°/90°/0°/90°的组合方式通过热压复合在一起，复合温度200-220℃，压力100-120N。
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