一种光伏组件封装用涂层组合物、封装用复合材料的制备方法及光伏组件与流程

1.本发明涉及光伏封装技术领域，尤其涉及一种光伏组件封装用涂层组合物、封装用复合材料的制备方法及光伏组件。


背景技术：

2.随着社会的进步，能源需求的扩大，低碳生活越来越引领生活，碳中和对能源和环境的发展提出了更高的要求，对于光伏组件的轻质、柔软等需求越来越被广大客户所青睐。目前市面上主要以工程塑料如pc、pmma或透明pet等热塑料为方向，也推出在pet表面做氟碳树脂透明背板做为前板使用，但热塑性高分子材料都存在线性膨胀率的原因，不能完美地保护到以硅基为主的电池，特别是在冷热交替的环境中使用。另外，其产品的使用年限以及阻燃性都限制了其使用。现有技术中，有的以透明高分子材料作为前档材料，如中来股份的透明pet。有的以上海上迈做的粉末涂料加玻纤布为载体的封装材料。透明高分子材料作为前档材料存在不阻燃、使用年限短、抗冲击性能不佳，若增加热塑性高分子层厚度，在冷热交替的环境中使用会造成硅基电池片的焊带断裂，造成不可估计的隐患。粉末涂料加工过程中极易造成大量的粉灰，生产环境要求严苛；另外粉末涂料对施工工艺要求较高，极易产生气泡，固化温度较高，能耗大。
3.现有双玻和单玻组件单位重量重，随着光伏行业的发展，轻质柔性组件的需求量日趋月异，如何制得柔性好、轻质、高抗冲组件封装用复合材料是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种光伏组件封装用涂层组合物、封装用复合材料的制备方法及光伏组件，基于光伏组件封装用涂层组合物以制备得到柔性好、轻质、高抗冲组件封装用复合材料。
5.第一方面，本发明涉及一种光伏组件封装用涂层组合物，包括如下占比的组分：10-80％聚氨酯丙烯酸酯、10-80％单体稀释剂、0.1-5％抗老化剂、0.1-3％光引发剂、0.3-5％热引发剂以及0.1-5％偶联剂，基于所述光伏组件封装用涂层组合物的重量；所述聚氨酯丙烯酸酯选自单官能团聚氨酯丙烯酸酯、双官能团聚氨酯丙烯酸酯和三官能团聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
6.可选地，所述聚氨酯丙烯酸酯和所述单体稀释剂的折射率各自独立地为1.45-1.51。
7.可选地，所述单体稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
8.可选地，所述抗老化剂选自苯并三氮唑类、受阻酚胺类和三嗪类中的一种或多种的组合。
9.可选地，所述光引发剂选自光引发剂184、光引发剂1173、光引发剂907和光引发剂1700中的一种或几种的组合。
10.可选地，所述热引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种的组合；所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
11.第二方面，本发明涉及一种光伏组件封装用复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将上述光伏组件封装用涂层组合物浸涂于玻璃纤维制品上，并通过辐射使所述光伏组件封装用涂层组合物部分固化，得预固化片；(2)将所述预固化片进行压制成型。
12.可选地，将所述预固化片进行压制成型包括：将所述预固化片用隔离膜隔开进行组叠，得板坯，将所述板坯进行压制成型。
13.可选地，步骤(1)中，所述玻璃纤维制品选自玻璃毡和/或玻纤布；所述玻璃毡由短切丝或连续玻璃纤维短切丝中的一种或几种混合制成；单层所述玻璃毡克重为20g-200g，每平方米的单层所述玻璃毡的透气率为30-300m3/min。
14.可选地，单位面积的所述玻璃纤维制品上的所述光伏组件封装用涂层组合物的用量为所述玻璃纤维制品重量的50-300％。
15.可选地，所述预固化片中的所述光伏组件封装用涂层组合物的固化度为5-80％。
16.可选地，所述压制成型在多层高压机中进行，在单位压力3-10mpa，板芯温度达到135-145℃时降温成型得所述光伏组件封装用复合材料。
17.第三方面，本发明涉及一种光伏组件，该光伏组件封装用复合材料中的涂层选自上述光伏组件封装用涂层组合物。
18.有益效果：
19.本发明光伏组件封装用复合材料轻质、柔性好、高透过率，成本低，可实现工业化生产，而且抗紫外、抗老化、抗冲击性能、防火性能都优良，能够满足光伏行业标准。
附图说明
20.图1是本发明光伏组件封装用复合材料的制备方法的流程示意图。
21.图2是本发明测试实施例1光伏组件封装用复合材料封装得到的光伏组件一种实施方式的示意图。
22.图3是本发明测试实施例1光伏组件封装用复合材料封装得到的光伏组件另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
23.下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
24.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
25.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.第一方面，本发明涉及一种光伏组件封装用涂层组合物，包括如下占比的组分：
10-80％聚氨酯丙烯酸酯、10-80％单体稀释剂、0.1-5％抗老化剂、0.1-3％光引发剂、0.3-5％热引发剂以及0.1-5％偶联剂，基于所述光伏组件封装用涂层组合物的重量；所述聚氨酯丙烯酸酯选自单官能团聚氨酯丙烯酸酯、双官能团聚氨酯丙烯酸酯和三官能团聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
27.需要说明的是，聚氨酯丙烯酸酯也可称丙烯酸预聚体，所述轻质光伏组件封装用涂层可简称丙烯酸涂层。本发明的光伏组件封装用涂层组合物为一种轻质的光伏组件封装用涂层组合物。本发明光伏组件封装用涂层组合物，通过以单官能团聚氨酯丙烯酸酯、双官能团聚氨酯丙烯酸酯和三官能团聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种的组合作为聚氨酯丙烯酸酯，进而可以制得柔性好、轻质、高抗冲组件封装用复合材料。需要说明的是，单官能团聚氨酯丙烯酸酯也可称为单官能聚氨酯丙烯酸酯或者单官能度聚氨酯丙烯酸酯。
28.根据本发明的一种实施方式，所述聚氨酯丙烯酸酯和所述单体稀释剂的折射率各自独立地为1.45-1.51。
29.根据本发明的一种实施方式，所述单体稀释剂选自二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
30.需要说明的是，1,6-己二醇二丙烯酸酯的折射率为1.456；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的折射率为1.472；季戊四醇三丙烯酸酯的折射率为1.488。
31.需要说明的是，所述单体稀释剂的折射率可以为1.45-1.51。
32.根据本发明的一种实施方式，所述抗老化剂选自苯并三氮唑类、受阻酚胺类和三嗪类中的一种或多种的组合。
33.需要说明的是，所述抗老化剂具体可以为uv1130、uv292、uv400和uv405中的一种或几种的组合。
34.根据本发明的一种实施方式，所述光引发剂选自光引发剂184、光引发剂1173、光引发剂907和光引发剂1700中的一种或几种的组合。
35.根据本发明的一种实施方式，所述热引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种的组合；所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
36.需要说明的是，所述偶联剂具体可以为kh550、kh560、kh570。
37.第二方面，本发明涉及一种光伏组件封装用复合材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：(1)将上述光伏组件封装用涂层组合物浸涂于玻璃纤维制品上，并通过辐射使所述光伏组件封装用涂层组合物部分固化，得预固化片；(2)将所述预固化片进行压制成型。
38.需要说明的是，步骤(1)中所述浸涂可以采用浸涂或淋涂的方式进行，步骤(1)中所述辐射可以为汞灯辐射或者紫外辐射。本发明的光伏组件封装用复合材料为一种轻质的光伏组件封装用复合材料。
39.根据本发明的一种实施方式，将所述预固化片进行压制成型包括：将所述预固化片用隔离膜隔开进行组叠，得板坯，将所述板坯进行压制成型。
40.需要说明的是，经过预固化，使树脂在玻璃纤维毡上进行预固化，便于二次转移，并在高温高压的条件下，可以通过冷进冷出的方式对预固化的片材实现单层多张同时压制。
41.本发明封装用复合材料不仅具有高透过率，且具有高抗冲性，通过光固化方式(辐射)实现了液体丙烯酸树脂于玻璃纤维毡浸涂片的二次转移，并通过多层高压的制备方式，实现一层压制多片，成本低，可实现产业化。
42.光伏封装用复合材料可以玻璃纤维毡为基材，浸涂丙烯酸树脂涂层，通过辐射固化对丙烯酸涂层进行预固化，便于二次转移，并在高温高压条件下实现多张同时热压。本发明光伏组件封装用复合材料不仅具有优异的抗紫外(耐候性)、抗老化、抗冲击性能，且具有轻质及较高的透过率。
43.根据本发明的一种实施方式，步骤(1)中，所述玻璃纤维制品选自玻璃毡和/或玻纤布；所述玻璃毡由短切丝或连续玻璃纤维短切丝中的一种或几种混合制成；单层所述玻璃毡克重为20g-200g，每平方米的单层所述玻璃毡的透气率为30-300m3/min。
44.需要说明的是，所述玻璃毡由单层或多层玻璃毡组成。
45.根据本发明的一种实施方式，单位面积的所述玻璃纤维制品上的所述光伏组件封装用涂层组合物的用量为所述玻璃纤维制品重量的50-300％。
46.根据本发明的一种实施方式，所述预固化片中的所述光伏组件封装用涂层组合物的固化度为5-80％。
47.根据本发明的一种实施方式，所述压制成型在多层高压机中进行，在单位压力3-10mpa，板芯温度达到135-145℃时降温成型得所述光伏组件封装用复合材料。
48.第三方面，本发明涉及一种光伏组件，该光伏组件封装用复合材料中的涂层选自上述光伏组件封装用涂层组合物。
49.本发明光伏组件封装用复合材料轻质、高透过率，成本低，可实现工业化生产，而且满足抗紫外、抗老化、抗冲击性能、防火等光伏行业标准。
50.本发明实现了组件轻量化复合材料制备，作为前挡复合材料也能具备高的透光率以及抗冲击性能。可以应用于承载力较低的bipv和移动光伏上使用。
51.以下通过实施例进一步详细说明本发明。
52.实施例1
53.玻璃毡由短切丝制成；玻璃毡由单层玻璃毡组成，单层玻璃毡克重90g，每平方米透气率200m3/min。
54.丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)由丙烯酸预聚体(50wt％)、单体稀释剂(45.7wt％)、抗老化剂(0.3wt％)、光引发剂(1wt％)、热引发剂(2wt％)、偶联剂(1wt％)混合后制成封装用涂层组合物。
55.丙烯酸预聚体为miramer pu340(韩国美源)三官能团聚氨酯丙烯酸酯，折射率1.494；单体稀释剂为1,6-己二醇二丙烯酸酯，折射率1.456；抗老化剂为苯并三氮唑类的uv1130和三嗪类的uv400复配剂(二者质量比为1:1)；光引发剂为184；热引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯；偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
56.通过滚涂或淋涂的方式将丙烯酸涂层布于玻璃毡上，丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)单位面积含量为玻璃纤维毡重量份的150wt％；并通过汞灯辐射固化使树脂的固化程度达到20％，形成预固化片便于二次转移；所得预固化片以隔离膜隔开进行组叠，形成板坯；将板坯放入多层高压机进行压制成型，在单位压力7.5mpa，板芯温度达到140℃降温成型，即得到光伏组件封装用复合材料。
57.实施例2
58.本实施例与实施例1不同之处在于：
59.玻璃毡由单层玻璃毡组成，单层玻璃毡克重150g，每平方米透气率200m3/min；丙烯酸涂层由丙烯酸预聚体(66wt％)、单体稀释剂(30wt％)、抗老化剂(0.5wt％)、光引发剂(1wt％)、热引发剂(1wt％)、偶联剂(1.5wt％)组成；丙烯酸预聚体为miramer pu210(韩国美源)双官能团聚氨酯丙烯酸酯，折射率1.487。
60.实施例3
61.玻璃毡由连续玻璃纤维短切丝制成；玻璃毡由单层玻璃毡组成，单层玻璃毡克重范围73g，每平方米透气率220m3/min。丙烯酸涂层由丙烯酸预聚体(71wt％)、单体稀释剂(24wt％)、抗老化剂(1wt％)、光引发剂(0.5wt％)、热引发剂(1.5wt％)、偶联剂(2wt％)组成。
62.丙烯酸预聚体为miramer pu210(韩国美源)双官能团聚氨酯丙烯酸酯(折射率1.487)和miramer pu340三官能团聚氨酯丙烯酸酯(折射率1.494)按照质量比为1:1的复配物，折射率1.48；单体稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，折射率为1.472；其它助剂：抗老化剂为质量比4:4:2的uv1130、uv292和uv400的复配剂；光引发剂为质量比3：1的光引发剂184和光引发剂1173的复配剂。
63.通过滚涂或淋涂的方式将丙烯酸涂层布于玻璃毡上，丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)单位面积含量为玻璃纤维毡重量份的170wt％；并通过波长240-340nm的紫外辐射固化使树脂的固化程度达到50％，形成预固化片便于二次转移；所得预固化片以隔离膜隔开进行组叠，形成板坯。
64.本实施例3的其余技术方案与上述实施例1相同。
65.实施例4
66.玻璃毡由连续玻璃纤维短切丝制成；丙烯酸涂层由丙烯酸预聚体(40wt％)、单体稀释剂(55wt％)、抗老化剂(1wt％)、光引发剂(0.5wt％)、热引发剂(1.5wt％)、偶联剂(2wt％)组成。
67.通过滚涂或淋涂的方式将丙烯酸涂层布于玻璃毡上，丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)单位面积含量为玻璃纤维毡重量份的200wt％；并通过辐射固化使树脂的固化程度达到40％，形成预固化片便于二次转移；所得预固化片以隔离膜隔开进行组叠，形成板坯；将板坯放入多层高压压机进行压制成型，在单位压力3.0mpa，板芯温度达到130℃降温成型，即得到光伏组件封装用复合材料。
68.本实施例4的其余技术方案与上述实施例1相同。
69.实施例5
70.玻璃毡由双层玻璃毡组成，单层玻璃毡克重范围32g，每平方米透气率280m3/min；丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)单位面积含量为玻璃纤维毡重量份的280wt％。
71.本实施例5的其余技术方案与上述实施例1相同。
72.实施例6
73.玻璃毡由三层玻璃毡组成，单层玻璃毡克重范围23g，每平方米透气率290m3/min；丙烯酸涂层(光伏组件封装用涂层组合物)单位面积含量为玻璃纤维毡重量份的300wt％。
74.本实施例6的其余技术方案与上述实施例1相同。
75.对比例1
76.本对比例1采用常规的单玻组件，前玻4mm，背面为cpc背板。
77.比较例2
78.丙烯酸预聚体为台湾长兴622a-80脂肪族改性环氧丙烯酸酯。
79.本对比例2的其余技术方案与上述实施例1相同。
80.对比例3
81.丙烯酸预聚体为台湾长兴6360d聚酯丙烯酸酯。
82.本对比例3的其余技术方案与上述实施例1相同。
83.测试实施例1
84.分别以实施例1-6制备的光伏组件封装用复合材料和对比例1-3制备的复合材料作为封装复合材料层，以天合210的perk硅基电池片作为电池片层，eva层为450geva，在压力0.07mpa，145℃下热压，热压时间为18分钟，其中抽真空时间5分钟，分别按照图2和图3两种结构方式进行封装热压制得光伏组件，图3中背板层为cpc背板层。
85.对实施例1-4和对比例2-3所制备的光伏组件封装用复合材料及封装成图2组件后的性能参数以及对比例1的单玻组件进行检测，对实施例5和6制备的光伏组件封装用复合材料及封装成图3组件后的性能参数进行检测，结果见表1。其中，封装结构重量、抗冲性能、防火线、铅笔硬度、耐候和曲率是所制备图2或图3结构的封装组件进行的检测，透过率是对光伏组件封装用复合材料进行的检测。
86.封装结构重量为封装组件单位平方面积的重量；透过率执行astme424-71-2015标准，其中透过率为380nm-1200nm透过率数值的平均值；抗冲击性能测试参照iec 61215-2005冰雹试验，冰球标准25mm、质量7.53g、试验速度23m/s；防火性能是执行ul1703标准；铅笔硬度执行astm d3363-2005(r2011)标准。曲率和耐候性测试与抗冲击性能测试标准相同。
87.表1
[0088][0089]
通过上述表1中内容可以看出，对比例1封装结构的重量大，对比例2和3的封装结构的耐候性差，本发明制备的封装结构的多种性能均优良。
[0090]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本技术工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
[0091]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。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技术中的具体含义。
[0092]
以上结合了优选的实施方式对本技术进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本技术进行多种替换和改进，这些均落入本技术的保护范围内。