太阳能光伏背板的制备方法及制备系统与流程

本发明涉及太阳能光伏背板技术领域，特别是指一种太阳能光伏背板的制备方法及制备系统。

背景技术：

光伏背板结构由两至三层材料通过胶粘剂的粘合作用复合，胶粘剂的性能与成本对背板产品的质量与效益息息相关。传统的溶剂型复合工艺采用溶剂型胶粘剂进行复合生产，涂胶之后必须先经过60-80米的烘道进行烘干以除去胶粘剂中的溶剂，往往会造成环境污染、能量耗费、溶剂残留和良率低等多方面问题，且现有涂覆设备价格昂贵，每年折旧费用较高，现有设备需要10人左右配合操作，人工成本高。而无溶剂复合工艺采用100％固含量的胶粘剂进行生产，涂胶量低，是一项真正环保、可广泛应用于光伏行业的工艺技术，代表了行业复合的方向之一。无溶剂复合工艺将是未来复合工艺发展的方向，也是光伏背板复合的大势所趋。因此，加速发展节约、环保性优越、产品可靠性强的“绿色光伏材料复合工艺”之无溶剂复合工艺，是摆在我们面前的一项十分迫切的任务。目前无溶剂胶用于光伏背板工艺还存在较多问题，胶水匹配性差，产品剥离力有待提高，产品生产不够稳定，产品熟化湿度控制困难等。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种改进的太阳能光伏背板的制备方法及制备系统。

本发明提供的技术方案为：一种太阳能光伏背板的制备方法，包括以下步骤：

设定基材和覆膜的张力参数，并控制其的连续运行速度为10-600m/s；

将100％固含量的无溶剂胶依次通过熔胶辊、转移辊涂布至所述基材或所述覆膜的一表面，形成涂胶基材；

将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板。

进一步的，所述基材和所述覆膜的放卷张力控制为10-500n，所述光伏背板的收卷张力为10-500n。

进一步的，所述熔胶辊和所述转移辊的温度控制为50-100℃，所述复合辊的温度控制为0-100℃。

进一步的，所述无溶剂胶为50-100℃下粘度为1000-5000cps的单组份或双组份无溶剂胶；所述基材包括聚丙烯膜,聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，聚酰亚胺膜中的一种或多种复合膜；所述覆膜包括白色聚偏氟乙烯膜，黑色聚偏氟乙烯膜，透明聚偏氟乙烯膜，聚丙烯膜，聚乙烯膜，聚氟乙烯膜一种或多种复合膜。

进一步的，所述将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板的步骤包括：

将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，并预固化形成半成品；

将100％固含量的无溶剂胶依次通过熔胶辊、转移辊涂布至所述半成品的基材的另一表面或另一覆膜的一表面，形成涂胶背板；

将所述涂胶背板含有无溶剂胶的表面与另一覆膜或所述半成品的基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板。

进一步的，所述涂胶基材和/或所述涂胶背板在贴合复合之前，和/或所述光伏背板收卷之前，还包括增湿处理。

本发明还提供一种太阳能光伏背板的制备系统，用以实施所述的制备方法成型太阳能光伏背板，其包括涂布装置、复合装置和供料装置，所述供料装置包括多个放卷装置和若干无溶剂胶供胶装置，所述涂布装置包括依次相切设置的熔胶辊和转移辊及第一张力控制装置，所述复合装置包括复合辊、第二张力控制装置和收卷装置；其中所述涂布装置与所述无溶剂胶供胶装置相连，并设置于安装有所述基材或所述覆膜的放卷装置的运行方向上，用以实现将所述无溶剂胶依次经过熔胶辊、转移辊涂布至所述基材或所述覆膜的一表面形成所述涂胶基材；所述复合装置设置于安装有未涂胶的所述覆膜或所述基材的放卷装置的运行方向上，用以实现将所述涂胶基材的含有无溶剂胶的一面与所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合、固化，并使成型的所述太阳能光伏背板收卷备用；所述系统通过所述第一张力控制装置和所述第二张力控制装置调控成张紧状态，并以10-600m/s的速度连续运行；所述涂布装置和所述复合装置设有长度为5米以内的走料通道。

进一步的，所述第一张力控制装置和/或所述第二张力控制装置采用汽缸或/和液压缸控制；所述系统还包括固定收卷装置和放卷装置的汽缸或/和液压缸。

进一步的，所述系统还包括另一无溶剂胶供胶装置、另一涂布装置、另一复合装置和导向装置，其中，另一复合装置的第三张力控制装置与所述第一张力控制装置和所述第二张力控制装置将系统调控成张紧状态，并保持以10-600m/s的速度连续运行；所述导向装置将基材与覆膜单面复合的半成品或另一覆膜牵引至另一涂布装置处，另一涂布装置与另一无溶剂胶供胶装置相连，并设置于所述半成品或所述覆膜的运行方向上，用以实现将所述无溶剂胶依次经过熔胶辊、转移辊涂布至所述半成品的基材的另一表面或另一覆膜的一表面形成涂胶背板；另一复合装置设置于涂胶背板的运行方向上，用以实现将所述涂胶背板的含有无溶剂胶的一面与另一覆膜或半成品的基材表面通过复合辊相互贴合、固化，并使成型的所述太阳能光伏背板收卷备用，另一涂布装置和另一复合装置设有长度为5米以内的走料通道。

进一步的，所述系统还包括增湿装置，所述增湿装置朝向所述涂胶基材和/或所述涂胶背板设置，或/和朝向所述半成品或/和所述光伏背板设置，用以进行增湿处理。

与现有技术相比，本发明提供的太阳能光伏背板的制备方法采用无溶剂胶为粘合剂，通过工艺控制实现与基材、覆膜的良好匹配，多层间结合长久牢固，复合工艺稳定，且无需蒸发溶剂，更环保节能，工序更简单。本发明的制备系统与溶剂胶型光伏背板的制备系统相比，减少烘道，无需烘干溶剂，有效减小了设备占地面积和能源消耗；自动化程度高，有助于降低人工成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一实施方式中太阳能光伏背板的制备流程图。

图2为本发明另一实施方式中太阳能光伏背板的制备流程图。

图3为本发明一实施方式中太阳能光伏背板的制备系统的结构示意图。

图4为不同温度下溶剂胶产品和无溶剂胶产品的剥离力曲线。

主要元件符号说明:

太阳能光伏背板的制备系统100

涂布装置20

熔胶辊22

转移辊24

第一张力控制装置26

复合装置40

复合辊42

第二张力控制装置44

收卷装置46

供料装置60

放卷装置62

无溶剂胶供胶装置64

走料通道80

汽缸、液压缸90

汽缸、液压缸92

增湿装置94

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

请参阅图1，一种太阳能光伏背板的制备方法，包括以下步骤：

步骤s1：设定基材和覆膜的张力参数，并控制其的连续运行速度为10-600m/s。

在具体实施方式中，所述基材和所述覆膜的放卷张力控制为10-500n，上桥张力为10-500n，上桥张力为预设初始张力值或保持张力恒定的补偿力值。所述基材包括聚丙烯膜(pp膜)，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(pet膜)，聚酰亚胺膜(pi膜)中的一种或多种复合膜，其中复合膜可以是多层不同材质膜组成的多层膜，也可以是包含多种材质复配形成的单层或多层膜。所述覆膜包括白色聚偏氟乙烯膜(pvdf膜)，黑色聚偏氟乙烯膜，透明聚偏氟乙烯膜，聚丙烯膜，聚乙烯膜(pe膜)，聚氟乙烯膜(pvf膜)一种或多种复合膜，其中复合膜可以是多层不同材质膜组成的多层膜，也可以是包含多种材质复配形成的单层或多层膜。

步骤s2：将100％固含量的无溶剂胶依次通过熔胶辊、转移辊涂布至所述基材或所述覆膜的一表面，形成涂胶基材。也即是说，无溶剂胶可以先粘贴于所述基材的一表面，也可以先粘贴于所述覆膜的一表面，并无优劣之分，均能制备本申请的产品。

在具体实施方式中，所述熔胶辊和所述转移辊的温度控制为50-100℃。所述无溶剂胶为50-100℃下粘度为1000-5000cps的单组份或双组份无溶剂胶。本工艺适用的无溶剂胶的粘度不宜过大，粘度大会影响上胶的均匀性和上胶量，从而影响初始和老化后的剥离力，不利于产品的长久使用，寿命低。同时，无溶剂胶的粘度也不宜偏小，粘度小，上胶量不理想，剥离力偏小，影响基材和覆膜的复合稳定性。

步骤s3：将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板。同样，与步骤s2一致，未预粘贴无溶剂胶的基材或覆膜，通过与无溶剂胶贴合复合形成最终产品，也即是依次为基材、无溶剂胶、覆膜形成的三明治复合结构。当然，基材可以是复合膜，比如pvdf膜与pet膜形成的复合膜，此时再通过无溶剂胶复合覆膜(聚烯烃膜/氟膜)时，应当注意的是，实际应用中为将pet膜的表面与覆膜二次贴合，将pet膜形成在新的复合膜中间层。

在具体实施方式中，所述光伏背板的收卷张力为10-500n，上桥张力为10-500n，上桥张力为预设初始张力值或保持张力恒定的补偿力值；所述复合辊的温度控制为0-100℃。

上述实施方式中，成型的光伏背板为基材单面复合覆膜的情形。

在另一具体实施方式中，光伏背板还可以是基材双面复合覆膜的情形，也就是说，基材包括正面和反面，该两面均通过无溶剂胶复合一覆膜，且两面的覆膜可以为同一材料或者不同材料。假定上述实施方式基材的正面通过无溶剂胶与一覆膜复合后的产品称为半成品，在本实施方式，可以将半成品作为新的基材，如此半成品中基材的反面即是待涂胶复合覆膜的表面，重复上述涂胶复合步骤将另一覆膜粘附至基材的反面，得到双面复合的光伏背板。再比如，将另一覆膜的一表面先预粘结无溶剂胶，再与半成品中基材的反面贴合复合，得到依次为覆膜、无溶剂胶、基材、无溶剂胶、覆膜的双面复合的光伏背板。

在又一实施方式中，请参阅图2，双面复合的光伏背板还可以是一次加工成型的，其制备过程包括：

步骤s1：设定基材和覆膜的张力参数，并控制其的连续运行速度为10-600m/s。

步骤s2：将100％固含量的无溶剂胶依次通过熔胶辊、转移辊涂布至所述基材或所述覆膜的一表面，形成涂胶基材。

步骤s3：所述将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板的步骤包括：

步骤s31：将所述涂胶基材含有无溶剂胶的一面与未涂胶的所述覆膜或所述基材通过复合辊相互贴合后收卷，并预固化形成半成品。

步骤s33：将100％固含量的无溶剂胶依次通过熔胶辊、转移辊涂布至所述半成品的基材的另一表面或另一覆膜的一表面，形成涂胶背板。

步骤s35：将所述涂胶背板含有无溶剂胶的表面与另一覆膜或所述半成品的基材通过复合辊相互贴合后收卷，固化得到所述光伏背板。

在其他实施方式中，所述涂胶基材和/或所述涂胶背板在贴合复合之前，和/或所述光伏背板收卷之前，还包括增湿处理，有效解决卷材熟化水汽不充分的问题。具体的，如图3所示，可以是图1示出的单面复合方式中在光伏背板收卷前对其增设增湿处理，或者在涂胶基材复合前对其进行增湿处理，如图3示出的在走料通道80(详见后续说明)区域进行，又或是前两种情形的组合；也可以是如图2示出的双面复合方式中在半成品和光伏背板收卷之前对其进行增湿处理，或仅是对半成品或光伏背板收卷之前对其进行增湿处理，当然，在复合之前对涂胶基材和/或涂胶背板进行增湿处理，也可以改善熟化效果。

请参阅图3，本发明还提供一种太阳能光伏背板的制备系统100，用以实施图1示出的制备方法成型太阳能光伏背板，其包括涂布装置20、复合装置40和供料装置60，所述供料装置60包括多个放卷装置62和若干无溶剂胶供胶装置64，所述涂布装置20包括依次相切设置的熔胶辊22和转移辊24，以及第一张力控制装置26，所述复合装置40包括复合辊42、第二张力控制装置44和收卷装置46；其中所述涂布装置20与所述无溶剂胶供胶装置64相连，并设置于安装有所述基材或所述覆膜的放卷装置62的运行方向上，用以实现将所述无溶剂胶依次经过熔胶辊22、转移辊24涂布至所述基材或所述覆膜的一表面形成所述涂胶基材；所述复合装置40设置于安装有未涂胶的所述覆膜或所述基材的放卷装置62的运行方向上，用以实现将所述涂胶基材的含有无溶剂胶的一面与所述覆膜或所述基材通过复合辊42相互贴合、固化，并使成型的所述太阳能光伏背板收卷备用；所述系统通过所述第一张力控制装置26和所述第二张力控制装置44调控成张紧状态，并以10-600m/s的速度连续运行；所述涂布装置20和所述复合装置40设有长度为5米以内的走料通道80。该走料通道80主要便于上料操作设定的，通常为3米至4米长，与溶剂胶生产系统的60-80米的烘道相比，大范围缩减了占地面积和设备成本，且采用无溶剂胶复合避免烘干处理，既环保又节约了能源。

在具体实施方式中，所述第一张力控制装置26和/或所述第二张力控制装置44采用汽缸或/和液压缸90控制；所述系统还包括固定收卷装置和放卷装置的汽缸或/和液压缸92。

在图2示出的制备过程中，所述系统还包括另一无溶剂胶供胶装置64、另一涂布装置20、另一复合装置40和导向装置(图未示出)，其中，另一复合装置40的第三张力控制装置(图未示出)与所述第一张力控制装置26和所述第二张力控制装置44将系统调控成张紧状态，并保持以10-600m/s的速度连续运行；所述导向装置将基材与覆膜单面复合的半成品或另一覆膜牵引至另一涂布装置20处，另一涂布装置20与另一无溶剂胶供胶装置64相连，并设置于所述半成品或所述覆膜的运行方向上，用以实现将所述无溶剂胶依次经过熔胶辊22、转移辊24涂布至所述半成品的基材的另一表面或另一覆膜的一表面形成涂胶背板；另一复合装置40设置于涂胶背板的运行方向上，用以实现将所述涂胶背板的含有无溶剂胶的一面与另一覆膜或半成品的基材表面通过复合辊42相互贴合、固化，并使成型的所述太阳能光伏背板收卷备用，另一涂布装置20和另一复合装置40设有长度为5米以内的走料通道80。该走料通道80主要便于上料操作设定的和导向装置的布置，通常为3米至4米长。

在图3示出的具体实施方式中，所述系统100还包括增湿装置94，所述增湿装置94朝向待收卷的光伏背板设置，和朝向走料通道80中的涂胶基材设置，用以在贴合复合前和/或收卷前进行增湿处理，使得产品熟化更充分。在其他实施方式中，所述增湿装置94的数量、位置不限定为本实施方式，在此不再赘述。

下面将结合具体实施例和对比例说明采用本发明的方法制得的太阳能光伏背板的性能。

制备条件：采用80℃下粘度为2600cps的无溶剂胶，设定熔胶辊和转移辊的温度为85℃，复合辊的温度设定为40℃，所述基材的放卷张力为300n，所述覆膜的放卷张力为90n，系统收卷张力为280n，上桥张力为300n，系统运行速度为250m/s的条件下生产1500米的光伏背板产品。其中覆膜为复合聚烯烃膜时，也称o膜，如质量占比为0-10％的聚丙烯与聚乙烯混合物膜，也称o1膜；质量占比为10-30％的聚丙烯与聚乙烯混合物膜，也称o2膜；质量占比为30-50％的聚丙烯与聚乙烯混合物膜，也称o3膜。

具体实验样品的结果，如下表所示。

从表中可以看出，采用的无溶剂胶适用光伏背板膜的复合，其初始剥离力达到5n/cm以上，pct48h老化后剥离力依然能保持5n/cm，解决了现有无溶剂胶与光伏背板用膜材的匹配性差，结合不牢固的问题。

实施例5：在实施例2的基础上，将白色pvdf/pet复合膜同样采用本工艺复合得到，即得到的产品结构为白色pvdf+无溶剂胶+pet复合膜+无溶剂胶+o3膜，该产品的单边的初始剥离力和pct48h后剥离力均与实施例2相当。

对比例1：采用现有溶剂胶复合工艺，制备等同结构的产品：白色pvdf+溶剂胶+pet复合膜+溶剂胶+o3膜。分析实施例1和对比例1的单边剥离力随温度的变化关系，如图4所示。结果表明：1)高温下，无溶剂胶产品表现非常出色，在40℃时粘粘接力仍维持在较高水平，在5n/cm以上；2)与溶剂胶产品相比，无溶剂胶产品在高温下(30-100℃)的粘接性能更为优异，始终比溶剂胶产品高出1.5n/cm左右；3)无溶剂胶产品在应对夏季高温环境下其剥离力低下的问题上更有优势。

在其他实施方式中，在本发明的范围内选取一定粘度的无溶剂胶，调节熔胶辊和转移辊的温度，以及复合辊的温度，乃至放卷张力，均可与基板和/或覆膜匹配性良好，粘接牢固且长久耐用，单边的初始剥离力可达2-9n/cm范围内，pct48h老化后的剥离力可达2-7n/cm范围内。脱离本申请的范围，例如采用同样符合条件的无溶剂胶，而熔胶辊和转移辊的温度过低或过高，亦或复合辊的温度过低，再或者放卷压力过大或过小，又或者是前述情况的多种，实际测得无溶剂胶产品的剥离力达不到采用本发明的同等实施效果，通常初始剥离力小于2n/cm，粘接不牢靠，达不到一般使用需求。实施例1-5的基材以pet膜或pvdf/pet复合膜为例举例说明，但本发明不限定为上述情形中的材质，在此不再赘述。

本发明采用无溶剂胶为粘合剂，通过工艺参数的控制，实现与基材(pet膜/pi膜等)、覆膜(o膜/氟膜/pp膜/pe膜等)的牢固粘接，匹配性良好，适用于太阳能光伏背板的制备，且高温(40℃/夏季)下整体性能更稳定。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。