一种光伏组件用高反射型间隙膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，尤其是涉及一种光伏组件用高反射型间隙膜及其制备方法。

背景技术

太阳能电池，也称光伏电池，是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。为了正确使用和保护太阳能电池，太阳能电池组件应运而生。在组件中，电池片之间一般都会存在一定间隙，这是因为电池片之间会焊接铜带，如果靠的太近，电池会短路；此外，太阳能板中留有间距也是为了满足不同的电压需求，电池片的间距由太阳能板的功率决定的，功率越大，电池片间距越大，反之则小。这就会造成从间隙中透过的光无法被电池片利用，使得太阳能光伏组件的有效面积减小，光电效率降低。

为了提高光电效率，很多光伏组件电池片间隙都使用了反光膜结构层或多层反射膜结构。例如，公开号为CN114156359A的专利中公开了一种应用于光伏电池组件的间隙膜，包括依次层叠设置的基材、背胶层以及微结构反射层；所述微结构反射层的上表面具有多个条状的类三棱柱结构，以及位于相邻的两个所述类三棱柱结构之间的过渡垄结构；所述类三棱柱结构的两侧面为向内凹陷的弧形侧面。该专利中的反射层结构由大内凹结构与小外凸结构构成，虽说可以改变光线的传播路径，起到重复利用的效果，但在该结构中，落到底部小外凸结构的光线有一部分是直接竖直被反射出去的，这就存在了一定光线的浪费；其次，其类三棱柱结构内凹的侧面反射的光线不是平行的，而是集中在某一点或是某一区域内，仅能实现单块电池局部发电的提升，并不能使整体电池片发电提升，因此该专利中的间隙膜对光伏组件的发电增益效果有限；最后，在该专利中，其反射层采用的是金属材质的镀铝层，在太阳能电池使用中存在漏电的风险。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的光伏组件间隙膜存在的上述问题，提供一种光伏组件用高反射型间隙膜及其制备方法，对间隙膜的表面反射结构及材料进行优化，可有效对照在光伏组件间隙中的光线进行利用，显著提升光伏组件的光电效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，包括依次贴合设置的背胶层、基材层以及表面反射层；

所述的表面反射层的原料包括氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料；所述的转光剂为稀土有机配合物，所述的反射填料为粒径为200~400nm的金红石型二氧化钛；

所述的基材层表面经压制形成凸起结构，所述的凸起结构包括交替设置的主反射结构和辅助反射结构；所述的主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；所述的辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形；主反射结构的高度大于辅助反射结构；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接。

本发明中的表面反射层采用添加了反射填料的氟碳涂料作为原料制成，树脂表面层与金属材质的表面层相比不会导致电池短路，避免了光伏组件使用中存在的漏电风险；反射填料200~400nm的金红石型二氧化钛具有高折光性，可使间隙膜对光线具有较高的反射率；同时，本发明在反射填料上负载了稀土有机配合物转光剂，转光剂可将光线中的紫外光转换为可见光，再通过反射填料反射至光伏发电区域对其加以利用。转光剂的负载可使光线中原本无法被光伏电池利用的紫外光得以利用，进一步提升了光伏组件的光电效率。

同时，本发明在基材层上压制形成由大的主反射结构和小的辅助反射结构组成的凸起结构。主反射结构的侧面为倾斜的平面，可以改变入射光线的角度，将照射在其上的光线平行反射至光伏发电区域，避免入射至电池片间隙处的太阳光浪费，有效提高光能利用率，进而提高光伏电池组件的光电效率；与现有技术中侧面为凹面的反射结构相比，虽然平行反射至光伏发电区域的反射光能量略低，但其更有利于整体电池片的发电提升，而不是仅使单块电池局部发电提升；并且，结合本发明表面反射层中的转光剂的作用，可提升平行反射至光伏发电区域的反射光线能量，因此本发明中的间隙膜具有更好的发电增益效果。同时，本发明在主反射结构间设置了较小的辅助反射结构，可以增大主反射结构的间距，避免主反射结构间相互遮挡光路；照在主反射结构间的光线可以由辅助反射结构的弧面聚集反射至主反射结构的侧面上，再进一步被反射至光伏发电区域，确保了照射在相邻两个主反射结构之间的光能不会被浪费。

作为优选，所述的主反射结构的高度为10~20μm，顶角为90°~160°。

作为优选，所述的辅助反射结构的高度为3~6μm，侧面的内凹弧度为0.5~2.0rad。

主反射结构和辅助反射结构的尺寸在此范围内，可有效对照射在其上的光线进行利用，对光伏组件的发电增益效果最优。

作为优选，所述的负载了转光剂的反射填料的制备方法为：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，加热反应后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，超声处理后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料。

本发明先通过铕盐和钐盐与水杨酸和邻菲罗啉配体反应，制得Eu、Sm双稀土有机配合物转光剂，然后再通过超声法将其负载在反射填料金红石型二氧化钛表面。本发明制得的Eu、Sm双稀土有机配合物转光剂能有效将太阳光中的紫外线转换为可以被光伏组件利用的可见光，经反射填料反射至光伏发电区域后，可显著提升光伏组件的光电效率。本发明将转光剂负载在反射填料表面，可进一步提升转化后的可见光的反射效率，有利于提升间隙膜对光能的利用率。

作为优选，步骤A）中EuCl

作为优选，步骤C）中加热反应温度为70~75℃，反应时间1~2h；步骤D）中超声处理时间为2~4h。

作为优选，表面反射层中，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的40~60%；表面反射层的厚度为1~15μm。

作为优选，所述的基材层为高反射PET薄膜，基材层的厚度为50~100μm，基材层在400~1100nm波长范围内的平均反射率＞90%。采用高反射PET薄膜作为间隙膜的基材层，可使间隙膜同时具有较薄的厚度和较高的反射率。

作为优选，所述的背胶层为EVA或POE热熔胶层，背胶层的厚度为10~30μm。

本发明还提供了一种上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）对基材层一侧表面进行压制形成凸起结构；

（2）将背胶层淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面；

（3）将表面反射层的原料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）在基材层上压制形成由大的主反射结构和小的辅助反射结构组成的凸起结构，主反射结构的侧面为平面，辅助反射结构的侧面为内凹的弧面，可有效提高光能利用率，有利于整体电池片的发电提升，进而提高光伏电池组件的光电效率；

（2）表面反射层采用添加了反射填料的氟碳涂料作为原料制成，树脂表面层与金属材质的表面层相比不会导致电池短路，避免了光伏组件使用中存在的漏电风险；

（3）在表面反射层中的反射填料上负载了稀土有机配合物转光剂，转光剂可将光线中的紫外光转换为可见光，再通过反射填料反射至光伏发电区域对其加以利用；转光剂的负载可使光线中原本无法被光伏电池利用的紫外光得以利用，进一步提升了光伏组件的光电效率。

附图说明

图1是本发明的光伏组件用高反射型间隙膜的结构示意图。

图2是本发明的光伏组件用高反射型间隙膜的截面结构示意图。

图3是本发明的光伏组件用高反射型间隙膜反射光线的光路示意图。

图中：1背胶层、 2基材层、 21主反射结构、 22辅助反射结构、 3表面反射层。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

总实施例：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，如图1和图2所示，包括依次贴合设置的背胶层1、基材层2以及表面反射层3。基材层表面经压制形成凸起结构，凸起结构包括交替设置的主反射结构21和辅助反射结构22；主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；主反射结构的高度为10~20μm，顶角为90°~160°；辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形，辅助反射结构的高度为3~6μm，侧面的内凹弧度为0.5~2.0rad；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接。使用时，背胶层的底面贴附在光伏组件的间隙处，表面反射层可将照射在间隙处的太阳光反射至光伏发电区域进行利用，反射路径如图3所示，照射在主反射结构表面的光线可被主反射结构的侧面平行反射至光伏发电区域；照射在底部辅助反射结构表面的光线可被辅助反射结构的弧形侧面聚集反射至主反射结构侧面，然后再经主反射结构侧面反射至光伏发电区域进行利用。

基材层为高反射PET薄膜，基材层的厚度为50~100μm，基材层在400~1100nm波长范围内的平均反射率＞90%。背胶层为EVA或POE热熔胶层，背胶层的厚度为10~30μm。表面反射层的原料包括氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的40~60%，表面反射层的厚度为1~15μm；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为200~400nm的金红石型二氧化钛；负载了转光剂的反射填料的制备方法为：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1~1.2混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为0.9~1.1:3；70~75℃反应1~2h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，转光剂溶液中的稀土有机配合物与金红石型二氧化钛的质量比为6~8:1，超声处理2~4h后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料。

上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法包括如下步骤：

（1）对基材层一侧表面进行压制形成凸起结构；

（2）将背胶层淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面；

（3）将表面反射层的原料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

实施例1：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，包括依次贴合设置的背胶层、基材层以及表面反射层；基材层表面经压制形成凸起结构，凸起结构包括交替设置的主反射结构和辅助反射结构；主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；主反射结构的高度为15μm，顶角为150°；辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形，辅助反射结构的高度为4μm，侧面的内凹弧度为1.0rad；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接；

基材层采用长阳科技生产的高反射PET薄膜，基材层的厚度为50μm，在400~1100nm波长范围内的平均反射率＞90%；

背胶层为EVA热熔胶层，背胶层的厚度为20μm；

表面反射层的原料包括市售常温固化FEVE氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的50%，表面反射层的厚度为10μm；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为300nm的金红石型二氧化钛；

上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备负载了转光剂的反射填料：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为1:3；72℃反应1.5h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，转光剂溶液中的稀土有机配合物与金红石型二氧化钛的质量比为7:1，超声处理3h后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料；

（2）对基材层一侧表面进行压辊压制形成凸起结构；

（3）将EVA热熔胶淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面，固化后形成背胶层；

（4）将负载了转光剂的反射填料与FEVE氟碳涂料混合均匀，然后将涂料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

实施例2：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，包括依次贴合设置的背胶层、基材层以及表面反射层；基材层表面经压制形成凸起结构，凸起结构包括交替设置的主反射结构和辅助反射结构；主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；主反射结构的高度为12μm，顶角为130°；辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形，辅助反射结构的高度为5μm，侧面的内凹弧度为1.5rad；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接；

基材层、背胶层与实施例1中相同；

表面反射层的原料包括市售常温固化FEVE氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的40%，表面反射层的厚度为10μm；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为300nm的金红石型二氧化钛；

上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备负载了转光剂的反射填料：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1.2混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为1.1:3；70℃反应2h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，转光剂溶液中的稀土有机配合物与金红石型二氧化钛的质量比为8:1，超声处理4h后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料；

（2）对基材层一侧表面进行压辊压制形成凸起结构；

（3）将EVA热熔胶淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面，固化后形成背胶层；

（4）将负载了转光剂的反射填料与FEVE氟碳涂料混合均匀，然后将涂料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

实施例3：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，包括依次贴合设置的背胶层、基材层以及表面反射层；基材层表面经压制形成凸起结构，凸起结构包括交替设置的主反射结构和辅助反射结构；主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；主反射结构的高度为10μm，顶角为90°；辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形，辅助反射结构的高度为3μm，侧面的内凹弧度为0.5rad；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接；

基材层、背胶层与实施例1中相同；

表面反射层的原料包括市售常温固化FEVE氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的60%，表面反射层的厚度为10μm；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为300nm的金红石型二氧化钛；

上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备负载了转光剂的反射填料：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1.1混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为1:3；75℃反应1h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，转光剂溶液中的稀土有机配合物与金红石型二氧化钛的质量比为6:1，超声处理2h后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料；

（2）对基材层一侧表面进行压辊压制形成凸起结构；

（3）将EVA热熔胶淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面，固化后形成背胶层；

（4）将负载了转光剂的反射填料与FEVE氟碳涂料混合均匀，然后将涂料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

实施例4：

一种光伏组件用高反射型间隙膜，包括依次贴合设置的背胶层、基材层以及表面反射层；基材层表面经压制形成凸起结构，凸起结构包括交替设置的主反射结构和辅助反射结构；主反射结构呈侧面为平面的三棱柱形；主反射结构的高度为20μm，顶角为160°；辅助反射结构呈侧面为内凹的弧面的类三棱柱形，辅助反射结构的高度为6μm，侧面的内凹弧度为2.0rad；相邻的主反射结构和辅助反射结构的底边相连接；

基材层、背胶层与实施例1中相同；

表面反射层的原料包括市售常温固化FEVE氟碳涂料和负载了转光剂的反射填料，负载了转光剂的反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的50%，表面反射层的厚度为10μm；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为300nm的金红石型二氧化钛；

上述光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备负载了转光剂的反射填料：制备方法与实施例1中相同；

（2）对基材层一侧表面进行压辊压制形成凸起结构；

（3）将EVA热熔胶淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面，固化后形成背胶层；

（4）将负载了转光剂的反射填料与FEVE氟碳涂料混合均匀，然后将涂料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜。

对比例1（基材层不压制凸起结构）：

对比例1与实施例1的区别在于：不在基材层表面压制凸起结构，直接将EVA热熔胶和混合了负载了转光剂的反射填料的FEVE氟碳涂料涂覆在基材层的两侧表面，其余均与实施例1中相同。

对比例2（不设置辅助反射结构）：

对比例2与实施例1的区别在于，基材层表面经压制形成的凸起结构均为底边相连接的高度为15μm、顶角为150°的三棱柱形主反射结构；不在主反射结构之间设置辅助反射结构，其余均与实施例1中相同。

对比例3（不在反射填料上负载转光剂）：

对比例3与实施例1的区别在于，表面反射层中的反射填料直接采用金红石型二氧化钛，表面不负载转光剂；其余均与实施例1中相同。

对比例4（不将转光剂负载在反射填料上）：

对比例4与实施例1的区别在于，表面反射层的原料包括市售常温固化FEVE氟碳涂料、转光剂和反射填料，反射填料的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的50%，转光剂的质量为氟碳涂料中氟碳树脂质量的50%；转光剂为稀土有机配合物，反射填料为粒径为300nm的金红石型二氧化钛；

光伏组件用高反射型间隙膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备转光剂：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为1:3；72℃反应1.5h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物转光剂；

（2）对基材层一侧表面进行压辊压制形成凸起结构；

（3）将EVA热熔胶淋膜成型在基材层未经压制的一侧表面，固化后形成背胶层；

（4）将负载了转光剂的反射填料与FEVE氟碳涂料混合均匀，然后将涂料涂覆在基材层具有凸起结构的一侧表面，固化后得到所述光伏组件用高反射型间隙膜；

其余均与实施例1中相同。

对比例5（改变转光剂中的稀土种类）：

对比例5与实施例1的区别在于，负载了转光剂的反射填料的制备方法为：

A）将EuCl

B）将水杨酸和邻菲罗啉按摩尔比3:1.1混合溶于无水乙醇中，调节pH至中性，得到配体溶液；

C）将稀土溶液和配体溶液混合，稀土溶液中的稀土离子的总摩尔数与配体溶液中水杨酸的摩尔数之比为1:3；75℃反应1h后将产物过滤、清洗、干燥，得到稀土有机配合物；

D）将稀土有机配合物加入二氯甲烷中溶解，得到转光剂溶液；将金红石型二氧化钛加入转光剂溶液中，转光剂溶液中的稀土有机配合物与金红石型二氧化钛的质量比为6:1，超声处理2h后将产物过滤并干燥后得到所述负载了转光剂的反射填料；

其余均与实施例1中相同。

将上述实施例和对比例中的高反射型间隙膜贴在光伏组件中电池片之间的焊接带上，与未设置间隙膜的相同光伏组件同时放在日光下照射7天，测量各光伏组件的发电功率；计算设置了间隙膜的光伏组件与未设置间隙膜的光伏组件的发电功率提升率，结果如表1中所示。

功率提升率=（P

其中，P

表1：光伏组件发电增益效果测试结果

从表1中可以看出，实施例1~4中采用本发明中的原料和结构的间隙膜用于光伏组件中，对光伏组件具有良好的发电增益效果。对比例1中不在间隙膜的基材层上压制凸起结构，间隙膜反射至光伏发电区域的光线较少，导致间隙膜对光伏组件的发电增益效果与实施例中相比显著降低。对比例2的基材层中不在主反射结构之间设置辅助反射结构，相邻的主反射结构会互相遮挡光路，导致间隙膜对光伏组件的发电增益效果下降。对比例3中不在表面反射层中的反射填料表面负载转光剂，照射在间隙膜上的太阳光中的紫外光无法被有效利用，间隙膜对光伏组件的发电增益效果与实施例相比有所下降。对比例4中直接将转光剂与反射填料混合加入表面反射层中，不将其负载在反射填料表面，间隙膜对光伏组件的发电增益效果与实施例1中相比也有所下降，说明将转光剂负载在反射填料表面，可以更好地对紫外光转变得到的可见光进行利用。对比例5中改变了转光剂中的稀土元素种类，采用Eu、Y双稀土有机配合物转光剂代替实施例中的Eu、Sm双稀土有机配合物转光剂，间隙膜对光伏组件的发电增益效果与实施例1中相比同样有所下降，说明转光剂的种类对光伏组件的光电效率会产生影响。