修补胶带及用其修补太阳能电池模块的受损背板的方法

技术领域

本发明涉及用于太阳能电池背板的修补胶带以及修补太阳能电池模块的受损背板的方法。

背景技术

太阳能电池用于由太阳光产生电能，为传统发电方法提供更环保的替代方案。

这些太阳能电池是由各种半导体系统构造而成，必须保护其免受诸如湿气、氧气和紫外线的环境影响。电池两侧通常被玻璃和/或塑料膜的保护层所覆盖，形成多层结构，称为光伏(PV)模块。在模块的背侧通常设置称为背板的复合膜。

背板在太阳能电池模块的使用寿命期间，保护其免受恶劣多变环境状况的影响中起着至关重要的作用。然而在实地使用期间发现了各种类的背板相关缺陷，例如裂缝、风化、泛黄和划痕。这些缺陷可能导致面板的灾难性故障，显著的功率降低和严重的安全隐患。

为了解决背板的损坏，在CN110055008、CN109517534、CN108165197、CN107841259A、CN107841259、CN205680696U和CN202482248U中提出了修补胶带和修补材料。

发明内容

第一方面，本发明涉及一种用于太阳能电池背板的修补胶带，其包括依次层压的橡胶粘合剂层、基底膜、以及保护层，其中所述橡胶粘合剂层的厚度大于200μm。

第二方面，本发明涉及一种修补太阳能电池模块的受损背板的方法，其包括以下步骤：制备修补胶带，其中所述修补胶带包括依次层压的橡胶粘合剂层、基底膜、以及保护层，其中所述橡胶粘合剂层的厚度大于200μm，且其中所述修补胶带具有与背板基本相同的宽度尺寸；将修补胶带以橡胶粘合剂层面向所述受损背板的方式放置于其上；以及将修补胶带与背板粘附。

第三方面，本发明涉及用于修补太阳能电池模块的受损背板的修补设备，其包括：基板，在其上以受损背板面朝上的方式放置具有受损背板的太阳能电池模块；以及安装于所述基板的辊，其中所述辊可沿垂直方向移动以将修补胶带按压到受损背板上，且其中该辊可沿水平方向移动以将修补胶带从修补胶带的一端按压到其另一端。

如所附权利要求书中所定义，上述总体描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，并非限制本发明。

附图说明

图1示出了用于太阳能电池背板的修补胶带的横截面图。

图2至图8示出了修补太阳能电池模块的受损的背板的方法。图2为受损的太阳能电池模块的后视图，其中在背板中形成了裂缝。图3示出了将修补胶带置于受损的背板上的步骤。图4示出了在修补胶带中制作对应接线盒的开孔的步骤。图5示出了在修补胶带的前端放置压送辊(nip roller)的步骤。图6示出了在压送辊的上方拽拉修补胶带的步骤。图7示出了压送辊朝背板的后端移动的步骤。图8示出了将整个修补胶带粘附到受损的背板上。

具体实施方式

在第一方面，如图1所示，用于太阳能电池背板的修补胶带(10)包括依次层压的橡胶粘合剂层(20)、基底膜(30)、以及保护层(40)，其中所述橡胶粘合剂层的厚度大于200μm。在一个实施方案中，在所述橡胶粘合剂层(20)的外表面上设置剥离膜(50)。

所述基底膜(30)可选自多种聚合物。在一个实施方案中，基底膜为聚合物膜，其包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚酰胺或聚酰亚胺。在一个实施方案中，所述聚合物膜包括热塑性聚合物，其因能经受更高的加工温度的能力而是理想的。在一个实施方案中，所述基底膜为聚酯膜。在一个实施方案中，用于所述基底膜的聚酯选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯以及聚对苯二甲酸乙二酯/聚萘二甲酸乙二酯的共挤出物。在另一个实施方案中，用于所述基底膜的聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯。

在所述基底膜中也可以包含填料，其中填料的存在可以改善基底膜的物理性能，例如更高的模量和拉伸强度。它们还可以改善保护层对聚合物基底膜的粘附力。示例性的填料是硫酸钡，不过也可以使用其他填料。

基于基底膜的总重量，在一个实施方案中，所述基底膜包含约90-100重量％的聚合物，而在另一个实施方案中，包含约95-100重量％的聚合物。

在一个实施方案中，所述基底膜的厚度为约50μm至约200μm，而在另一个实施方案中，所述基底膜的厚度为约100μm至约150μm。

所述基底膜可使用可商购的膜，例如江苏裕兴公司的CY11、CY11G48、CY11GU、CY25、CY25R、CY25R-11S、CR25RG48、CR25RG60、CY28、CY25T、四川东材科技公司的D269、D269-UV、DF6027、DS10C-UV、DS10、DS11、DS10C。

在一个实施方案中，所述基底膜可以由多个聚合物膜组成。

所述保护层(40)通常粘附到基底膜的第一侧上。对所述保护层的类型没有具体限制。在一个实施方案中使用含氟聚合物。

含氟聚合物可以是本领域中已知的任何含氟聚合物，包括氟化单体的均聚物、氟化单体的共聚物或者氟化单体与非氟化单体的共聚物，只要基于共聚物的总重量，在共聚物中衍生自氟化单体的单体单元占到多于约20重量％，或约40至约99重量％。

含氟聚合物可例如包括：聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、六氟丙烯(HFP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟乙烯-烷基乙烯基醚共聚物(FEVE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/六氟丙烯/偏氟乙烯三元共聚物(THV)、包含聚氟乙烯和聚四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、等等。在一个实施方案中，所述含氟聚合物是聚氟乙烯(PVF)。

在一个实施方案中，所述保护层可包括添加剂。添加剂可包括例如光稳定剂、UV稳定剂、热稳定剂、抗水解剂、光反射剂、颜料、二氧化钛、染料和增滑剂。合适的含氟聚合物膜可商购。例如，杜邦公司以商品名

基于保护层的总重量，在一个实施方案中，所述保护层包含约90-100重量％的含氟聚合物，而在另一个实施方案中，包含约95-100重量％的含氟聚合物。

在一个实施方案中，所述保护层的厚度为约5μm至约50μm，而在另一个实施方案中，所述保护层的厚度为约15μm至约35μm。

所述保护层可使用市售的片材，例如DuPont

在一个实施方案中，所述保护层可以由多个含氟聚合物膜组成。

所述橡胶粘合剂层(20)通常粘附到基底膜的第二侧上。所述第二侧是前述第一侧的相反面，在其上形成橡胶粘合剂层。对所述橡胶粘合剂层的类型没有具体限制。橡胶粘合剂包括但不限于丁基橡胶、硅橡胶、氟碳橡胶，EPDM橡胶、聚氨酯橡胶和天然橡胶。在一个实施方案中使用丁基橡胶。

丁基橡胶是异丁烯-异戊二烯共聚物，具有式(1)的结构，缩写为IIR。丁基橡胶可以通过在约-95℃的低温下在氯甲烷溶剂中用Friedel-Crafts催化剂使异丁烯和少量异戊二烯共聚而制得。在一个实施方案中，丁基橡胶可以被卤素取代。

[式(1)]

在式(1)中，m和n分别表示正整数。

可以将各种已知的添加剂添加到所述橡胶粘合剂中以满足所述修补胶带的各种要求。合适的添加剂可包括例如光稳定剂、UV稳定剂、热稳定剂、抗水解剂、光反射剂、颜料、二氧化钛、染料和增滑剂。对添加剂的含量没有特别限制，只要添加剂对所述修补胶带的最终粘合性能不产生不利影响即可。

基于橡胶粘合剂层的总重量，在一个实施方案中，所述橡胶粘合剂层包含约90-100重量％的橡胶，而在另一个实施方案中，包含约95-100重量％的橡胶。

在一个实施方案中，所述橡胶粘合剂层的厚度为约200μm至约600μm，而在另一个实施方案中，所述橡胶粘合剂层的厚度为约300μm至约600μm，在又一个实施方案中，所述橡胶粘合剂层的厚度为约350μm至约600μm。通过使用厚的橡胶粘合剂层可以形成优异的粘合性。使用厚橡胶粘合剂层的具体技术优势如下面的实验部分所示。

所述橡胶粘合剂层可使用市售的橡胶，例如ExxonMobil Exxon

在一个实施方案中，所述橡胶粘合剂层可以由多个橡胶粘合剂层组成。

在一个实施方案中，在橡胶粘合剂层(20)的外表面上设置剥离膜(50)。在使用所述修补胶带之前通常先去除剥离膜。所述剥离膜需要具有与橡胶粘合剂层适度(合理)的可脱离性(可剥离性)，以及与橡胶粘合剂层适度(合理)的粘附性。

对所述剥离膜的类型没有特别限制。在一个实施方案中，使用含氟聚合物膜。含氟聚合物膜具有优异的耐热性、可脱离性和耐污染性。在另一个实施方案中，使用包含环烯烃聚合物的剥离膜。

所述剥离膜可使用市售的膜，例如Chemours

所述修补胶带用于修补或支撑光伏模块的背板，为模块内的敏感太阳能电池提供长期的机械保护、电保护和其他的屏障保护。在一个实施方案中，所述修补胶带的氧气透过率为小于4.0cc/m

在示例性实施方案中，在真空下去除空气，通过加热以及加压将玻璃板、前密封剂层、太阳能电池层、后密封剂层和背板层压在一起。优选地，所述玻璃板已经被洗涤和干燥。

如果需要，可以通过本领域已知的任何方式密封光伏模块的边缘以减少水分和空气的侵入。这样的湿气和空气侵入可能降低光伏模块的效率和寿命。

修补方法如下所述，但是修补方法不限于特定实施方案。在一个实施方案中，将与受损背板的尺寸基本相同的修补胶带层压到背板上。在一个实施方案中，将修补胶带切割成合适的尺寸，以覆盖所述背板的受损区域。

图2是受损的太阳能电池模块的后视图。受损模块(100)在背板(120)上包含裂纹(110)。通常，在模块的背面上放置有接线盒(130)。电缆或电码(codes)通常连接到接线盒(图中未显示)。

如图3所示，将修补胶带(10)置于背板上。所述修补胶带以使可选地覆盖有剥离膜的橡胶粘合剂层面向背板而保护层面向空气的方式放置。

在一个实施方案中，所述修补胶带具有与受损背板基本相同的宽度。更具体而言，在一个实施方案中，修补胶带具有受损背板的约90至100％的宽度，在另一实施方案中，修补胶带具有受损背板的约95至100％的宽度。

在一个实施方案中，修补胶带的宽度可比受损背板稍微宽一点，使得修补胶带可以用多余的部分密封其边缘。出于相同的原因，修补胶带的前端(140)可以比背板的实际长度稍长。通过辊或刮板可以去除修补胶带(10)与背板(120)之间的残留空气。

当所述修补胶带在其橡胶粘合剂层的外表面上附着有剥离膜(50)时，可先将前端的剥离膜部分剥离，以使部分的橡胶粘合剂层暴露出来(图中未示出)。通过将橡胶粘合剂层粘附到背板上以固定所述修补胶带(10)的前端位置。然后，所述剥离膜可通过朝着修补胶带的后端(150)拽拉其已分离部分而被完全除去。在一个实施方案中，使用刮板或刮刀进行粘附。

修补胶带对应接线盒的区域通过适当的工具例如切割器和握刀开出孔洞，如图4所示。在一个实施方案中，可以在将修补胶带布置在背板上之前预先制做一个孔洞(160)。在一个实施方案中，所述孔洞的大小与该太阳能电池模块的接线盒的大小相同。为避免调节误差，所述孔洞可以比该接线盒的实际尺寸稍大。

另一方面，在前一步骤中所述修补胶带的前端被粘附到背板上，可将一个辊(170)置于其上(图5)。所述辊可沿垂直方向移动以将修补胶带按压到所述受损背板上。在一个实施方案中，在随后步骤中修补胶带的粘附是通过在没用辊的情况下使用刮板或刮刀手动进行。不过，使用辊的生产率通常变高。

如图6所示，在所述辊上朝前端拽拉修补胶带。在一个实施方案中，该辊是由橡胶制成的压送辊。当所述修补胶带具有剥离膜时，先剥离所述剥离膜，使橡胶粘合剂层(20)暴露出。因为当剥离所述剥离膜时，修补胶带的前端在前一步骤中被粘附且被所述辊固定。

使所述辊(170)沿水平方向朝修补胶带的后端移动(图7)。通过使用具有适当尺寸和适当重量的辊，可以防止夹杂气泡。可以通过该辊的重量在修补胶带上施加适当的压力，并且可以在橡胶粘合剂层和受损的背板之间实现足够的粘附力。在一个实施方案中，将所述辊置于沿模块长边的导轨上，使得该辊沿所述模块直线移动。所述导轨提供一定的翘曲角度和一定的压力，以防止在粘合过程中产生气泡和折痕。

在到达接线盒(130)之前的适当距离处停止所述辊(170)，并以手动方式将修补胶带的后端(150)粘附到背板上(图8)。可将所述辊移动回到其初始位置。将连接到接线盒(130)的电缆和电码(codes)通过修补胶带中制作的孔(160)拽出。当修补胶带的后端(150)长于模块的实际大小时，可以使用适当的工具例如切割器和握刀切割修补胶带。

在一个实施方案中，在不用辊的情况下通过使用刮板或刮刀使所述修补胶带粘附，尤其是在该修补胶带后端的附近。

在一个实施方案中，用于修补受损背板的修补设备包括基板(未示出)和辊(170)。

所述基板是平板或底座，其基本上等于或大于要修补的太阳能电池模块的尺寸。具有受损背板的太阳能电池模块是以所述受损背板面朝上的方式放置。

所述修补设备具有安装于基板上的辊。所述安装方式类型不受限制。在一个实施方案中，所述修补设备具有沿着待修补的太阳能电池模块的长边侧放置的一组导轨以及在该导轨上的可移动构件。可移动构件在该导轨上沿水平方向从一端移动到另一端。在一个实施方案中，通过使用金属棒与可移动构件将辊和基板连接。所述辊可以沿垂直于基板的方向，即垂直方向上下移动。在一个实施方案中，通过使用金属棒作为控制杆使该辊垂直移动。

当将所述辊放置在“上方”位置时，太阳能电池模块和辊之间存在空隙。在一个实施方案中，在所述辊处于“上方”位置时塞入修补胶带。在另一个实施方案中，当将修补胶带放置于受损的太阳能电池模块上时，所述辊被置于太阳能电池模块的外部。

当所述辊放置在“下方”位置时(参考图5-8)，可对修补胶带施加适当的压力使得该修补胶带的前端先粘附到受损的背板上。再沿水平方向移动该辊以将修补胶带从其一端(即前端)按压向其另一端(即后端或到达接线盒之前)，如图6-7所示。

虽然参照本发明的优选实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员应明白在不脱离所附权利要求书所定义的本发明的范围的前提下还可做出各种变化和变型。

上述修补方法和修补设备可用于其他的修补胶带。即，所述修补方法的一个方面如下所述。

修补太阳能电池模块的受损背板的方法包括以下步骤：

制备修补胶带，其中所述修补胶带包括依次层压的剥离膜、粘合剂层以及保护层，其中所述修补胶带具有与背板基本相同的宽度；

将所述修补胶带置于所述受损背板上，使其剥离膜面朝受损背板；

剥离所述剥离膜的一端(前端)以部分暴露所述粘合剂层；

将部分暴露的粘合剂层粘附到受损背板上；

将辊置于粘附的修补胶带的一端上；

剥离剩余的剥离膜；以及

通过朝另一端(后端)移动所述辊使未粘附的粘合剂层粘附到受损背板上。

对该方法可进行一些修改。例如，可在朝后端移动辊的同时剥离所述剥离膜。这样的修改如下所述。

修补太阳能电池模块的受损背板的方法包括以下步骤：

制备修补胶带，其中所述修补胶带包括依次层压的剥离膜、粘合剂层以及保护层，其中所述修补胶带具有与背板基本相同的宽度；

将所述修补胶带置于所述受损背板上，使其剥离膜面朝受损背板；

剥离所述剥离膜的一端(前端)以部分暴露所述粘合剂层；

将部分暴露的粘合剂层粘附到受损背板上；

将辊置于粘附的修补胶带的一端上；

在剥离剩余的剥离膜的同时，通过朝另一端(后端)移动所述辊使未粘附的粘合剂层粘附到受损背板上。

本文中使用以下定义来进一步定义和描述本公开。

术语术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的其它变体旨在覆盖非排他性的情况。例如，包括一系列元素的工艺、方法、制品或设备不一定限于仅含这些元素，而是可以包括未明显列出的或这样的工艺、方法、制品或设备所固有的其他元素。此外，除非明确指出相反的意思，否则“或”是指包含性的“或”而不是排他性的“或”。例如，以下的任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A、B均为真(或存在)。

术语“一个”包括“至少一个”和“一个或多个”的概念。

除非另有说明，所有百分比、份数、比例等均以重量计。

术语“板”、“层”和“膜”在广义上可互换使用。“背板”是光伏模块背朝光源一侧上的板、层或膜，并且通常是不透明的。

“密封剂”是指用于包封易损坏的发电太阳能电池层以保护其免受环境或物理损害并使其在光伏模块中固定就位的材料。密封剂层通常位于太阳能电池层和入射的前板层之间，以及太阳能电池层和背板背衬层之间。适合这些密封剂层的聚合物材料通常具有诸如以下特征的组合：高透明度、高抗冲击性、高抗渗透性、高耐湿性、良好的抗紫外线性、良好的长期热稳定性、对前板、背板、其他刚性聚合物片材以及太阳能电池表面的足够的粘合强度，以及长期耐候性。

本文所用的术语“共聚物”是指含有两种不同单体(二元共聚物)或超过两种的不同单体的共聚单元的聚合物。

实施例

在以下实施例中进一步描述本文所述的概念，这些实施例不是要限制在权利要求书中所述的本发明的范围。

在下面的实验中用到如下的材料。

保护层：聚氟乙烯(PVF)，25μm，DuPont

基底膜：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，125μm，Yuxing CY11

橡胶粘结剂层：丁基橡胶，150-580μm，Sibur BK-1675N

剥离膜：Ranrui 25c PET膜

制作具有结构为PVF/PET/橡胶粘合剂层/剥离膜的层压膜。在110-130℃的条件下，通过将粘合剂材料挤出到PET膜上进行层压。如表1所示，改变所述橡胶粘合剂层的厚度。

根据GB/T 31034-2014通过英斯特朗万能试验机(Instron Universal Tester)测量粘附强度。每个实施例和对比例都被切割以提供长度为150mm，宽度为25mm的5个样品，以100mm/min的速度进行测试。

表1

如表1所示，已发现通过更厚的橡胶粘合剂层，修补胶带的粘附力变得加强。更强的粘附力通常有助于修补胶带的长期可靠性。由于太阳能电池模块实地放置数十年，其长期可靠性是一个关键的要求。

在以上说明书中已参照具体实施方式描述了本发明。但是，本领域普通技术人员应明白可进行一种或多种更改、或者一种或多种变化而不背离所附权利要求书中所阐述的本发明的范围。因此，本说明书应被认为是说明性的而不是限制性的，并且任何和所有这样的修改和其他改变都应包括在本发明的范围内。