一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及新型复合材料技术领域，具体一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板及其生产工艺。

背景技术

随着光伏行业已全面进入平价时代，双碳能源转型目标指引光伏新增装机迈向TW时代，光伏背板也迎来新的发展机遇。目前市场上主要以单玻组件使用的含氟有机高分子类光伏背板如TPT、TPA以及双玻组件使用光伏玻璃作为背板两种方案为主。

但就目前已经大规模安装运行的光伏发电项目来看，这两种方案都存在各自的不足，例如含氟的有机复合薄膜光伏背板，其实际的耐候性稳定性防水性都随着服役时间的延长出现较快衰减，且其厚度仅有0.3mm左右，对光伏组件的背面防护能力有限。而双玻组件使用光伏玻璃作为光伏背板，虽然极大的提升了光伏组件的耐候性和稳定性，但却同时大幅提升了光伏组件的整体重量，对搬运、安装都提升了难度，且难以被应用到对承重有普遍限制的屋顶项目中。

由上可见，未来光伏应用技术的发展必定会向着提升耐候性稳定性以及轻量化的方向发展，而光伏背板作为起到绝缘、阻水、耐候功能的重要组件，对其技术发展也将提出更高的要求。

因此，研究出一种既能提升光伏背板的绝缘、阻水及耐候特性，又可提升光伏背板的机械强度，降低光伏组件对边框或光伏玻璃强度的依赖的光伏背板是行业目前需要解决的重要问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板以提升光伏背板的绝缘、阻水及耐候特性，并提升光伏背板的机械强度，降低光伏组件对边框或光伏玻璃强度的依赖，并为电池片提供更好的保护，降低搬运、安装及运行维护过程中的损坏风险。

本发明的另一目的在于提供一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板的生产工艺。

基于上述目的，本发明提供了一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板，其特征在于：所述三明治结构的硬质泡沫夹芯为PET或PVC泡沫，上下面层为高分子聚合物薄膜或纤维增强复合材料；所述薄膜通过热熔胶膜与硬质泡沫夹芯粘接；所述纤维增强复合材料通过纤维增强材料的中的树脂固化时与硬质泡沫夹芯粘接；所述上下面层与硬质泡沫夹芯结合形成轻质机械强度高的三明治结构光伏背板。

所述高分子聚合物薄膜为PET薄膜、TPT薄膜等；

所述热熔胶膜为EVA胶膜、PES胶膜等；

所述纤维增强复合材料为GFRP；

所述树脂为环氧树脂、不饱和树脂。

在一些实施例中，所述PET泡沫分为对苯二甲酸乙二醇酯，PVC泡沫为聚氯乙烯。

在一些实施例中，所述高分子聚合物薄膜为PET薄膜或其他高分子有机光伏背板薄膜，厚度为0.2-1.5mm。

所述高分子有机光伏背板薄膜如TPT结构薄膜。

在一些实施例中，所述纤维增强复合材料为高模量纤维与热固性或热塑性树脂组成的复合材料，厚度为0.2-1.5mm。

所述高模量纤维为碳纤维、玻璃纤维等；

所述热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂等；

所述热塑性树脂为PP。

在一些实施例中，所述光伏背板薄膜为具有高机械性能的高分子聚合物与耐紫外线、耐老化的含氟材料通过多层复合或共挤的方式得到机械强度高、防水且耐候性好的薄膜材料。

所述高分子聚合物为具有高机械性能的聚合物，如PET、尼龙等；

所述的薄膜材料如TPT、TPE、BBF和APE材质的背板等。

在一些实施例中，所述高分子聚合物薄膜为PET薄膜或其他光伏背板薄膜，其熔点为200-250℃。

在一些实施例中，所述用于上下面层与夹芯粘接的热熔胶膜，熔点为85℃-150℃。

在一些实施例中，所述PET泡沫的密度为40-300kg/m3，厚度为3-25mm，所述PET泡沫采用物理挤出发泡技术制造，发泡剂为氟氢化合物、二氧化碳气体、氮气中的一种或多种的混合物。

在一些实施例中，所述PVC泡沫的密度为40-200kg/m3，厚度为3-25mm，所述PVC泡沫采用化学法发泡工艺，通过将原料混合后置于密闭模具中加热加压制得胚料，再通过二次加热发泡制得最终的泡沫料块。

本发明的另一方面在于，提供一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板的生产工艺，包括以下步骤：

1)将高分子聚合物薄膜、热熔胶膜、PET泡沫从上到下按照高分子聚合物薄膜、热熔胶膜、PET泡沫、热熔胶膜、高分子聚合物薄膜的顺序层叠在一起；

2)将叠放好的材料通过连续加热装置进行加热，加热温度为：110-180℃，速度为0.5-3m/min，使热熔胶膜融化；

3)经加热后的层叠材料传送至预压紧和冷却功能一体装置，通过预压紧滚轮对加热后的材料施加压力，使高分子聚合物与硬质泡沫芯层充分粘合，再经过冷却形成三明治结构的光伏背板；

4)将冷却后的光伏背板传送至裁切装置按照需求裁切尺寸。

本发明至少具有以下有益技术效果：

1.本发明提出的硬质泡沫三明治结构光伏背板，通过在硬质泡沫上下层面粘接高分子聚合物层或纤维增强复合材料层能提升绝缘、阻水和耐候功能。

2.本发明提出的硬质泡沫三明治结构光伏背板拥有更高的机械强度，使得光伏组件可以使用更轻薄的光伏玻璃面板或仅使用高分子聚合物面板。同时还能去除传统的铝制边框，采用高分子聚合物边框(如PP、PET材质)封边或无边框设计，大大减弱困扰光伏发电效率的PID效应。

3.本发明提出的硬质泡沫三明治结构光伏背板，通过在硬质泡沫上下层面粘接高分子聚合物层或纤维增强复合材料层，可从背面为脆弱的硅晶电池片提供更好的冲击防护，可以大大减小光伏组件在安装、搬运以及后期运行维护过程中的损坏风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1示意性地表示了本申请三明治结构的硬质泡沫夹芯为PET或PVC泡沫，上下面层为高分子聚合物薄膜的结构示意图；

图2示意性地表示了本申请三明治结构的硬质泡沫夹芯为PET或PVC泡沫，上下面层为纤维增强复合材料的结构示意图；

图3示意性地表示了硬质泡沫三明治结构的光伏背板生产流程示意图；

其中：1.硬质泡沫夹芯、2.热熔胶膜、3.高分子聚合物薄膜、4.加热装置、5.冷却功能一体装置、6.裁切装置、7.三明治结构光伏背板、8.纤维增强复合材料层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称的非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实施例1

如图1所示的三明治结构的硬质泡沫夹芯1为PET泡沫，上下面层为高分子聚合物薄膜3的结构示意图，所述三明治结构的硬质泡沫夹芯1为PET泡沫，上下面层为高分子聚合物薄膜3，所述薄膜通过热熔胶膜与硬质泡沫夹芯1粘接；所述上下面层与硬质泡沫夹芯结合形成三明治结构光伏背板7。

PET泡沫为对苯二甲酸乙二醇酯，高分子聚合物薄膜3为PET薄膜或其他高分子有机光伏背板薄膜，厚度为0.2mm，其熔点为200-250℃。

其中其他高分子有机光伏背板薄膜为高分子聚合物与含氟材料通过多层复合或共挤的方式得到薄膜材料，如TPT结构薄膜等。所述其他高分子有机光伏背板薄膜多为具有高机械性能的高分子聚合物(如PET、尼龙)与耐紫外线、耐老化的含氟材料通过多层复合或共挤的方式得到机械强度高、防水且耐候性好的薄膜材料，如常见的TPT、TPE、BBF和APE材质的背板等。

所述用于上下面层与夹芯粘接的热熔胶膜2，熔点为85℃-150℃。

所述PET泡沫的密度为40-300kg/m

如图3所示的硬质泡沫三明治结构的光伏背板生产流程示意图，包括步骤：

1)硬质泡沫芯1、热熔胶膜2以及高分子聚合物薄膜3卷料通过连续传送装置从上至下以高分子聚合物、热熔胶膜、聚酯泡沫夹芯、热熔胶膜、高分子聚合物的顺序叠放一同送入加热装置4中，加热温度为温度110-180℃，速度为0.5-3m/min；

2)叠放好的材料经过加热装置4充分加热后，热熔胶膜2熔化；

3)经加热后的层叠材料传送至预压紧和冷却功能一体装置5，通过滚轮对加热后的材料施加一定的压力，使高分子聚合物与聚酯泡沫芯层充分粘合，经过冷却后形成较强的粘接强度；

4)冷却后的夹芯板材会传送至裁切装置6进行裁切，按照不同长度要求裁切后获得三明治结构光伏背板7。

实施例2

如图2所示的一种硬质泡沫三明治结构的光伏背板，所述三明治结构的硬质泡沫夹芯1为PVC泡沫，上下面层为纤维增强复合材料层8；所述纤维增强复合材料层8通过纤维增强材料的中的树脂固化时与硬质泡沫夹芯粘接；所述上下面层与硬质泡沫夹芯1结合形成三明治结构光伏背板。

其中，PVC泡沫为聚氯乙烯。

所述纤维增强复合材料层8为高模量纤维与热固性或热塑性树脂组成的复合材料层，厚度为0.2-1.5mm。所述纤维增强复合材料为GFRP；所述树脂为环氧树脂、不饱和树脂。其中，热塑性树脂包括PE-聚乙烯、PP-聚丙烯、PVC-聚氯乙烯、PS-聚苯乙烯、PA-聚酰胺、POM-聚甲醛、PC-聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。

热固性树脂包括酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。

所述PVC泡沫的密度为40-200kg/m

所述纤维增强复合材料GFRP通过纤维增强材料的中的树脂固化时与硬质泡沫夹芯PVC泡沫粘接，组成复合材料层。