一种边框及具有该边框的光伏组件的制作方法

1.本发明涉及太阳能晶硅电池组件领域，更具体地说，涉及一种边框及具有该边框的光伏组件。


背景技术：

2.随着太阳能光伏应用日益广泛，人们希望光伏组件可以在一些特殊气候条件下安装应用，特别是在高湿度的沿海地区、高盐碱地或畜牧区，需要开发一种耐盐雾耐氨气腐蚀的光伏组件。常规光伏组件一般采用玻璃/前eva/太阳能电池/后eva/背板结构，在层压件四周采用硅胶密封后装配铝合金边框。常规的组件材料匹配只能满足一般环境下的安装应用，玻璃、胶膜、支撑边框都需要进行相应的优化，因此，现有技术中光伏组件封装材料只能应用在常规环境下，在严苛环境、沿海地区、高盐雾地区光伏组件容易发生老化失效。
3.专利公开号cn115863462a的文献给出了一种光伏组件边框及光伏组件，其边框包括由聚氨酯树脂基体以及玻璃纤维通过拉挤工艺制得的边框本体、金属层，一定程度上能提高边框的耐候性，但是仍然存在不耐盐雾腐蚀、易划伤和无法接地的缺陷。
4.专利公开号cn205092821u的文献给出了一种聚氨酯复合材料太阳能光伏组件框架，整个组件边框采用聚氨酯材料制备，具有重量轻、耐腐蚀的效果，但是后期安装在电站中，由于原材料问题无法进行边框接地连接，对电站运行存在安全隐患。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种边框及具有该边框的光伏组件，这种结构的组件具有抗湿气、抗盐雾的特点，同时提高了组件的机械性能、pid性能、抗盐雾性能，兼容边框接地的功能。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种边框，用于光伏组件中层压件的封装，包括铝材基体和聚氨酯基体，所述铝材基体具有顶部的安装间隙和底部的固定安装边，所述安装间隙用于封装层压件，所述固定安装边用于边框的固定，所述聚氨酯基体外嵌于所述铝材基体的四周，所述聚氨酯基体和所述铝材基体通过粘合剂粘接，在所述固定安装面上，开有至少一个贯穿所述铝材基体和所述聚氨酯基体的接地孔。
8.根据本发明提供的边框，通过组件各层封装材料的匹配优化以及在铝边框/聚氨酯边框进行特殊的工艺处理，使得组件在抗pid、抗湿热、抗盐雾方面均具有较好的性能，有效解决现有的光伏组件边框不耐盐雾腐蚀、易划伤的缺点，同时兼顾了由于采用重量轻耐腐蚀的聚氨酯材料而无法进行边框接地连接的问题。
9.优选地，上述聚氨酯基体外还涂敷有水性聚氨酯涂层，所述水性聚氨酯涂层包括有机硅聚丙烯酸酯多元醇、硅烷偶联剂。该水性聚氨酯涂层是一种封闭型水性聚氨酯体系，与聚氨酯基材有很好的附着力，将其涂层喷涂90s，在100℃干燥1.5小时，优选地，获得具有25μm后的涂层，使得复合边框在户外具有更好的耐候性。
10.优选地，上述铝材基体外依次设有阳极氧化膜、防腐底漆、无机锌防腐胶。铝材基体可选用合金牌号为6063～t6的铝材，铝材通过模具挤压成型，边框厚度优选35mm；阳极氧化膜厚度为aa30(平均膜厚≥30μm，局部膜厚≥28μm)；防腐底漆主要可以有效的封闭基层，使基层更牢固，同时提高无机锌防腐胶与其的结合力；无机锌防腐胶能有效防止紫外线对防腐漆的暴晒掉皮。
11.优选地，上述阳极氧化膜是将所述铝材基体置于酸性电解液中，电解氧化而成，所述阳极氧化膜的厚度为5～40微米。电解液可以是硫酸、铬酸、草酸中的一种，铝材基体作为阳极，在外电流作用下，进行电解，使其表面生成氧化铝薄层。
12.优选地，上述防腐底漆包含环氧树脂70～120份、改性树脂80～130份、酚醛树脂70～110份、固化剂20～60份、去离子水100～400份、消泡剂1～6份、稀释剂20～50份。将上述组分放置于搅拌桶中进行搅拌20～30秒，然后对挤压后的铝型材进行喷涂，喷涂75s，在100℃干燥1.5小时，防腐底漆主要可以有效的封闭基层，使基层更牢固，同时提高无机锌防腐胶与其的结合力。
13.优选地，上述无机锌防腐胶是包括硅酸盐、锌粉、颜料、固化剂、填充料的双组份涂料，主漆和固化剂重量比为4.5:1。喷涂在干燥后的防腐底漆之上，喷涂80s，在120℃干燥2小时。其中锌粉具有阴极保护作用且防锈性优异；具有良好的耐海洋大气性；具有优异的耐热性。
14.一种光伏组件，包括层压件以及封装在所述层压件边缘的边框，所述边框为上述任一项所述的边框，层压件由上而下依次包括正面玻璃、正面胶膜、电池片、背面胶膜、背面玻璃、接线盒。
15.优选地，上述电池片为低漏电流n型topcon电池片，其漏电流小于0.5a，其正面采用减反膜sinx工艺调整折射率，折射率为2.00～2.20。调整折射率，增加致密性，一般为2.00至2.20之间比较合适，从而提高抗pid性能。
16.优选地，上述正面胶膜为含有交联剂羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种，同时含有稳定剂、紫外线吸收剂和抗热氧老化分解剂的poe胶膜，所述紫外线吸收剂的质量百分比为0.2～0.5％。胶膜采用的交联剂采用酰胺基团，交联密度高，层压后电池片正背面和该poe胶膜匹配可以阻挡水汽侵蚀到电池片正面，有效防止玻璃中的na+、k+等阳离子迁移到电池片表面，从而使电站中的光伏组件具有抗pid的性能；胶膜中的紫外吸收剂和抗热老化分解剂在对紫外线截止的同时，使组件在户外暴晒过程中保持良好的性能。
附图说明
17.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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附图。
18.图1为本发明提供的边框的一种结构示意图一；
19.图2为本发明提供的边框的一种结构示意图二；
20.图3为本发明提供的边框的c面视图；
21.图4为本发明提供的光伏组件的一种结构示意图。
22.附图标记：
23.1、铝材基体；2、阳极氧化膜；3、防腐底漆；4、无机锌防腐胶；5、粘合剂；6、聚氨酯基体；7、水性聚氨酯涂层；8、接地孔；11、安装间隙；12、固定安装边；
24.10、正面玻璃；20、正面胶膜；30、电池片；40、背面胶膜；50、背面玻璃；60、边框。
具体实施方式
25.本发明为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明实施例中的具体含义。
28.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
30.常规的铝型材边框没有进行任何工艺处理，在严苛地区不耐盐雾，外界环境容易对铝材造成腐蚀，同时载荷性能也有待提高，聚氨酯边框可以用于海边环境，但是对于组件而言，后期安装在电站中，由于原材料问题无法进行边框接地连接，对电站运行存在安全隐患。为解决这一现有技术存在的问题，本发明实施例将提出一种边框及具有该边框的光伏组件。
31.下面结合图1至图4描述本发明的边框及具有该边框的光伏组件。
32.实施例一
33.参考图1、图2，图1和图2示出了本发明实施例一提供的边框的一种结构示意图。本实施例的边框可包括：铝材基体1、粘合剂5、聚氨酯基体6和水性聚氨酯涂层7。整个边框为聚氨酯和铝材的复合结构，在提高机械性能的同时，保证边框不受外界环境的腐蚀。
34.具体地，上述铝材基体1可选用合金牌号为6063～t6的铝材，铝材通过模具挤压成型，边框厚度优选35mm；铝材基体1具有顶部的安装间隙11和底部的固定安装边12，所述安装间隙11用于封装包括光伏电池板的层压件，所述固定安装边12用于边框的固定。
35.进一步地，在上述边框的基础上，上述铝材基体1外由内至外的逐层设有阳极氧化膜2、防腐底漆3、无机锌防腐胶4，铝材基体1逐层涂覆完阳极氧化膜2、防腐底漆3、无机锌防腐胶4后，再与聚氨酯基体6粘接。
36.具体地，上述阳极氧化膜2是将铝材基体1置于某种适当的电解液(硫酸、铬酸、草酸中的一种)，作为阳极，在外电流作用下，进行电解，使其表面生成氧化铝薄层，其厚度为5～40微米。组件边框的氧化膜厚度为aa30(平均膜厚≥30μm，局部膜厚≥28μm)。
37.具体地，上述防腐底漆3主要原料为环氧树脂70～120份、改性树脂80～130份、酚醛树脂70～110份、固化剂20～60份、去离子水100～400份、消泡剂1～6份、稀释剂20～50份，将原材料放置于搅拌桶中进行搅拌20～30秒，然后对挤压后的铝型材进行喷涂，喷涂75s，在100℃干燥1.5小时，防腐底漆3主要可以有效的封闭基层，使基层更牢固，同时提高无机锌防腐胶与其的结合力。
38.具体地，上述无机锌防腐胶4是由硅酸盐、锌粉、颜料、固化剂、填充料等制备而成的双组份涂料。主漆和固化剂重量比为4.5:1，喷涂在干燥后的防腐底漆之上，喷涂80s，在120℃干燥2小时。其中锌粉具有阴极保护作用且防锈性优异；具有良好的耐海洋大气性；具有优异的耐热性。漆膜可经受400℃的高温，主要作用为对铝材进行防腐处理，同时外层包括聚氨酯边框基体，有效防止紫外线对防腐漆的暴晒掉皮。
39.具体地，上述粘合剂5主要用于粘接铝材基体1和聚氨酯基体6，粘合剂5主要包括：胺基、环氧基、羧酸基、羟基或巯基的烷氧基硅烷化合物，在铝边框涂覆无机锌防腐胶干燥后，进行喷涂，喷涂50s。然后将聚氨酯基体6按照截面套在铝材基体1之上，两者结合后在100℃干燥1小时。
40.进一步地，上述聚氨酯基体6为聚氨酯树脂基体以及玻璃纤维通过拉挤工艺制得，截面结构为镂空形貌，外嵌于铝材基体四周，通过粘合剂5将聚氨酯基体6和铝材基体1进行固定。在铝材外层设置聚氨酯基体层，主要因为铝材在盐雾地区很容易进行腐蚀，为了避免铝材腐蚀。
41.进一步地，为了保证边框接地的功能，在边框c面上，即图1中的固定安装边12上打孔作为接地孔8，接地孔8贯穿聚氨酯基体6和铝材基体1，接地孔8位置见图3所示。
42.进一步地，上述水性聚氨酯涂层7是一种封闭型水性聚氨酯体系，由有机硅聚丙烯酸酯多元醇、硅烷偶联剂等制备而成。与聚氨酯基材6有很好的附着力，将其涂层喷涂90s，在100℃干燥1.5小时，获得具有25μm后的涂层，使得复合边框在户外具有更好的耐候性。
43.进一步地，上述边框切角衔接处，使用一种复合型聚乙烯防腐胶进行边框切角的粘接，此种胶由15％～80％的聚乙烯基膜和10％～80％压敏性丁基橡胶胶层在热融状态下复合而成，防腐胶在25℃、45％湿度环境中固化4h，可以有效避免边框衔接处水汽、盐雾从
边框角缝进入边框内部。
44.实施例二
45.参考图4，图4示出了本发明实施例二提供的光伏组件的一种结构示意图。在一些实施例中，该光伏组件，包括由上而下的结构依次为正面玻璃10、正面胶膜20、电池片30、背面胶膜40、背面玻璃50、接线盒的层压件，和封装在层压件边缘的边框60，因不影响理解，在图4中未示出该接线盒。上述的正背面玻璃为化学涂层钢化玻璃，能够保证光线透过率的同时，保证在各种复杂环境下长期使用，上述的正面胶膜为抗pid、水汽透过率低、复合材料的poe胶膜，上述的电池片为低漏电流n型topcon电池片，上述的边框为本发明实施例一中所描述的边框，在提高机械性能的同时，保证边框不受外界环境的腐蚀，上述的接线盒内的硅胶具有低水透、防腐性能高的特点。
46.在其他一些实施例中，上述的正、背面镀膜钢化玻璃使用闭孔镀膜处理而成，玻璃厚度在2.5mm～3.2mm之间，首先将玻璃进行油污和灰尘的清洗，将钢化玻璃表面使用磁控贱射镀膜方法涂覆一层二氧化硅涂层，然后在上面涂覆一层1～2毫米的弹性体聚氨酯涂层，这样不仅对正背面玻璃给予了力学支撑同时也可以确保玻璃在严苛的户外环境，比如盐雾、沙尘等环境中长久使用同时保持高的光线透过率和老化性能。
47.在其他一些实施例中，上述的正面胶膜、背面胶膜克重均为500克，poe胶膜中含有交联剂羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种，同时含有稳定剂、紫外线吸收剂和抗热氧老化分解剂。其中紫外线吸收剂的质量百分比为0.2～0.5％，胶膜采用的交联剂采用酰胺基团，交联密度高，层压后电池片正背面和该poe胶膜匹配可以阻挡水汽侵蚀到电池片正面，有效防止玻璃中的na+、k+等阳离子迁移到电池片表面，从而使电站中的光伏组件具有抗pid的性能；胶膜中的紫外线吸收剂和抗热老化分解剂在对紫外线截止的同时，使组件在户外暴晒过程中保持良好的性能。
48.进一步地，上述的poe胶膜采用以下方法制备：将上述组分的胶膜原料充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过t形平板模具挤出成膜，收卷。将收卷的抗pid的poe胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，并按组件结构依次层叠放入层压机，在149℃下抽真空并层压，抽真空时间为6分钟，层压时间为13分钟，得到的层压件在pid实验(85％湿度和85℃，～1500v，192h)中，组件正面功率衰减小于1.0％，组件背面功率衰减小于1.0％，层压后用二甲苯萃取法测得胶膜的交联度为80％。
49.在其他一些实施例中，上述的低漏电流n型topcon电池片的漏电流小于0.5a。同时topcon电池工艺正面采用减反膜sinx工艺，调整折射率，增加致密性，一般为2.00～2.20比较合适，从而提高抗pid性能。
50.在其他一些实施例中，上述背面玻璃上的汇流带引出线处安装有分体式接线盒，接线盒防护等级为ip68，盒体灌封胶为一种复合型聚乙烯防腐胶，由15％～80％的聚乙烯基膜和10％～80％压敏性丁基橡胶胶层在热融状态下复合而成，防腐胶灌封于接线盒内，并在25℃、45％湿度环境中固化4h，确保在使用过程中防腐可靠，有效避免组件在盐雾地区使用过程中，对盒体内部的腐蚀。
51.相较于传统的边框，本发明提供的边框，不仅具有提高了机械强度、耐腐蚀强度，同时兼容了组件接地的功能。本发明提供的具有该边框的光伏组件，结构合理，强度高，抗腐蚀性能高，在环境严苛的使用环境，该光伏组件相比市场上常规光伏组件可以提供更长
的寿命，通过组件各层封装材料的匹配优化以及在铝边框/聚氨酯边框进行特殊的工艺处理，使得组件在抗pid、抗湿热、抗盐雾方面均具有较好的性能。
52.应当理解的是，本发明的边框可广泛应用在各种晶体硅光伏组件的封装上。
53.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式和实例的描述是示例性的而不是限制性的。

技术特征：
1.一种边框，其特征在于，包括铝材基体(1)和聚氨酯基体(6)，所述铝材基体(1)具有顶部的安装间隙(11)和底部的固定安装边(12)，所述安装间隙(11)用于封装层压件，所述固定安装边(12)用于边框的固定，所述聚氨酯基体(6)外嵌于所述铝材基体(1)的四周，所述聚氨酯基体(6)和所述铝材基体(1)通过粘合剂(5)粘接，在所述固定安装面上，开有至少一个贯穿所述铝材基体(1)和所述聚氨酯基体(6)的接地孔(8)。2.根据权利要求1所述的边框，其特征在于，所述聚氨酯基体(6)外还涂敷有水性聚氨酯涂层(7)，所述水性聚氨酯涂层(7)包括有机硅聚丙烯酸酯多元醇、硅烷偶联剂。3.根据权利要求2所述的边框，其特征在于，所述水性聚氨酯涂层(7)的厚度为25μm。4.根据权利要求1所述的边框，其特征在于，所述铝材基体(1)外依次设有阳极氧化膜(2)、防腐底漆(3)、无机锌防腐胶(4)。5.根据权利要求4所述的边框，其特征在于，所述阳极氧化膜(2)是将所述铝材基体(1)置于酸性电解液中，电解氧化而成，所述阳极氧化膜(2)的厚度为5～40微米。6.根据权利要求4所述的边框，其特征在于，所述防腐底漆(3)包含环氧树脂70～120份、改性树脂80～130份、酚醛树脂70～110份、固化剂20～60份、去离子水100～400份、消泡剂1～6份、稀释剂20～50份。7.根据权利要求4所述的边框，其特征在于，所述无机锌防腐胶(4)是包括硅酸盐、锌粉、颜料、固化剂、填充料的双组份涂料，主漆和固化剂重量比为4.5:1。8.一种光伏组件，其特征在于，包括层压件以及封装在所述层压件边缘的边框，所述边框为权利要求1至9中任一项所述的边框，所述层压件由上而下依次包括正面玻璃(10)、正面胶膜(20)、电池片(30)、背面胶膜(40)、背面玻璃(50)、接线盒。9.根据权利要求8所述的光伏组件，其特征在于，所述电池片(30)为低漏电流n型topcon电池片，其漏电流小于0.5a，其正面采用减反膜sinx工艺调整折射率，折射率为2.00～2.20。10.根据权利要求8所述的光伏组件，其特征在于，所述正面胶膜(20)为含有交联剂羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种，同时含有稳定剂、紫外线吸收剂和抗热氧老化分解剂的poe胶膜，所述紫外线吸收剂的质量百分比为0.2～0.5％。

技术总结
本发明属于太阳能晶硅电池组件领域，具体公开了一种边框及具有该边框的光伏组件，用于光伏组件中层压件的封装，包括铝材基体和聚氨酯基体，所述铝材基体具有顶部的安装间隙和底部的固定安装边，安装间隙用于封装层压件，固定安装边用于边框的固定，所述聚氨酯基体外嵌于铝材基体的四周，聚氨酯基体和铝材基体通过粘合剂粘接，在固定安装面上，开有至少一个贯穿铝材基体和聚氨酯基体的接地孔。本发明提供的边框，通过组件各层封装材料的匹配优化以及在铝边框/聚氨酯边框进行特殊的工艺处理，使得组件在抗PID、抗湿热、抗盐雾方面均具有较好的性能，不仅具有提高了机械强度、耐腐蚀强度，同时兼容了组件接地的功能。同时兼容了组件接地的功能。同时兼容了组件接地的功能。


技术研发人员：荣丹丹 麻超 史金超 于波 李亚彬 耿亚飞 冯天顺 杨燕 王帆 田思
受保护的技术使用者：英利能源发展有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/1