一种散热光伏组件的制作方法

1.本发明涉及光伏组件的技术领域，特别是涉及一种散热光伏组件。


背景技术：

2.众所周知，太阳能是一种清洁能源，光伏组件的工作原理是把太阳能直接转换为电能，太阳能电池在光伏发电过程中会产生大量的热量，同时太阳光在被光伏组件利用之后只有不到25％的光能可以被电池利用转换成电能，超过70％以上的能量不能被利用，大部分被电池片及胶膜吸收转换为热量，从而导致组件的温度升高。根据相关资料显示，太阳能电池温度每升高1℃，其转化效率就会下降0.3-0.6％，所以光伏电池片在正常发电过程的发电效率受组件内部温度的影响很大。现有提升组件散热性方案一般为提高封装胶膜的导热率，如cn202010425373.9公开的一种纳米导热胶膜及制备方法、光伏组件。本纳米导热胶膜包括：基膜、分散在基膜中的剥离态纳米导热剂。剥离态纳米导热剂呈现单层或2～4层形貌，可以形成稳定的导热网络，保证纳米导热胶膜的导热系数在1～2w/m.k之间，有效降低了光伏组件的工作温度，工作温度可以降低4～6℃；此外，基膜可以与玻璃、高分子背板的粘结更牢固，可以使纳米导热胶膜在长期老化过程中，剥离强度衰减更少，色相变化更少；但是受限于高分子树脂较低的导热系数和较高的厚度，散热效果难以达到理想效果。同时通过添加大量填料提升导热系数普遍降低了胶膜的柔韧性，存在电池片隐裂风险。填料中的游离离子往往会诱导产生电池片电化学腐蚀，降低组件寿命。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供一种采用在胶膜中添加热辐射材料，并对胶膜结构优化，将电池片工作产生的热量转移至光伏玻璃界面，光伏玻璃具有较高的导热系数，可大幅度提升组件散热效率，提升组件内部散热性能的散热光伏组件。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括自上至下依次布置的光伏前板玻璃，透明胶膜，电池片，散热胶膜，光伏后板玻璃。
7.优选的，所述散热胶膜由热发射层、透明层、屏蔽层构成，热发射层与电池片接触；所述热发射层、透明层、屏蔽层基体树脂为聚烯烃poe弹性体。
8.优选的，所述热发射层含0.1-80％聚合物辐射微球，聚合物微球材质为pdms、ptfe、pvdf、pvf、聚甲基戊烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种的组合。
9.优选的，所述热屏蔽层含1-80％光吸收颗粒，所述光吸收颗粒为in2o3、ga2o3、sb2o3、sn2o3、炭黑、二氧化锰、四氧化三铁、氧化铜、硫化铅、三氧化二铬、二氧化钛、铯钨青铜中的一种或多种的组合。
10.优选的，光伏前玻璃板为钢化玻璃，所述光伏后板玻璃为镀膜钢化玻璃，镀膜层材质为二氧化钛。
11.优选的，所述光伏后板玻璃处的钢化玻璃厚度为2mm，镀膜层膜层厚度1-5um。
12.优选的，所述热发射层、透明层、屏蔽层的厚度依次为5-50um，200-600um，5-25um。
13.一种制造散热胶膜的方法，所述散热胶膜成型工艺为三层流延共挤出，在三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，挤出温度80-110℃，经过分配器后在模头流延成膜，模头温度100-110℃，经过冷却辊15-30℃冷却后牵引，收卷即可。
14.(三)有益效果
15.与现有技术相比，本发明提供了一种散热光伏组件，具备以下有益效果：该散热光伏组件，采用散热胶膜方案，与电池片接触的散热胶膜热发射层可以通过热辐射的方式，将电池片的热量转换为红外光能，通过电池片间隙发射到前板玻璃方向，或者反向发射到胶膜屏蔽层。胶膜屏蔽层可以将红外光转化为热能，传递给高导热系数的玻璃。与传统添加导热粉提高胶膜导热系数方式相比，大幅度提升了组件散热效率，较常规组件功率最高提升5％。减少了无机填料的使用量，避免游离离子对电池片产生的电化学腐蚀。同时采用聚合物热辐射弹性体避免了电池片隐裂风险。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例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做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。
17.本发明的一种散热光伏组件：
18.实施例1
19.在abc三层共挤出流延机，在a料筒投入热发射层原材料，b料筒中投入透明层原材料，在c料筒中投入热屏蔽层原材料，原材料配比如下：
20.热发射层：poe塑料颗粒98份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份，pdms微球0.1份；
21.透明层：poe塑料颗粒99份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份；
22.屏蔽层：poe塑料颗粒98份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份,kh560硅烷偶联剂0.3份，1份四氧化三铁；
23.在abc三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，经过分配器后在模头出成膜，经过冷却辊冷却后牵引，收卷即可。abc三层厚度分配比为5um、600um、5um.
24.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、2mm厚度光伏玻璃(二氧化钛镀膜厚度1um)进行层压封装，即可得到光伏组件1。
25.实施例2
26.在abc三层共挤出流延机，在a料筒投入热发射层原材料，b料筒中投入透明层原材
料，在c料筒中投入热屏蔽层原材料，原材料配比如下：
27.热发射层：poe塑料颗粒88份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份，pdms微球1份，ptfe微球10份；
28.透明层：poe塑料颗粒99份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份；
29.屏蔽层：poe塑料颗粒88份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份,kh560硅烷偶联剂0.3份，1份四氧化三铁，10份二氧化锰；
30.在abc三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，经过分配器后在模头出成膜，经过冷却辊冷却后牵引，收卷即可。abc三层厚度分配比为15um、300um、15um.
31.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、2mm厚度光伏玻璃(二氧化钛镀膜厚度2um)进行层压封装，即可得到光伏组件2。
32.实施例3
33.在abc三层共挤出流延机，在a料筒投入热发射层原材料，b料筒中投入透明层原材料，在c料筒中投入热屏蔽层原材料，原材料配比如下：
34.热发射层：poe塑料颗粒70份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份，pdms微球1份，ptfe微球20份，8份聚甲基戊烯微球；
35.透明层：poe塑料颗粒99份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份；
36.屏蔽层：poe塑料颗粒85份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份,kh560硅烷偶联剂0.3份，1份四氧化三铁，10份二氧化锰，3份三氧化二铬；
37.在abc三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，经过分配器后在模头出成膜，经过冷却辊冷却后牵引，收卷即可。abc三层厚度分配比为50um、500um、25um。
38.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、2mm厚度光伏玻璃(二氧化钛镀膜厚度5um)进行层压封装，即可得到光伏组件3。
39.实施例4
40.在abc三层共挤出流延机，在a料筒投入热发射层原材料，b料筒中投入透明层原材料，在c料筒中投入热屏蔽层原材料，原材料配比如下：
41.热发射层：poe塑料颗粒60份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份，pdms微球11份，ptfe微球20份，8份pvdf微球；
42.透明层：poe塑料颗粒99份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿
酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份；
43.屏蔽层：poe塑料颗粒60份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份,kh560硅烷偶联剂0.3份，1份四氧化三铁，30份二氧化锰，8份三氧化二铬；
44.在abc三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，经过分配器后在模头出成膜，经过冷却辊冷却后牵引，收卷即可。abc三层厚度分配比为50um、500um、25um.
45.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、2mm厚度光伏玻璃(二氧化钛镀膜厚度5um)进行层压封装，即可得到光伏组件4。
46.实施例5
47.在abc三层共挤出流延机，在a料筒投入热发射层原材料，b料筒中投入透明层原材料，在c料筒中投入热屏蔽层原材料，原材料配比如下：
48.热发射层：poe塑料颗粒20份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份，pdms微球11份，ptfe微球60份，8份pvdf微球；
49.透明层：poe塑料颗粒99份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份，kh560硅烷偶联剂0.3份；
50.屏蔽层：poe塑料颗粒20份，过氧化苯甲酸叔丁酯(交联剂)0.3份，三烯丙基异氰尿酸酯(助交联剂)0.2份，二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)癸二酸酯(紫外稳定剂)0.2份,kh560硅烷偶联剂0.3份，41份四氧化三铁，30份二氧化锰，8份三氧化二铬；
51.在abc三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，经过分配器后在模头出成膜，经过冷却辊冷却后牵引，收卷即可。abc三层厚度分配比为50um、500um、25um
52.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、2mm厚度光伏玻璃(二氧化钛镀膜厚度5um)进行层压封装，即可得到光伏组件5。
53.对比例1
54.按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、透明封装胶膜、光伏常规玻璃进行层压封装，即可得到光伏组件6。
55.对比例2
56.采用实施例5散热胶膜，按照光伏前板玻璃、透明封装胶膜、电池片、散热胶膜、光伏常规玻璃进行层压封装，即可得到光伏组件7。
57.实验对比
58.参照astm f1252-89(2002)透明材料光学反射率的标准测量散热胶膜热发射面光反射率(400-1000nm)。对于热发射率的测试方法采用双波段发射率测试仪测量胶膜的反射率，具体是通过用主动黑体辐射源去测定待测物表面的法向反射率，进而测待测样品在特定红外波段的法向发射率。该仪器通常可以测量样品常温下在3～5μm、8～14μm、1～22μm三个波段的发射率，同时可以根据自身需求，通过增加控温加热装置来测量样品在高温下的
发射率。
59.本实验使用的是上海望加光技术有限公司的ir-2型双波段发射率测量仪，测量散热胶膜的热发射层在1～22μm波段的发射率。测试前需要用铜面和镜面进行仪器的校准；测试时要保证电压在22v，电流为50hz，灵敏度在0.001以下，同时保证每个样品的测量时间超过3秒，显示器数值的偏差在
±
0.02之间。
60.户外组件实验是按照10块光伏组件一组，在户外测试不同实施例组件在户外实际发电量，并用红外成像设备测量电池片温度。
61.实验得到的数据如下：
[0062][0063]
随着散热胶膜中热辐射层厚度和热发射填料含量的提升，在原有胶膜热传导的基础上，散热胶膜增加了热发射功能，热量经过转换高效传递到胶膜-玻璃界面扩散，电池片工作温度得到了有效降温，发电量也随之显著提升。功率的提升得益于一方面是胶膜热发射率增加，另一方面是电池片间隙的太阳光经过散热胶膜的反射，被电池片吸收利用。
[0064]
同时镀膜玻璃可以屏蔽外界热辐射对胶膜的升温效应，提高了组件散热性能。
[0065]
应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。
[0066]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0067]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种散热光伏组件，其特征在于，包括自上至下依次布置的光伏前板玻璃，透明胶膜，电池片，散热胶膜，光伏后板玻璃。2.根据权利要求1所述的散热光伏组件，其特征在于，所述散热胶膜由热发射层、透明层、屏蔽层构成，热发射层与电池片接触；所述热发射层、透明层、屏蔽层基体树脂为聚烯烃poe弹性体。3.根据权利要求2所述的散热光伏组件，其特征在于，所述热发射层含0.1-80％聚合物辐射微球，聚合物微球材质为pdms、ptfe、pvdf、pvf、聚甲基戊烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种的组合。4.根据权利要求3所述的散热光伏组件，其特征在于，所述热屏蔽层含1-80％光吸收颗粒，所述光吸收颗粒为in2o3、ga2o3、sb2o3、sn2o3、炭黑、二氧化锰、四氧化三铁、氧化铜、硫化铅、三氧化二铬、二氧化钛、铯钨青铜中的一种或多种的组合。5.根据权利要求4所述的散热光伏组件，其特征在于，光伏前玻璃板为钢化玻璃，所述光伏后板玻璃为镀膜钢化玻璃，镀膜层材质为二氧化钛。6.根据权利要求5所述的散热光伏组件，其特征在于，所述光伏后板玻璃处的钢化玻璃厚度为2mm，镀膜层膜层厚度1-5um。7.根据权利要求6所述的散热光伏组件，其特征在于，所述热发射层、透明层、屏蔽层的厚度依次为5-50um，200-600um，5-25um。8.制造任一权利要求2-7所述的散热胶膜的方法，其特征在于，其特征在于，所述散热胶膜成型工艺为三层流延共挤出，在三个料斗中分别加入散热胶膜三层所需原材料，通过挤出机加热塑化，挤出温度80-110℃，经过分配器后在模头流延成膜，模头温度100-110℃，经过冷却辊15-30℃冷却后牵引，收卷即可。

技术总结
本发明涉及光伏组件的技术领域，特别是涉及一种散热光伏组件；其采用在胶膜中添加热辐射材料，并对胶膜结构优化，将电池片工作产生的热量转移至光伏玻璃界面，光伏玻璃具有较高的导热系数，可大幅度提升组件散热效率，提升组件内部散热性能；包括自上至下依次布置的光伏前板玻璃，透明胶膜，电池片，散热胶膜，光伏后板玻璃；所述散热胶膜由热发射层、透明层、屏蔽层构成，热发射层与电池片接触；所述热发射层、透明层、屏蔽层基体树脂为聚烯烃POE弹性体；所述热发射层含0.1-80％聚合物辐射微球，聚合物微球材质为PDMS、PTFE、PVDF、PVF、聚甲基戊烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种的组合。或多种的组合。


技术研发人员：陈建华 陈坤 李少华 刘声东
受保护的技术使用者：河北海德塑业有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/8/9