权利要求

1.一种复合硬质后板，其特征在于，包括依次层叠设置的复合基底层和第一粘结层，所述复合基底层包括：层叠设置的刚性基层和韧性增强层，所述第一粘结层位于所述韧性增强层远离所述刚性基层的一侧，所述刚性基层包括至少一层玻璃纤维板，所述韧性增强层包括至少一层碳纤维板。

2.根据权利要求1所述的复合硬质后板，其特征在于，所述第一粘结层为超支化聚酯树脂层。

3.根据权利要求1所述的复合硬质后板，其特征在于，所述刚性基层包括一层玻璃纤维板，所述刚性基层的厚度为100~300μm。

4.根据权利要求1所述的复合硬质后板，其特征在于，所述韧性增强层的厚度为200~500μm。

5.根据权利要求1所述的复合硬质后板，其特征在于，还包括层叠设置于所述复合基底层远离所述第一粘结层一侧表面上的功能防护层，所述功能防护层包括层叠设置的支撑层和耐候层，所述支撑层靠近所述复合基底层设置，所述耐候层位于所述支撑层远离所述复合基底层的表面上。

6.根据权利要求5所述的复合硬质后板，其特征在于，所述耐候层为白色反射氟涂料层。

7.根据权利要求5所述的复合硬质后板，其特征在于，所述耐候层的厚度为5~15μm。

8.根据权利要求5所述的复合硬质后板，其特征在于，所述支撑层为PET膜，所述支撑层的厚度为100~400μm。

9.根据权利要求1所述的复合硬质后板，其特征在于，所述第一粘结层的厚度为5-15μm;

所述刚性基层与所述韧性增强层之间设置有第二粘结层。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的复合硬质后板。

说明书

技术领域

[0001]本申请涉及光伏组件技术领域，尤其涉及一种复合硬质后板及光伏组件。

背景技术

[0002]现有常规光伏组件多应用于集中式电站或分布式屋顶，但是一些承重较低的屋顶或弯曲度较高的区域多选用轻质柔性组件;该类组件多选用硬质后板(如金属板、纯玻璃纤维板)为后板材料，以提供足够的刚性同时降低组件整体重量。

[0003]然而，传统的硬质后板在追求高刚性的同时，普遍存在韧性不足、抗冲击性能差的问题;而且传统的硬质后板与光伏组件内部的封装胶膜之间的界面粘接强度较差，粘结界面易失效，从而导致光伏组件的功率衰减和寿命终结，降低光伏组件的长期可靠性。

实用新型内容

[0004]鉴于此，为了解决以上缺陷中的至少之一，本申请实施例提供了一种光伏组件用的复合硬质后板，该硬质后板具有复合结构，具有高刚性和高韧性，同时具有长期可靠的界面粘接强度。

[0005]另，本申请实施例还提供了一种包含以上复合硬质后板的光伏组件。

[0006]本申请实施例提供了一种复合硬质后板，包括依次层叠设置的复合基底层和第一粘结层，所述复合基底层包括：层叠设置的刚性基层和韧性增强层，所述第一粘结层位于所述韧性增强层远离所述刚性基层的一侧，所述刚性基层包括至少一层玻璃纤维板，所述韧性增强层包括至少一层碳纤维板。

[0007]在一些可能的实施例中，所述第一粘结层为超支化聚酯树脂层。

[0008]在一些可能的实施例中，所述刚性基层包括一层玻璃纤维板，所述刚性基层的厚度为100~300μm。

[0009]在一些可能的实施例中，所述韧性增强层的厚度为200~500μm。

[0010]在一些可能的实施例中，所述复合硬质后板还包括层叠设置于所述复合基底层远离所述第一粘结层一侧表面上的功能防护层，所述功能防护层包括层叠设置的支撑层和耐候层，所述支撑层靠近所述复合基底层设置，所述耐候层位于所述支撑层远离所述复合基底层的表面上。

[0011]在一些可能的实施例中，所述耐候层为白色反射氟涂料层。

[0012]在一些可能的实施例中，所述耐候层的厚度为5~15μm。

[0013]在一些可能的实施例中，所述支撑层为PET膜，所述支撑层的厚度为100~400μm。

[0014]在一些可能的实施例中，所述第一粘结层的厚度为5-15μm;所述刚性基层与所述韧性增强层之间设置有第二粘结层。

[0015]本申请实施例还提供了一种光伏组件，该光伏组件包括如前所述的复合硬质后板。

[0016]相较于现有技术，本申请实施例提供的复合硬质后板，通过“玻璃纤维板+碳纤维板”的复合结构，在保持较高刚性的基础上，抗冲击性能和抗弯曲疲劳性能提升了数倍，极大降低了运输、安装和运行过程中因机械应力导致破损的风险。因此，本申请通过结构设计使得复合硬质后板具备极高的刚性、卓越的韧性/抗冲击性，以及长期可靠的界面粘接强度，从而全面提升光伏组件在严苛环境下的机械强度和长期使用寿命。

附图说明

[0017]图1是本申请一实施例提供的复合硬质后板的结构示意图。

[0018]图2是本申请一实施例提供的光伏组件的结构示意图。

[0019]主要元件符号说明

[0020]复合硬质后板100;功能防护层1;复合基底层2;第一粘结层3;耐候层4;支撑层5;刚性基层6;韧性增强层7;第二粘结层8;光伏组件200;前板210;前板粘结层220;光伏电池片230;后板粘结层240。

具体实施方式

[0021]下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

[0022]以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

[0023]在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

[0024]纯玻璃纤维板属于脆性或高模量材料，其断裂伸长率低，抗冲击和抗弯曲疲劳性能差，受到外力冲击时，易产生可见或不可见的微裂纹，破坏电气绝缘并导致性能持续下降。另外，普通胶粘剂与玻璃纤维板的基底浸润性和化学键合力有限，形成的粘接界面在长期湿热(“双85”)老化下，易因水解作用而失效，导致背板与胶膜分层，光伏组件进水汽而失效。因此，现有的后板方案无法在保持高刚性的同时，兼备高韧性和超高界面可靠性。

[0025]为此，本申请实施例提供了一种能够用于光伏组件中的复合硬质后板，通过结构设计，该复合硬质后板具备超高的刚性、卓越的韧性/抗冲击性，以及长期可靠的界面粘接强度，从而全面提升了光伏组件在严苛环境下的机械强度和长期使用寿命。

[0026]请参阅图1所示，为本申请实施例提供的复合硬质后板100的结构示意图。该复合硬质后板100包括依次层叠设置的功能防护层1、复合基底层2和第一粘结层3。

[0027]请再次参阅图1所示，所述功能防护层1包括耐候层4和支撑层5。其中，所述耐候层4可以为白色反射氟涂料层，通过白色反射氟涂料涂覆在支撑层5的表面上形成，该白色反射氟涂料(例如可以采用产品型号为：WSD-1553LFG，厂家为：常州威斯敦的白色反射氟涂料)由高耐候的氟树脂和聚丙烯酸树脂制成，氟含量为5-20%，进一步为5-10%。该耐候层4主要作用是反射太阳光，降低光伏组件的工作温度，并抵抗紫外线、风沙腐蚀和湿气侵蚀，保护光伏组件的内部结构。所述支撑层5可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET膜)，能够提供优异的机械强度和电气绝缘性能，同时可以作为白色反射氟涂料层的基底，而且，支撑层5还需要与内层的复合基底层2进行复合。

[0028]在一些实施例中，所述耐候层4的厚度可以为5~15μm，这一厚度范围的耐候层4，能够更好的起到防护效果。所述耐候层4的厚度进一步可以为7~10μm。

[0029]在一些实施例中，所述支撑层5的厚度可以为100~400μm，采用此厚度范围的PET膜作为支撑层5，能够起到更好的支撑作用，并为复合硬质后板100提供更强的机械强度和电气绝缘性能。所述支撑层5的厚度进一步可以为250~350μm。

[0030]请再次参阅图1所示，复合基底层2包括刚性基层6和韧性增强层7。其中，刚性基层6采用玻璃纤维板，玻璃纤维板的刚性较强，作为刚性基层6，能够为复合硬质后板100提供所需的基础刚性和抗弯曲强度;而且，玻璃纤维板具有良好的耐候性、高水汽阻隔性和抗电势诱导衰减性能，能够提高光伏组件的寿命。所述韧性增强层7采用碳纤维板，碳纤维板具有较高的抗冲击性能和抗弯曲疲劳性能，同时碳纤维板具有优异的耐腐蚀性和抗老化性，能提高复合硬质后板100的韧性和使用寿命，从而提高光伏组件的长期可靠性，而且碳纤维板质量轻，能够减轻复合硬质后板100的重量。通过“玻璃纤维板+碳纤维板”形成的复合基底层2，能够在保证复合硬质后板100具有高刚性的基础上，提升抗冲击性能和抗弯曲疲劳性能，降低了在运输、安装和运行过程中因机械应力导致破损的风险，而且复合硬质后板100的质量较轻，适用于轻质光伏组件中。

[0031]在一些实施例中，所述刚性基层6的厚度可以为100~300μm，刚性基层6的厚度适宜，能够使整体复合硬质后板100具有合适的刚性，同时便于提高辊涂工艺的生产效率。

[0032]在一些实施例中，所述刚性基层6包括一层玻璃纤维板，采用单层玻璃纤维板，能够在复合硬质后板100的辊涂工艺过程中提高产线效率。

[0033]在一些实施例中，所述韧性增强层7的厚度可以为200~500μm。

[0034]在一些实施例中，所述韧性增强层7包括一层碳纤维板，在保证整体复合硬质后板100的冲击韧性和强度的同时还能减薄厚度。

[0035]在一些实施例中，所述刚性基层6与所述韧性增强层7之间设有第二粘结层8，第二粘结层8可以是高粘度的聚氨酯树脂。在玻璃纤维板与碳纤维板中间采用高粘度聚氨酯树脂进行粘接，粘接强度较高，能够使玻璃纤维板和碳纤维板形成一体式的复合结构。可以理解的，若刚性基层6包含多层玻璃纤维板，韧性增强层7包含多层碳纤维板，则在复合基底层2中任意相邻的两层之间均可以采用第二粘结层8进行粘接。

[0036]在一些实施例中，所述复合基底层2中最外层的玻璃纤维板与所述支撑层5之间也可以通过第二粘结层8进行粘接。

[0037]请再次参阅图1所示，所述第一粘结层3也可以叫做界面粘结层，可以为超支化聚酯树脂层，超支化聚酯树脂层可以采用端羟基超支化聚酯树脂(例如可以采用产品型号为：H304，厂家为：武汉超支化树脂的端羟基超支化聚酯树脂)，通过涂覆的方式涂覆在韧性增强层7(即碳纤维板)的表面。所述第一粘结层3作为复合硬质后板100与光伏组件内部封装胶膜的直接接触界面。超支化聚酯树脂具有三维球状分子结构，能对碳纤维板表面的微观孔隙实现良好的浸润和锚固，从而提高复合硬质后板100与光伏组件内部封装胶膜的接触界面的粘接强度(或剥离强度)，并且超支化聚酯树脂具有优异的耐湿热老化性能，从根本上遏制了分层问题，能有效提高光伏组件的长期可靠性，使光伏组件的使用寿命延长到25年以上。

[0038]在一些实施例中，所述第一粘结层3的厚度可以为5-15μm，采用这一范围的超支化聚酯树脂层，能够进一步提高与碳纤维板和内部封装胶膜之间的界面粘接强度。所述第一粘结层3的厚度进一步可以为7-10μm。

[0039]请参阅图2所示，一并结合图1，本申请实施例还提供了一种光伏组件200，该光伏组件200包括依次层叠设置的前板210、前板粘结层220、光伏电池片230、后板粘结层240和复合硬质后板100。其中，复合硬质后板100的第一粘结层3与后板粘结层240粘接在一起。

[0040]该复合硬质后板100兼具高韧性、高粘接性、长使用寿命以及质轻等优势，可应用于轻质的光伏组件200中，具体应用场景是低承重屋面及异形面区域，能够提高光伏组件200的强度、冲击韧性和长期可靠性。

[0041]本申请实施例提供的复合硬质后板100，通过“玻璃纤维板+碳纤维板”的复合结构，在保持较高刚性的基础上，抗冲击性能和抗弯曲疲劳性能提升了数倍，极大降低了运输、安装和运行过程中因机械应力导致破损的风险;采用超支化聚酯树脂层直接与光伏组件200中后板粘结层240，超支化聚酯树脂层与复合基底层2和后板粘结层240形成的界面粘接强度(剥离强度)远超传统胶粘剂，并且表现出优异的耐湿热老化性能，从根本上遏制了分层问题，为光伏组件25年以上的寿命提供了坚实保障。

[0042]因此，本申请通过结构设计使得复合硬质后板100具备极高的刚性、卓越的韧性/抗冲击性，以及长期可靠的界面粘接强度，从而全面提升光伏组件200在严苛环境下的机械强度和长期使用寿命。

[0043]以下通过具体实施例对前述复合硬质后板进行进一步说明。

[0044]对比例1

[0045]硬质后板包括功能防护层、复合基底层和第一粘结层(即界面粘结层)，其中，复合基底层采用纯玻纤板结构(即两层玻纤板叠加，采用高粘度聚氨酯树脂进行粘接)，且使用聚氨酯树脂作为第一粘结层。

[0046]对比例2

[0047]在对比例1的基础上将复合基底层中的两层玻纤板更换为两层碳纤维板并采用高粘度聚氨酯树脂进行粘接，其他结构与对比例1基本相同。

[0048]实施例1

[0049]在对比例1基础上将复合基底层采用一层玻纤板和一层碳纤维板并采用高粘度聚氨酯树脂进行粘接，其他结构与对比例1基本相同。

[0050]实施例2

[0051]在实施例1的基础上采用超支化聚酯树脂层作为第一粘结层，其他结构与实施例1基本相同。

[0052]测试与表征：

[0053]将实施例1-2和对比例1-2的硬质后板组装到光伏组件中并进行冰雹测试。其中，IEC 61215-2 MQT 17是目前广泛采用的光伏组件冰雹测试标准，要求使用直径25mm、质量约7.53g、速度23m/s的冰球，垂直撞击光伏组件表面11个指定点位(包括拐角、边缘、电池片连接线等易损部位)。测试后需检查光伏组件外观无破裂、背板无划破、边框密封无失效，同时通过电致发光(EL)成像检测无电池片隐裂，绝缘电阻和湿漏电流测试符合安全标准，功率衰减不超过5%。

[0054]为了快速验证第一粘结层老化后的剥离性能，通过将实施例1-2和对比例1-2的硬质后板进行PCT 96h测试，测试后硬质后板与EVA层进行剥离强度测试，从而替代长期湿热老化测试，验证界面粘结层的改善效果。其中，PCT 96h：指高压加速老化测试(PressureCooker Test)，在高温高压高湿环境下持续测试96小时(4天)。

[0055]弯曲模量测试可以采用GB/T 3356–2014标准进行测试。弯曲模量代表材料在弯曲下抵抗变形的能力，弯曲模量越高，代表材料越硬，抗弯曲能力越强。

[0056]实施例1-2和对比例1-2的相关测试结果如表1所示。

[0057]表1

[0058]

[0059]对比例1采用纯玻纤板结构且使用聚氨酯树脂作为第一粘结层，老化后剥离强度低且弯折性差。

[0060]对比例2在对比例1的基础上将两层玻纤板更换为两层碳纤维板，抗冲击性和弯折性均差。

[0061]实施例1是在对比例1基础上采用一层玻纤板和一层碳纤维板制备复合基底，抗冲击性和弯折性得到明显提升。

[0062]实施例2是在实施例1的基础上采用超支化聚酯树脂层作为第一粘结层，具备良好的抗冲击性和弯折性的基础上，老化剥离强度显著提高。

[0063]需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内;在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

说明书附图(2)