CN102504711A

CN102504711A - 一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜及其制备方法

Info

Publication number: CN102504711A
Application number: CN2011103345378A
Authority: CN
Inventors: 张艳; 王小记
Original assignee: Lucky Film Co Ltd
Current assignee: Lucky Film Co Ltd
Priority date: 2011-10-30
Filing date: 2011-10-30
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-30
Also published as: CN102504711B

Abstract

一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜及其制备方法，所述胶膜制备原料为：100重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物，0.1～10重量份的交联固化剂，0.1～2重量份的紫外光吸收剂，0.1～1重量份的流平剂，0.1～5重量份的硅烷偶联剂和0.1～3重量份的抗氧剂。本发明使胶膜与高温定位胶带之间匹配良好，层压后及湿热老化过程中不起泡、不鼓包，组件密封性好，延长了组件的使用寿命，可广泛应用于太阳能电池的封装。

Description

一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池封装材料，特别涉及一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜及其制备方法。

背景技术

阳光发电是利用硅等半导体的量子效应原理直接把太阳能可见光转变为电能。硅晶片若直接暴露于空气中，要接受高低温及水汽的侵蚀。其光电转化性能易于衰减，失去使用价值。封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。太阳能电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得用户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。太阳能电池的封装是将晶体硅片组“上盖下垫”，将硅晶片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料TPT（聚氟乙烯复合膜），利用真空层压技术粘合为一体。

EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）是一种热融胶粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，经过一定条件的热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明，它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，并对太阳电池组件的输出有增益作用。作为封装材料，EVA要具有足够高的透光率，保证组件较高的光电转换效率，其次，要有卓越的耐紫外老化性能和湿热老化性能，保证组件在户外25年的使用寿命。另外，EVA要与各种背板，玻璃及其它材料（如硅胶、焊带、助焊剂等）具有良好的粘结及匹配作用，EVA如果与硅胶、焊带、助焊剂不匹配，会在后期湿热老化过程中变色，影响组件的外观质量。现在市售的EVA胶膜普遍存在与高温定位胶带不匹配的问题，使组件层压后及湿热老化过程中会起泡，鼓起，造成封装不实，影响组件的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与高温定位胶带匹配良好的太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜。

本发明所要求解决的另一技术问题是提供这种胶膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:

一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜，其制备原料为：100重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物，0.1～10重量份的交联固化剂，0.1～2重量份的紫外光吸收剂，0.1～1重量份的流平剂，0.1～5重量份的硅烷偶联剂和0.1～3重量份的抗氧剂。

所述流平剂为有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂组成的混合物，其中：有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂的重量比例为1:1～1:20。

所述有机硅类流平剂为聚甲基烷基硅氧烷或芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷；所述丙烯酸类流平剂为丙烯酸酯共聚物、氟改性丙烯酸酯共聚物或磷酸酯改性丙烯酸酯共聚物。

所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为26-33wt%，熔融指数值25-45g/10min。

所述交联固化剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯中的一种或两种的混合物。

所述紫外光吸收剂为2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或两种的混合物。

所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八酯、亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯）混合酯中的一种或两种的混合物合物。

一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）以重量份计，将100份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.1～2份的紫外光吸收剂和0.1～1份的流平剂混合均匀；

（2）以重量份计，将0.1～10份的交联固化剂、0.1～3份的抗氧剂和0.1～5份的硅烷偶联剂加入步骤（1）制备的混合物中，并混合均匀；

（3）将步骤（2）制备的混合物倒入挤出机进行共混挤出，挤出机模头温度控制在90-100℃、挤出物经流延、冷却、牵引、收卷工序，得到太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.胶膜中通过加入由有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂组成的流平剂混合物，并控制机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂的重量比例为1:1～1:20之间，使有机硅类流平剂主要保证EVA融化初期的流平，丙烯酸类流平剂主要保证EVA融化后层压前的流平与脱气，两种流平剂并用，使胶膜与高温定位胶带之间匹配良好，层压后及湿热老化过程中不起泡、不鼓包，组件密封性好，延长了组件的使用寿命。

2.本发明方法通过控制助剂的加入顺序，在保证得到的胶膜与高温定位胶带之间匹配良好的同时，保持良好的紫外光老化、高温高湿和热氧老化性能。

具体实施方式

实施例1:

按质量份计：

醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为45g/10min的EVA 100，

2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮 0.5，

双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯 1，

芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.01，

氟改性丙烯酸酯共聚物 0.2，

过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯 5，

β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯 1，

亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯）混合酯 0.2，

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 0.5，

将100质量份醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为45g/10min的EVA与0.5质量份的2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、1质量份的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.01质量份的芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷和0.2质量份的氟改性丙烯酸酯共聚物混合；将5质量份的过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯、1质量份的β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.2质量份的亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯）混合酯和0.5质量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入上述混合物中；将混合后的EVA母料在挤出机中熔融混炼、挤出机模头温度控制在92℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷，得到太阳能电池封装用EVA胶膜，测其性能。

实施例2

按质量份计：

醋酸乙烯含量为26%,熔体指数值为30g/10min的EVA 100，

双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯 0.1，

聚甲基烷基硅氧烷 0.02，

磷酸酯改性丙烯酸酯共聚物 0.3，

2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷 1，

1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷 0.05，

硫代二丙酸双十八酯 0.5，

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 2，

将100质量份醋酸乙烯含量为26%,熔体指数值为30g/10min的EVA与0.1质量份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.02质量份的聚甲基烷基硅氧烷和0.3质量份的磷酸酯改性丙烯酸酯共聚物混合；将1质量份的2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、0.05质量份的1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.5质量份的硫代二丙酸双十八酯、2质量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入上述混合物中；将混合后的EVA母料在挤出机中熔融混炼、挤出机模头温度控制在90℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷等工序，最后得到太阳能电池封装用EVA胶膜，测其性能。

实施例3

按质量份计：

醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为45g/10min的EVA 100，

2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚 2，

芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.03，

丙烯酸酯共聚物 0.15，

2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷 0.2，

过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯 1.5，

三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯 0.5，

四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 2.5，

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 5，

将100质量份醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为46g/10min的EVA与2质量份的2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、0.03质量份的芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷和0.15质量份的丙烯酸酯共聚物混合；将0.2质量份的2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、1.5质量份的过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯、0.5质量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2.5质量份的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、5质量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入上述混合物中；将混合后的EVA母料在挤出机中熔融混炼、挤出机模头温度控制在96℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷等工序，最后得到太阳能电池封装用EVA胶膜，测其性能。

实施例4

按质量份计：

醋酸乙烯含量为33%,熔体指数值为25g/10min的EVA 100，

2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮 0.5，

芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.05，

氟改性丙烯酸酯共聚物 0.05，

2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷 10，

双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯 0.2，

硫代二丙酸双十八酯 0.05，

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 1.2，

将100质量份醋酸乙烯含量为33%,熔体指数值为25g/10min的EVA与0.5质量份的2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、0.05质量份的芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷和0.05质量份的氟改性丙烯酸酯共聚物混合；将10质量份的2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、0.2质量份的双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、0.05质量份的硫代二丙酸双十八酯、1.2质量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入上述混合物中；将混合后的EVA母料在挤出机中熔融混炼、挤出机模头温度控制在100℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷等工序，最后得到太阳能电池封装用EVA胶膜，测其性能。

实施例5

按质量份计：

醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为45g/10min的EVA 100，

2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚 0.5，

双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯 0.47，

芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷 0.2，

氟改性丙烯酸酯共聚物 0.8，

1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷 0.1，

β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯 0.1，

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 0.1，

将100质量份醋酸乙烯含量为30%,熔体指数值为45g/10min的EVA与0.5质量份的2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、0.47质量份的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.2质量份的芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷和0.8质量份的氟改性丙烯酸酯共聚物混合；将0.1质量份的1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.1质量份的β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.1质量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入上述混合物中；将混合后的EVA母料在挤出机中熔融混炼、挤出机模头温度控制在93℃，挤出物经流延、冷却、牵引、收卷等工序，最后得到太阳能电池封装用EVA胶膜，测其性能。

表1：各实施例胶膜性能测试数据表:

表中各项性能的测试方法如下：

1．粘结力的测试：

采用标准为GB/T2790-1995。

2．透光率：

采用全波段透光率测试仪测试，其所采用标准为GB2410-80。

3.紫外光老化：

按照国际电工委员会新版IEC61215进行紫外预处理试验，温度：60±5℃，波长：280～385nm，照度：≦250W/m²，总照射量为：15KWh/m²，其中波长为280-320 nm的紫外辐照为5 KWh/m²。

4.高温高湿试验：

实验条件：温度85℃，相对湿度85%，时间1000h 。

5.黄变指数：

按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》测试。

从表中数据可以看出，本发明提供的太阳能电池封装用EVA胶膜与高温定位胶带之间匹配良好，透光率较高，层压后及湿热老化过程中不起泡、不鼓包，组件密封性好，保证组件在户外长达30年的使用寿命。

Claims

1.一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜，其特征在于，其制备原料为：100重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物，0.1～10重量份的交联固化剂，0.1～2重量份的紫外光吸收剂，0.1～1重量份的流平剂，0.1～5重量份的硅烷偶联剂和0.1～3重量份的抗氧剂。

2.根据权利要求1所述胶膜，其特征在于，所述流平剂为有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂组成的混合物，其中：有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂的重量比例为1:1～1:20。

3.根据权利要求2所述胶膜，其特征在于，所述有机硅类流平剂为聚甲基烷基硅氧烷或芳烷基改性聚甲基烷基硅氧烷；所述丙烯酸类流平剂为丙烯酸酯共聚物、氟改性丙烯酸酯共聚物或磷酸酯改性丙烯酸酯共聚物。

4.根据权利要求3所述胶膜，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为26-33wt%，熔融指数值25-45g/10min。

5.根据权利要求4所述胶膜，其特征在于，所述交联固化剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、1,1-二叔己基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化叔丁基-2-乙基己基单碳酸酯中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求5所述胶膜，其特征在于，所述紫外光吸收剂为2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求6所述胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求7所述胶膜，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八酯、亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯）混合酯中的一种或两种的混合物合物。

9.一种制备如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜的方法，其特征在于，它按如下步骤进行：

以重量份计，将100份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、0.1～2份的紫外光吸收剂和0.1～1份的流平剂混合均匀；

以重量份计，将0.1～10份的交联固化剂、0.1～3份的抗氧剂和0.1～5份的硅烷偶联剂加入步骤A制备的混合物中，并混合均匀；

将步骤B制备的混合物倒入挤出机进行共混挤出，挤出机模头温度控制在90-100℃、挤出物经流延、冷却、牵引、收卷工序，得到太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜。