CN102268234A - 太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶及其注胶工艺 - Google Patents

太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶及其注胶工艺 Download PDF

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Abstract

一种太阳能电池组件用硅酮双组份密封胶及其注胶工艺。太阳能电池组件用硅酮双组份密封胶的A组分为：基础聚合物、增塑剂、填料、阻燃剂；B组分为：交联剂、偶联剂、催化剂、光稳定剂。这种双组分硅酮密封胶适用于太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。其注胶工艺与现有的工艺相比具有方便、效率高、节省用胶量的优点，能够满足太阳能电池组件规模化快速生产的需要。

Description

太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶及其注胶工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶及其注胶工艺，适用于太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。
背景技术
随着经济和社会的发展，人类对能源的需求日益增加。石油、煤炭、天然气等化石能源价格飙升、资源枯竭以及全球气候变迁导致的气候灾难，迫使人们寻找可再生能源。太阳能发电是一项高新技术，它通过吸收阳光，把太阳的光直接转换成电输出。目前全球太阳能电池产量约15.8吉瓦，比2009年增长48.2％。其中，我国的电池产量约8吉瓦，约占总量的50%，位居世界首位。今后20年光伏发电将有200倍以上的增长。预计到2050年，可再生能源在能源总消费中的比例将达到52%，其中太阳能将占到28%。
太阳能电池组件分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件。晶体硅太阳能电池组件的边框固定，薄膜太阳能电池组件的边缘密封以及接线盒的粘接都需要用到密封胶。目前市场上使用的主要是单组份型硅酮密封胶，其最大的缺点是表干和深层固化时间长，难以满足太阳能电池组件规模化快速生产的需要。市场上现有的双组份型硅酮密封胶虽然能够解决表干时间长的问题，但其在密封粘结性，阻燃防火性能，老化性能的综合指标上仍存在不足之处，难以满足太阳能电池组件特定工作条件下的使用需要。
目前，用于太阳能电池组件的注胶工艺多与单组份密封胶配套使用，而无论是晶体硅太阳能电池组件的边框固定还是薄膜太阳能电池组件的边缘密封，其胶缝都比较窄。现有的用于其它领域的与双组份密封胶配套使用的注胶工艺若用于太阳能电池组件上，操作笨重，效率低，且胶的浪费现象严重。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种固化速度快、密封性好、相容性好、胶体耐黄变的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，另外提供一种与之相配套的使用方便、效率高且用胶量少的注胶工艺。
本发明的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶由A组分和B组分组成，所述的A组分由下述重量份的组分组成：
     羟基封端的聚二甲基硅氧烷                  70～150
烷基封端的聚二甲基硅氧烷                  10～90
填料                                      100～500
二氧化硅                                  1～ 50  
阻燃剂                                    10～100
所述的B组分由下述重量份的组分组成：
交联剂                                    3～15
偶联剂                                    0.1～6
催化剂                                   0.01～0.2
光稳定剂                                  0.01～5
A组分和B组分的重量比比为8:1～20:1。
所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷的粘度为700cp～200000cp，优选为50cp～10000cp。
所述填料为活性重质碳酸钙、活性轻质碳酸钙及重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土的一种或多种。
所述二氧化硅为气相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅中的一种或两种。
所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、红磷母粒、间苯二酚双（二苯磷酸酯）、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺磷酸酯、碱式碳酸锌及硼酸锌中的一种或多种。
所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯的任意一种或多种。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、二（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺或二（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺中的任意一种或两种。
所述催化剂为二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、太酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯螯合物的任意一种。
所述光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺、三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯中的任意一种或两种。
本发明的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶的注胶工艺包括以下步骤：
（1）将双组份打胶机的A、B两组分密封胶混合后的输胶管道平分成多股，并且每个管道上都安装配套的胶枪或保留原有双组份打胶机的A、B两组分密封胶混合后的输胶管道；
（2）将完全混合均匀后的密封胶，通过连接管注入预先准备好的胶管中；
（3）将注满胶的胶管装入气动胶枪中，通过气动胶枪进行太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。
步骤（2）中所述的连接管一端为与打胶机输胶管道出胶口相匹配的内螺纹结构，另一端为与胶管相匹配的内螺纹结构，所述的胶管由胶嘴、管体和后盖组成，胶嘴为外螺纹结构管体和后盖均为圆柱形，且后盖可在管体内滑动；步骤（2）中，将胶管后盖从管体底部直接推进至胶管顶部，把胶嘴安装到胶枪的出胶口上开始注胶，后盖随着管内密封胶的增加而后退，直至后盖退至胶管尾部。
本发明中可将胶枪的出胶口改为“∪”型结构，其口径与非晶硅太阳能电池组件边缘密封的胶缝尺寸相一致。“∪”出胶口在打胶时可以给密封胶施加一定压力，使密封胶与电池板边缘贴合更紧密，从而促进密封胶对基材的浸润，最终达到与基材的良好粘结。
采用上述组份生产的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，经试验，与同类产品相比，具有以下优点：
1、室温中性固化，深度固化速度快，注胶两个小时后即可对组件进行包装装箱。
2、对玻璃、铝材、TPT/TPE背板材料、接线盒塑料PPO/PA具有良好的粘接性。
3、胶体耐黄变，经人工加速老化后，胶体表面未发生明显黄变。
4、具有良好的阻燃性。
其主要技术指标见下表
                                                
Figure 2011101816314100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明的注胶工艺与现有的双组份注胶工艺相比具有以下优点：
1、A、B组份混合后的输胶管道由原来的一股变成多股，提高了注胶效率。
2、现有的双组份注胶机的胶枪比较笨重，把胶注入到胶管中再由较轻便的气动胶枪进行太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封，操作更方便省力。
3、通过胶枪注入预先准备好的胶管中，将后盖从管体内部直接推进至胶管顶部，注胶时后盖随着管内密封胶的增加而后退，直至后盖退至胶管尾部。这一方法避免了胶体内部出现气泡，保证了胶的各项性能。
4、由于太阳能电池组件的边缘胶缝较窄，现有的胶枪出胶口比较粗笨，改成口径与太阳能电池组件边缘密封的胶缝尺寸相一致的“∪”型结构，可以节省用胶量，同时也提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明注胶工艺中所用连接管的结构示意图。
图2是本发明注胶工艺中所用胶管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
A组分
     20000cp羟基封端的聚二甲基硅氧烷            60 kg
50000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            60 kg
100cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷              40 kg
活性碳酸钙                                  50 kg
非活性碳酸钙                                50 kg
气相法二氧化硅                              5kg
氢氧化镁                                    100 kg
B组分
甲基三乙氧基硅烷                            10kg
         甲基三甲氧基硅烷                            2 kg
γ-（2.3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷           1 kg
二丁基二醋酸锡                             0.1 kg
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶          0.02 kg
A组分和B组分的重量比为8:1。
实施例2
A组分
     10000cp 羟基封端的聚二甲基硅氧烷           100 kg
80000cp 羟基封端的聚二甲基硅氧烷           50 kg
500 cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷             60 kg
2000 cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            20 kg
活性碳酸钙                                 120 kg
沉淀法二氧化硅                             20 kg
氢氧化铝                                   50 kg
B组分
         乙烯基三甲氧基硅烷                           13kg
         二甲基二甲氧基硅烷                           1 kg
二（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺                3 kg
二丁基二辛锡                                0.05 kg
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶          0.03 kg
A组分和B组分的重量比为12:1。
实施例3
A组分
     3000cp羟基封端的聚二甲基硅氧烷             60 kg
50000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            80 kg
50cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷               50 kg
5000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷             10 kg
活性碳酸钙                                 70 kg
硅微粉                                     40 kg
气相法二氧化硅                             15kg
沉淀法二氧化硅                             10 kg
硼酸锌                                     60 kg
B组分
二乙基二乙氧基硅烷                          11kg
         甲基三乙氧基硅烷                            3 kg
γ-（2.3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷           2 kg
二丁基二月桂酸锡                            0.1 kg
六甲基磷酰三胺                              0.05 kg
A组分和B组分的重量比为16:1。
实施例4
A组分
     20000cp羟基封端的聚二甲基硅氧烷            50 kg
50000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            80 kg
100cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷              60 kg
5000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷             10 kg
活性碳酸钙                                 50 kg
滑石粉                                     50 kg
沉淀法二氧化硅                             40kg
十溴二苯乙烷                               60 kg
B组分
乙烯基三乙氧基硅烷                         12kg
         甲基三乙氧基硅烷                           1 kg
γ-（2.3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷           4 kg
二丁基二月桂酸锡                            0.15 kg
三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯      0.08 kg
A组分和B组分的重量比为10:1。
实施例5
A组分
     5000cp羟基封端的聚二甲基硅氧烷             35 kg
50000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            70 kg
300cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷              60 kg
10000cp烷基封端的聚二甲基硅氧烷            10 kg
活性碳酸钙                                 30 kg
非活性碳酸钙                               100 kg
沉淀法二氧化硅                             40kg
红磷母粒                                   45 kg
B组分
乙烯基三乙氧基硅烷                         10kg
         甲基三乙氧基硅烷                           4kg
γ-（2.3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷           3 kg
二丁基二月桂酸锡                            0.13 kg
三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯      0.06 kg
A组分和B组分的重量比为20:1。
注胶工艺如下：
（1）将双组份打胶机的A、B两组分密封胶混合后的输胶管道平分成多股，并且每个管道上都安装配套的胶枪；
（2）将完全混合均匀后的密封胶，通过连接管注入预先准备好的胶管中；所述的连接管如图1所示，一端为与打胶机输胶管道出胶口相匹配的内螺纹结构，另一端为与胶管相匹配的内螺纹结构，所述的胶管如图2所示，由胶嘴1、管体2和后盖3组成，胶嘴1为外螺纹结构，管体2和后盖3均为圆柱形，且后盖3可在管体2内滑动；将胶管的胶嘴切开，将胶管后盖从管体底部直接推进至胶管顶部，把胶嘴安装到胶枪的出胶口上开始注胶，后盖随着管内密封胶的增加而后退，直至后盖退至胶管尾部。
（3）将注满胶的胶管装入气动胶枪中，通过气动胶枪进行太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。
也可将完全混合均匀后的胶也可通过胶枪直接进行太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。其中胶枪的出胶口为“∪”型结构，其口径与太阳能电池组件边缘密封的胶缝尺寸相一致。
本发明中所用的打胶机及胶枪的其它结构为现有技术。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于它由A组分和B组分组成，所述的A组分由下述重量份的组分组成：
     羟基封端的聚二甲基硅氧烷                  70～150
烷基封端的聚二甲基硅氧烷                  10～90
填料                                      100～500
二氧化硅                                  1～ 50  
阻燃剂                                    10～100
所述的B组分由下述重量份的组分组成：
交联剂                                    3～15
偶联剂                                    0.1～6
催化剂                                   0.01～0.2
光稳定剂                                  0.01～5
A组分和B组分的重量比比为8:1～20:1。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷的粘度为700cp～200000cp，优选为50cp～10000cp。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述填料为活性重质碳酸钙、活性轻质碳酸钙及重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述二氧化硅为气相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、红磷母粒、间苯二酚双（二苯磷酸酯）、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺磷酸酯、碱式碳酸锌及硼酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯或正硅酸丙酯的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、二（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺或二（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺中的任意一种或两种。
8.根据权利根据权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶，其特征在于：所述催化剂为二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、太酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯螯合物的任意一种；
所述光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺、三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯中的任意一种或至少两种。
9.权利要求1所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶的注胶工艺，其特征是它包括以下步骤：
（1）将双组份打胶机的A、B两组分密封胶混合后的输胶管道平分成多股，并且每个管道上都安装配套的胶枪或保留原有双组份打胶机的A、B两组分密封胶混合后的输胶管道；
（2）将完全混合均匀后的密封胶，通过连接管注入预先准备好的胶管中；
（3）将注满胶的胶管装入气动胶枪中，通过气动胶枪进行太阳能电池组件的粘结固定和密封以及接线盒与玻璃及TPT/TPE背板的粘结密封。
10.根据权利要求10所述的太阳能电池组件用双组份硅酮密封胶的注胶工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的连接管一端为与打胶机输胶管道出胶口相匹配的内螺纹结构，另一端为与胶管相匹配的内螺纹结构，所述的胶管由胶嘴、管体和后盖组成，胶嘴为外螺纹结构，管体和后盖均为圆柱形，且后盖可在管体内滑动；步骤（2）中，将胶管后盖从管体底部直接推进至胶管顶部，把胶嘴安装到胶枪的出胶口上开始注胶，后盖随着管内密封胶的增加而后退，直至后盖退至胶管尾部。
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