CN102702611B - 一种应用于太阳能电池中的导热eva材料 - Google Patents

一种应用于太阳能电池中的导热eva材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于太阳能电池中的导热EVA材料。其重量份组成为：EVA80~100份；导热填料40~60份；交联剂1~1.5份；交联助剂0.1~0.3份；硅烷偶联剂0.2~0.5份；抗氧剂0.2~0.3份；光稳定剂0.1~0.3份。其中，导热填料为硬脂酸改性和硅烷偶联剂改性A12O3，二者之间质量比为1:1~1:2，以提高树脂基体和填料的相容性，从而提高基体材料的导热性能和不显著降低其力学性能。本发明EVA树脂VA含量为30%~35%，熔融指数为50~80g/10min，且通过添加各类助剂，产品耐老化性能、耐黄变性能等均有了很大程度的提高，可长期经受紫外光的照射，产品使用寿命延长。

Description

一种应用于太阳能电池中的导热EVA材料
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种应用于太阳能电池中的导热EVA材料。
背景技术
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，已经受到世界各国的广泛重视。太阳能电池由硅晶片、EVA膜、EVA背膜等多层组合而成。目前太阳能电池的光电转化效率都还不高，一般只有10%~20%；并且具有明显的负温度系数，即电池温度每升高1℃，其光伏转化效率就会降低0.4%左右。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜是一种新型的太阳能电池封装材料，其在封装过程中发生交联，最终形成结构均一、密封良好的凝胶；在光伏组件使用过程中可以有效地防止大气、水分、酸雾、灰尘等对晶体硅电池片的侵蚀。纯EVA胶膜的导热性差，服役过程中的高温及紫外光易使其老化。通过功能复合导热绝缘填料可以有效改善复合胶膜的导热等性能，降低电池组件的工作温度；但随着填充量的增加，胶膜的加工和成型变得困难，因此，必须改善硅晶片下面EVA背膜的导热性，提高发电效率。
一般复合体系中高填充填料的运用具有提高复合体系的热导率、增加材料的强度、降低材料的使用成本与价格、减小体系的热膨胀系数等优点，不过其缺点在于伴随着填充含量的增加，体系的粘度急速上升，材料的渗透性与流动性变差，以及填料在高聚物树脂中分散性变差，且容易发生团聚等现象。
发明内容
本发明的目的在于改善EVA材料的导热率，从而提高太阳能电池组件的光电转化效率，延长太阳能光伏组件的使用寿命且降低其成本，提供一种导热EVA背膜材料。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种应用于太阳能电池中的导热EVA材料，以重量份计，其组成如下：
EVA                 80~100份
导热填料             40~60 份
交联剂               1~1.5份
交联助剂             0.1~0.3份
硅烷偶联剂           0.2~0.5份
抗氧剂               0.2~0.3份
光稳定剂             0.1~0.3份
其中，所述EVA中VA含量为30%~35%，熔融指数为50~80g/10min；所述导热填料为硬脂酸改性A12O3和硅烷偶联剂改性A12O3，二者之间质量比为1:1~1:2；所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)；所述交联助剂为三烯丙基异氰尿酸酯；所述硅烷偶联剂为KH-550和KH-570中的一种或两种；所述抗氧剂为DLTP，CA，1010，330，TNP，DOPP中的一种或几种；所述光稳定剂为UV-327，UV-531，BAD中的一种或几种。 
本发明制备步骤：
1、导热填料改性
硬脂酸改性A12O3：先将A12O3放入150℃烘箱中烘干后取出。将A12O3总质量1~2%的硬脂酸溶于乙醇溶液中，搅拌均匀后加入烘干的A12O3，再次充分搅拌均匀后，置于真空烘箱中，65~70℃干燥至称量为恒重，再在100℃下处理4h，放置，待用；
硅烷偶联剂改性A12O3：先将A12O3放入150℃烘箱中烘干后取出。将A12O3总质量1~2%的硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，搅拌均匀后加入烘干的A12O3，再次充分搅拌均匀后，置于真空烘箱中，65~70℃干燥至称量为恒重，再在100℃下处理4h，放置，待用；
2、导热EVA膜材料的制备：将EVA树脂和改性好的导热填料按照配方含量称取，混合均匀，置入双螺杆挤出机，挤出机温度控制在160~190℃，挤出切粒。
本发明的有益效果：
1、对A12O3进行表面改性，以提高树脂基体和填料的相容性，从而提高基体材料的导热性能和不显著降低其力学性能，其中，硅烷偶联剂改性后负荷材料的物理性能较好；而硬脂酸改性后复合材料的导热性能较好，两种改性导热填料混合使用，发挥其协调效应，提高导热EVA材料的整体性能；且经过改性的导热填料，在基体中分散性好。
2、本发明选取的VA含量为30%~35%，熔融指数为50~80g/10min的EVA树脂，且通过添加各类助剂，产品耐老化性能、耐黄变性能等均有了很大程度的提高，可长期经受紫外光的照射，产品使用寿命延长。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步的说明。
实施例1~3
组份 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
EVA 80 80 90 100
导热填料 40 50 50 60
交联剂 1 1 1.2 1.5
交联助剂 0.1 0.1 0.2 0.3
硅烷偶联剂 0.2 0.2 0.4 0.5
抗氧剂 0.2 0.2 0.2 0.3
光稳定剂 0.1 0.1 0.3 0.3
制备步骤：
1、导热填料改性
改性A12O3：先将A12O3放入150℃烘箱中烘干后取出。将A12O3总质量2%的硬脂酸和硅烷偶联剂分别溶于乙醇溶液中，搅拌均匀后加入烘干的A12O3，再次充分搅拌均匀后，置于真空烘箱中，65℃干燥至称量为恒重，再在100℃下处理4h，放置，待用；
2、导热EVA膜材料的制备：将EVA树脂和改性好的导热填料按照配方含量称取，其中硬脂酸改性的A12O3和硅烷偶联剂改性的A12O3质量比为1:1，混合均匀，置入双螺杆挤出机，挤出机温度控制在170℃，挤出切粒。
对上面四实施例制备的产品进行性能测试：结果见下表：
其中，热导率的测试按照ASTM 1530标准进行。在样片上下表面均匀涂抹少许导热膏，放置于热导率测量仪的测量台上，等待30~ 60 min达热平衡后，热导率测量仪各项读数达到稳定，将输出的数据输入随机附带的软件中，计算出样片的热导率。
Figure DEST_PATH_IMAGE001

Claims (1)

1.一种应用于太阳能电池中的导热EVA 材料，其特征在于，以重量份计，其组成如下：
EVA            80~100 份
导热填料       40~60 份
交联剂           1~1.5 份
交联助剂     0.1~0.3 份
硅烷偶联剂  0.2~0.5 份
抗氧剂        0.2~0.3 份
光稳定剂     0.1~0.3 份
所述EVA 中VA 含量为30%~35%，熔融指数为50~80g/10min；所述导热填料为硬脂酸改性A12O3和硅烷偶联剂改性A12O3，二者之间质量比为1:1~1:2；
所述的硬脂酸改性A12O3 中硬脂酸的用量为A12O3总质量的1~2%；
所述的硅烷偶联剂改性A12O3中硅烷偶联剂的用量为A12O3总质量的1~2%。
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