CN102850947B

CN102850947B - 一种粘结性poe太阳能电池封装胶膜及其制备方法

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Publication number: CN102850947B
Application number: CN201210338797.7A
Authority: CN
Inventors: 张发饶
Original assignee: NINGBO WECREAT FUNCTION PLASTICS Co Ltd
Current assignee: NINGBO WECREAT FUNCTION PLASTICS Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: CN102850947A

Abstract

本发明涉及一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜及其制备方法，其原料按质量份数包括：POE100份、极性树脂1-50份、增粘剂0.2-0.6份、交联剂0.1-2份；抗氧剂0.1-0.5份、紫外光吸收剂0.05-0.25、紫外光稳定剂0.05-0.25；其制备方法，包括：将原料混合均匀后投入挤出机中混炼，得挤出物，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即得。本发明的太阳能电池封装胶膜耐老化，不易变黄，可延长太阳能电池的使用寿命；本发明的制备方法简单，成本低，生产效率高，可规模化生产。

Description

一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池封装胶膜及其制备领域，特别涉及一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜及其制备方法。

背景技术

太阳能具有安全可靠、无噪声、无污染、可再生、覆盖面广等优点，是目前最为重要的新能源，主要应用形式就是太阳能电池发电。随着太阳能电池的不断变发展，如何通过改进封装材料及封装工艺来提高太阳能电池的寿命、降低太阳能电池成本成为关键问题之一。太阳能电池组件包括光伏组件、玻璃盖板、封装胶膜、背板材料。其中要求封装胶膜拥有良好的透光率以保证入射到光伏组件上光通量，而且还要求胶膜与玻璃盖板和背板膜之间具有足够高的粘结强度，保证太阳能电池组件结构的稳定性，防止有害物质的渗入。

目前太阳能电池封装胶膜用的是EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）胶膜。EVA容易在使用条件下发生光热老化，从而导致EVA降解老化，性能下降，发生黄变，严重影响了EVA胶膜的透光率和太阳能电池的使用寿命。POE是乙烯与辛烯的共聚物，是饱和脂肪链结构，具有良好的耐候、耐紫外老化性能，优异的耐热、耐低温性能，使用温度范围广，良好的光透过率，优异的电绝缘性能，性价比高，易加工等特点。但是POE本身作为一种聚烯烃材料，不含有极性基团，其粘结性能不好。

目前，提高聚烯烃材料粘结性能的方法有光接枝极性单体、等离子体表面处理或接枝极性单体、辐照接枝极性单体、与极性聚合物或化合物共混等。中国专利CN1809601B公开了通过自由基接枝丙烯酸酯类乙烯基单体来提高聚烯烃的粘结性能。美国专利US5281670A公开了通过接枝马来酸酐来提高聚烯烃的粘结性能。目前，POE材料主要应用于增韧改性剂、发泡材料、绝缘护套、挤出管、薄膜材料、包装材料等方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜及其制备方法，该太阳能电池封装胶膜粘结强度高、耐老化，该制备方法操作简单，成本低。

本发明的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其原料按质量份数包括：

POE（乙烯-辛烯共聚物）：100份、

极性树脂：1-50份、

增粘剂：0.2-0.6份、

交联剂：0.1-2份、

抗氧剂：0.1-0.5份、

紫外光吸收剂：0.05-0.25、

紫外光稳定剂：0.05-0.25。

所述的POE即乙烯-辛烯共聚物，其熔融流动指数为0.5-30g/10min，透光率≥90%。

所述的极性树脂为极性基团接枝改性功能树脂，或者极性基团多元共聚功能树脂。

所述的极性基团接枝改性功能树脂为极性单体与聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯和辛烯的共聚物（POE）等树脂的共混接枝改性产物；所述的极性单体为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯中的一种或几种。

所述的极性基团多元共聚功能树脂为极性单体与乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯等烯烃单体中的一种或几种共聚形成的多元极性共聚物；所述的极性单体为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯中的一种或几种。

所述的极性基团接枝改性功能树脂具体为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸酯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝马来酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝马来酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯-马来酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、POE-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物中的一种或几种；

所述的极性基团多元共聚功能树脂具体为乙烯-丙烯-马来酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-马来酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物中的一种或几种。

所述的增粘剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷中的一种或几种。

所述的交联剂为2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧）己烷、1,1-（双过氧化叔丁基）3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）、三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯、过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二苯甲酰（BPO）、二叔丁基过氧化物、双（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化苯甲酸叔戊酯、2,2-双（叔戊基过氧）-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、二（4-氯苯甲酰基）过氧化物、二（2,4-二氯苯甲酰基）过氧化物、二（4-甲基苯甲酰基）过氧化物、正丁基-4,4-二（叔丁基过氧化）戊酸酯、乙基-3,3-二（叔丁基过氧化）丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一种或几种。

所述的抗氧剂是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（抗氧剂264）、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯，N,N′-1,6-亚己基二（3,5-二（1,1-二甲基乙基）-4-羟基苯丙酰胺），亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯混合酯）、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、2,2′-亚甲基-双-（4-乙基-6-叔丁基苯酚）、2,2′-亚甲基-双-（4-甲基基-6-叔丁基苯酚）、二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

所述的紫外光吸收剂是气相二氧化硅、水杨酸、N-（乙氧基羰基苯基）-N’-甲基-N’-苯基甲醚、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2-（2’-羟基-3’叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4,6-二叔戊基苯酚、2-（2’-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4,6-二叔丁基苯酚、2-（2H-苯丙苯并三唑-2-羟基）-4-（叔丁基-6-仲丁基）苯酚、2-（2’-羟基-5-叔辛基苯基）苯并三唑、2，（2H-苯并三唑-2-羟基）-4,6-二（1-甲基-1-苯基乙基）苯酚、2,2’-亚甲基双（6-（2H-苯并三唑-2-基）-4-（1,1,3,3-四甲基丁基））苯酚、2,2’-亚甲基双（6-（2H-苯并三唑-2-基）-6-十二烷基-4-甲基苯酚中的一种或几种。

所述的紫外光稳定剂是双（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、4-（甲基）丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶与α-烯类单体聚合得到的接枝共聚物、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）亚磷酸酯、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或几种。

本发明的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括：

将原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机温度控制在50～200℃（根据POE中乙烯含量不同，加工温度不同，优选60~150℃），将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即得。

本发明在POE中加入增粘剂，提高了POE太阳能电池封装胶膜的粘结性能，使得POE胶膜与玻璃盖板、太阳能电池背板膜之间的剥离强度完全能满足使用的要求；这种POE胶膜具有优异的耐老化、抗黄变性能，延长了太阳能电池的使用寿命；同时POE胶膜降低了太阳能电池的生产成本，提高了胶膜的生产效率。

本发明是针对POE自身的粘结性能不好的特点，提出一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜。一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜以POE为基材，通过加入增粘剂来提高其粘结性能，即提高胶膜与太阳能电池片、背板、玻璃盖板之间的剥离强度；这种太阳能电池胶膜具有粘结强度高、耐老化的特点。

将实施例1-6制备得到的POE胶膜与玻璃盖板、背板膜之间的剥离强度按ASTM D903的规定测试。测试结果如表1：

表1本发明实施例1-6所得产品的测试结果

制备得到的6种胶膜的耐紫外老化性能（UV，2000小时）：黄变指数（ΔYI）在0.05-0.30，透光率变化在0.1-1.0%；耐湿热老化性能（温度85℃，相对湿度85%，2000小时）：黄变指数在0.06-0.30，透光率变化在0.1-1.0%。

有益效果

（1）本发明的太阳能电池封装胶膜耐老化，不易变黄，可延长太阳能电池的使用寿命；

（2）本发明的制备方法简单，成本低，生产效率高，可规模化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下述实施例中所用的POE的熔融流动指数为0.5-30g/10min，透光率≥90%。

实施例1

按质量份数计，在100份POE原料中加入5份极性树脂POE接枝马来酸酐共聚物、0.5份交联剂2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧）己烷、0.2份增粘剂乙烯基三乙氧基硅烷、0.1份抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.05份紫外光吸收剂气相二氧化硅和0.05份紫外光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在60℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-1。

实施例2

按质量份数计，在100份POE原料中加入10份极性树脂POE接枝马来酸酐共聚物、1.5份交联剂双（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、0.4份增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷、0.2份抗氧剂四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、0.2份紫外光吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和0.2份紫外光稳定剂3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在150℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-2。

实施例3

按质量份数计，在100份POE原料中加入50份极性树脂POE接枝丙烯酸共聚物、1.0份交联剂过氧化二苯甲酰（BPO）、0.6份增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.15份抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.15份紫外光吸收剂气相二氧化硅和0.15份紫外光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在120℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-3。

实施例4

按质量份数计，在100份POE原料中加入25份极性树脂聚乙烯-马来酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、1.0份交联剂过氧化二异丙苯（DCP）、0.3份增粘剂乙烯基三乙氧基硅烷、0.15份抗氧剂三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、0.15份紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和0.15份紫外光稳定剂三（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）亚磷酸酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在90℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-4。

实施例5

按质量份数计，在100份POE原料中加入30份极性树脂乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、1.0份交联剂三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯、0.4份增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷、0.15份抗氧剂β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯、0.05份紫外光吸收剂2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮和0.15份紫外光稳定剂双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在130℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-5。

实施例6

按质量份数计，在100份POE原料中加入40份极性树脂份POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、1.0份交联剂过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）、0.2份增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷、0.5份抗氧剂三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、0.10份紫外光吸收剂2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮和0.15份紫外光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯混合均匀后投入挤出机混炼，挤出机温度控制在90℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即制得厚度为0.5毫米的太阳能电池封装胶膜A-6。

表2实施例1-6中各实施例的组分配方（均为质量份）

Claims

1.一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其原料按质量份数包括：

POE：100份、

极性树脂：1-50份、

增粘剂：0.2-0.6份、

交联剂：0.1-2份、

抗氧剂：0.1-0.5份、

紫外光吸收剂：0.05-0.25、

紫外光稳定剂：0.05-0.25；

所述的POE的熔融流动指数为0.5-30g/10min，透光率≥90%；

所述的极性树脂为极性基团多元共聚功能树脂；所述的极性基团多元共聚功能树脂为乙烯-丙烯-马来酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-马来酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物中的一种或几种；

所述的增粘剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述的交联剂为2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧）己烷、1,1-（双过氧化叔丁基）3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯、过氧化二异丙苯、双（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化苯甲酸叔戊酯、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二（4-氯苯甲酰基）过氧化物、二（2,4-二氯苯甲酰基）过氧化物、二（4-甲基苯甲酰基）过氧化物、正丁基-4,4-二（叔丁基过氧化）戊酸酯、乙基-3,3-二（叔丁基过氧化）丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述的抗氧剂是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯，N,N′-1,6-亚己基二（3,5-二（1,1-二甲基乙基）-4-羟基苯丙酰胺），亚磷酸三（单壬基苯和二壬基苯混合酯）、1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-（1H,3H,5H）-三酮、2,2′-亚甲基-双-（4-乙基-6-叔丁基苯酚）、二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述的紫外光吸收剂是气相二氧化硅、水杨酸、N-（乙氧基羰基苯基）-N’-甲基-N’-苯基甲醚、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2-（2’-羟基-3’叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4,6-二叔戊基苯酚、2-（2’-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4,6-二叔丁基苯酚、2-（2H-苯丙苯并三唑-2-羟基）-4-（叔丁基-6-仲丁基）苯酚、2-（2’-羟基-5-叔辛基苯基）苯并三唑、2，（2H-苯并三唑-2-羟基）-4,6-二（1-甲基-1-苯基乙基）苯酚、2,2’-亚甲基双（6-（2H-苯并三唑-2-基）-4-（1,1,3,3-四甲基丁基））苯酚、2,2’-亚甲基双（6-（2H-苯并三唑-2-基）-6-十二烷基-4-甲基苯酚中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述的紫外光稳定剂是双（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、4-（甲基）丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶与α-烯类单体聚合得到的接枝共聚物、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三（1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）亚磷酸酯、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种粘结性POE太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括：

将原料混合均匀后投入挤出机中混炼，挤出机温度控制在50～200℃，将所得挤出物经流延、压延进行成膜，通过冷却、牵引进行整形，最后通过收卷工序即得。