CN102863918A - 一种高效率太阳能封装胶膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效率太阳能封装胶膜，本发明包括上层胶膜和下层胶膜，所述的上层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份、硅烷偶联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份；所述的下层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份；所述的下层胶膜按质量份还包括钛白粉、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、氧化铁和炭黑中的一种或者几种。本发明不仅具有优越的反射太阳光的能力，而且还能有效地阻挡太阳光中的紫外线，即提高了太阳能组件的光电转换效率，又降低了太阳能组件的成本、提高了太阳能组件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能封装胶膜，特别涉及一种由上层胶膜和下层胶膜组成的光电转换效率高的太阳能封装胶膜。
背景技术
太阳能是代替日益枯竭的石油能源的优秀选择。近年来，晶硅太阳能电池受到了极大的关注和发展。典型的晶硅太阳能电池组件的主体是一个多层材料的层压件，该层压件的结构从上（面向阳光）而下依次是一层玻璃、一层封装胶膜、一层太阳能电池片、一层封装胶膜和一层背板。在目前商业用晶硅太阳能组件中，封装胶膜主要使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（以下称EVA）材料，而且上、下两层封装胶膜相同。现有的太阳能电池组件光电转换效率较不理想，而且由于现有的封装胶膜阻挡紫外线、反射太阳光的功能较差，因此为了防止背板快速老化，需要在背板上设置一阻挡紫外线的复合或涂覆膜，所述的复合或涂覆膜主要包括氟膜/聚酯膜/氟膜的三层复合或涂覆膜、氟膜/聚酯膜/非氟膜的三层复合或涂覆膜。但是，复合或涂覆膜虽然能够起到阻挡紫外线的作用，但在紫外光的照射下，降解很快，复合或涂覆膜的降解使背板的性能急剧下降而增大组件失效的风险。而且该复合或涂覆膜的设置也提高了太阳能电池组件的成本，使用效果并不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效率太阳能封装胶膜。本发明不仅具有优越的反射太阳光的能力，而且还能有效地阻挡太阳光中的紫外线，即提高了太阳能组件的光电转换效率，又能降低太阳能组件的成本、提高太阳能组件的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种高效率太阳能封装胶膜，包括上层胶膜和下层胶膜，所述的上层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份、硅烷偶联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份制成；所述的下层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份；所述的下层胶膜按质量份还包括5-10份添加剂，添加剂为钛白粉、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、氧化铁或炭黑中的一种或者几种。
上述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的添加剂为8份，且包括钛白粉6份和氧化锌2份。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的上层胶膜的厚度为10-500μm，所述的下层胶膜的厚度为20- 500μm。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的上层胶膜的厚度为100μm，所述的下层胶膜的厚度为450μm。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的过氧化物采用过氧化叔丁基-2-乙基己酸酯、3-2-叔丁基过氧化物、过氧化叔二异丙苯、2,5-二过氧化氢、过氧化叔丁基苯甲酸酯、过氧化叔丁基-3,3,5-三甲基环己酸酯、过氧化叔丁基月桂酸酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯或者过氧化4-甲基苯甲酰。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的助交联剂采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N-N-间苯基双马来酰亚胺、1,2-聚丁二烯、二烯丙基邻苯二酸酯、三烯丙基异氰酸酯或三烯丙基氰酸酯。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的硅烷偶联剂采用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、β-（3,4-乙氧基环己烷）乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或者γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，所述的稳定性助剂按质量份包括0.05-1份的光稳定剂和0.05-1份的抗氧剂；所述的光稳定剂采用双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯、聚丁二酸（4羟基-2,2,6,6，-四甲基-1哌啶乙醇酯）、双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯、聚（叔丁基戊酸-N-烷基-2,2,6,6，-四甲基哌啶酯）和N,N-双（2,2,6,6-四甲基-哌啶基）-1,6，己二胺中的一种或几种；所述的抗氧剂采用四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(单壬基苯和二壬基苯混合酯)、季戊四醇双亚磷酸二异癸酯、季戊四醇双亚磷酸（十八）酯和2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚中的一种或者几种。
前述的高效率太阳能封装胶膜中，包括上层胶膜和下层胶膜，上层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂1份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份；下层按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、钛白粉6份、氧化锌2份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份。
本发明的有益效果：本发明固定于太阳能电池片与背板之间，且包括上层胶膜和下层胶膜，上层胶膜具有优越的透光性，可以有效地使，而靠近背板的一层（以下称下层）能够阻挡紫外线和反射太阳光，采用本发明的太阳能组件不仅提高了光电转换效率，而且避免了紫外线和太阳光对背板的损害、延长了使用寿命。另外，由于本发明可以阻挡紫外线和反射太阳光，因此，采用本发明的组件对于背板的要求大为降低，适于本发明的太阳能背板的结构可以是但不限于：氟膜/PET的氟膜两层复合或涂覆膜、氟膜/聚酯膜/氟膜的三层复合或涂覆膜或者是氟膜/聚酯膜/非氟膜的三层复合或涂覆膜。对本发明有利的是，太阳能背板采用氟膜/PET的氟膜两层复合或涂覆膜，采用上述可靠但耐紫外老化相对较弱的便宜背板，既提高了组件可靠性、又降低了组件的成本。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1：一种高效率太阳能封装胶膜，包括上层胶膜和下层胶膜，上层胶膜的厚度为200μm，下层胶膜厚度300μm。其中上层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯，氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂1份和稳定性助剂0.5份，该上层胶膜根据需要可以进一步包括本领域的一种或多种常规添加剂，该常规添加剂包括但不限于加工性助剂和阻燃剂。下层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1份、钛白粉10份和稳定性助剂1份，该下层胶膜根据需要可以进一步包括本领域的一种或多种常规添加剂，该常规添加剂包括但不限于加工性助剂和阻燃剂。本发明的制备工艺可采用本领域常规EVA太阳能封装胶膜的制备方法。
上述实施例中，所述的EVA树脂是指VA含量为33%的EVA树脂。所述的过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯作为交联剂，且可采用浙江上虞绍风化工有限公司生产的过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯。所述的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为助交联剂，且可采用上海方锐达化学品有限公司生产的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂，且可采用南京向前化工有限公司生产的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂。所述的钛白粉作为紫外线吸引剂，且可采用杜邦TS6200。所述的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯作为稳定性助剂中的光稳定剂，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯作为稳定性助剂中的抗氧剂。本发明的制备工艺可采用本领域常规EVA太阳能封装胶膜的制备方法。
实施例2：一种高效率太阳能封装胶膜，包括上层胶膜和下层胶膜，上层胶膜的厚度为100μm，下层胶膜厚度450μm。其中上层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂0.8份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份，该上层胶膜根据需要可以进一步包括本领域的一种或多种常规添加剂，该常规添加剂包括但不限于加工性助剂和阻燃剂。下层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、钛白粉6份、氧化锌2份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份。该下层胶膜根据需要可以进一步包括本领域的一种或多种常规添加剂，该常规添加剂包括但不限于加工性助剂和阻燃剂。
上述实施例中，所述的EVA树脂是指VA含量为33%的EVA树脂。所述的过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯作为过氧化物，且可采用浙江上虞绍风化工有限公司生产的过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯。所述的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为助交联剂，且可采用上海方锐达化学品有限公司生产的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂，且可采用南京向前化工有限公司生产的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂。所述的钛白粉作为紫外线吸引剂，且可采用杜邦TS6200。所述的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯作为稳定性助剂中的光稳定剂，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯作为稳定性助剂中的抗氧剂。
申请人对实施例1的太阳能封装胶膜（以下称为EVA胶膜A）、实施例2的太阳能封装胶膜（以下称为EVA胶膜B）与现有的常规太阳能封装胶膜（以下称为EVA胶膜C）制作的太阳能组件的性能作为对比试验。现有的常规太阳能封装胶膜厚度为500μm，该太阳能封装胶膜按质量份主要包括VA含量为33%的EVA树脂（阿珂玛）100份、交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯（浙江上虞绍风化工有限公司）1.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(南京向前化工有限公司)1份和稳定性助剂0.5份。
性能对比试验如下：
1、使用氟膜/PET两层复合背板，按EVA胶膜C/电池片/EVA胶膜A/背板进行层压，制作组件E；
2.使用氟膜/PET两层复合背板，按EVA胶膜C/电池片/EVA胶膜B/背板进行层压，制作组件F；
3.使用氟膜/PET两层复合背板，按EVA胶膜C/电池片/EVA胶膜C/背板进行层压，制作组件G；
4.对三组组件分别测试光电转换效率；
5.测试耐紫外光辐照性能；按照国际电工委员会标准IEC61345 规定要求进行紫外辐照老化测试。试验条件为：试样表面温度60±5℃，波长为200-400nm 范围，辐照强度为15KW·h/m。
6.耐湿热老化性能；按GB/T2423.3 进行湿热老化试验。试验条件：试样表面温度为85 ℃，相对湿度85％，试验时间2000 小时。
7.测试紫外老化和湿热老化前后无电池片遮盖处背板老化情况（观察颜色及对背板进行对折分析）。
测试结果如下：
以上实验结果表明，实施例1和实施例2描述的太阳能封装胶膜制得的太阳能组件与有用常规的太阳能封装胶膜制的太阳能组件相比，因其反射率更高而具有更高的光电转换效率，同时具有很好的耐老化性能，尤其是紫外老化方面可以更有效的保护背板免受紫外光照射而老化，因而可以使用价格更为低廉的PET背板或氟膜/PET两层复合背板从而降低太阳能电池组件的成本。
Claims (9)
1.一种高效率太阳能封装胶膜，其特征在于：包括上层胶膜和下层胶膜，所述的上层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份、硅烷偶联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份制成；所述的下层胶膜按质量份主要采用EVA树脂100份、过氧化物0.1-10份、助交联剂0.1-5份和稳定性助剂0.1-15份；所述的下层胶膜按质量份还包括5-10份添加剂，添加剂为钛白粉、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、氧化铁或炭黑中的一种或者几种。
2.根据权利要求1所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于：所述的添加剂为8份，且包括钛白粉6份和氧化锌2份。
3.根据权利要求1或2所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于：所述的上层胶膜的厚度为10-500μm，所述的下层胶膜的厚度为20- 500μm。
4.根据权利要求3所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，所述的上层胶膜的厚度为100μm，所述的下层胶膜的厚度为450μm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，所述的过氧化物采用过氧化叔丁基-2-乙基己酸酯、3-2-叔丁基过氧化物、过氧化叔二异丙苯、2,5-二过氧化氢、过氧化叔丁基苯甲酸酯、过氧化叔丁基-3,3,5-三甲基环己酸酯、过氧化叔丁基月桂酸酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯或者过氧化4-甲基苯甲酰。
6.根据权利要求1至4任一项所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，所述的助交联剂采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N-N-间苯基双马来酰亚胺、1,2-聚丁二烯、二烯丙基邻苯二酸酯、三烯丙基异氰酸酯或三烯丙基氰酸酯。
7.根据权利要求1至4任一项所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，所述的硅烷偶联剂采用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、β-（3,4-乙氧基环己烷）乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或者γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1至4任一项所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，所述的稳定性助剂按质量份包括0.05-1份的光稳定剂和0.05-1份的抗氧剂；所述的光稳定剂采用双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯、聚丁二酸（4羟基-2,2,6,6，-四甲基-1哌啶乙醇酯）、双（1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯、聚（叔丁基戊酸-N-烷基-2,2,6,6，-四甲基哌啶酯）和N,N-双（2,2,6,6-四甲基-哌啶基）-1,6，己二胺中的一种或几种；所述的抗氧剂采用四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(单壬基苯和二壬基苯混合酯)、季戊四醇双亚磷酸二异癸酯、季戊四醇双亚磷酸（十八）酯和2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚中的一种或者几种。
9.根据权利要求1至8任一项所述的高效率太阳能封装胶膜，其特征在于，包括上层胶膜和下层胶膜，上层胶膜按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂1份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份；下层按质量份主要包括EVA树脂100份、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、钛白粉6份、氧化锌2份、双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯0.8份和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.8份。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Tonglu County, Hangzhou Economic Development Zone, Zhejiang province 311500 City Chu Road No. 298 Patentee after: HANGZHOU SUOKANGBO ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: Tonglu County, Hangzhou Economic Development Zone, Zhejiang province 311500 City Chu Road No. 298 Patentee before: Hangzhou Suokangbo Energy Technology Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high-efficiency solar encapsulation film Effective date of registration: 20220826 Granted publication date: 20140730 Pledgee: Zhejiang Tonglu Hengfeng village bank Limited by Share Ltd. Pledgor: HANGZHOU SUOKANGBO ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022330001913 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |