CN102994010A

CN102994010A - 一种eva热熔胶封装材料及其制备方法

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Publication number: CN102994010A
Application number: CN201210520114XA
Authority: CN
Inventors: 郭岳; 郜菁; 岑航; 路忠林; 张凤鸣
Original assignee: Tianwei New Energy Holdings Co Ltd
Current assignee: Tianwei New Energy Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种EVA热熔胶封装材料，包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂配置而成，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和经偶联剂处理的无机导热材料质量之和以100%计，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为40~80%，经偶联剂处理的无机导热材料的质量百分数为20~60%；交联剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1.5%，抗氧剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1%。本发明还公开了一种EVA热熔胶封装材料的制备方法。采用本发明的EVA热熔胶封装材料作为太阳能电池的封装材料时不仅能降低电池片发生隐裂的机率，而且能提高太阳能电池的光电转化效率。

Description

一种EVA热熔胶封装材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池封装用的EVA材料，具体是一种EVA热熔胶封装材料及其制备方法。

背景技术

EVA树脂（即乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）作为太阳能封装材料已被广泛使用。在太阳能电池封装过程中，EVA树脂对太阳能电池片起上盖下垫的作用，通过热层压，使EVA分别与玻璃、电池片和背板粘接在一起，对电池片起到支持、连接、保护作用。太阳能电池在工作时，由于强烈的太阳光照射，其温度上升很快，并长时间处于较高温度状态，但太阳能电池在高温下工作其光电转换效率会降低。

目前EVA作为太阳能封装材料只关注了其粘接性能和透光性能，没有关注其导热、散热和其热胀冷缩性能。由于EVA材料本身的热传导系数小，因此不利于电池片上的热量的传递，此外EVA材料热膨胀系数与电池片的热膨胀系数相差较大，因此在使用过程中由于白天和夜晚的交变温度下会产生较大的内应力，从而容易导致电池片开裂，进而使电池失效。

发明内容

本发明的目的在于解决现有EVA作为太阳能封装材料热传导系数小、与电池片的热膨胀系数相差较大的问题，提供了一种EVA热熔胶封装材料，其具有膨胀系数低和传热效率高的优点，进而使采用本发明封装的太阳能电池能尽快的把热量传递出去，并能避免电池片开裂。本发明还公开了制备上述EVA热熔胶封装材料的方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种EVA热熔胶封装材料，包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂配置而成，其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和经偶联剂处理的无机导热材料质量之和以100%计，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为40~80%，经偶联剂处理的无机导热材料的质量百分数为20~60%；交联剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1.5%，抗氧剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1%。

所述EVA热熔胶封装材料的配制原料还包括紫外光吸收剂，所述紫外光吸收剂的质量小于或等于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的1.5%。

所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯或2-（2’-羟基-5’叔辛基苯基）苯并三唑。

所述经偶联剂处理的无机导热材料为二氧化硅、玻璃纤维、氧化铝、氮化硼、氧化锌晶须、钛酸钾晶须中的一种或任意几种的混合物。

所述交联剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的任一种。

所述抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚、双[2-甲基-4,6-二（1,1-二甲基乙基）苯酚]磷酸乙基脂、硫代二丙酸硬脂酸脂、硫代二丙酸月桂酸脂中的任一种。

一种EVA热熔胶封装材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将无机导热材料用偶联剂进行表面处理；

步骤2、将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂混合均匀得到EVA热熔胶封装材料，其中，用于混合原料中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和经偶联剂处理的无机导热材料质量之和以100%计，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为40~80%，经偶联剂处理的无机导热材料的质量百分数为20~60%，交联剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1.5%，抗氧剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1%。若要制备混合均匀的颗粒状EVA热熔胶封装材料，需增加造粒步骤，该步骤是将混合均匀的原料经造粒机造粒。若要制备混合均匀的薄膜状EVA热熔胶封装材料需增加造粒和压片步骤，该步骤是将混合均匀的原料经挤出机挤出，然后通过辊压机压制成薄膜。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1、根据需处理的无机导热材料的质量量取所需使用的偶联剂的量，所需偶联剂的用量根据无机导热材料的比表面积和偶联剂的覆盖面积计算，计算公式为

Figure 201210520114X100002DEST_PATH_IMAGE001

，其中，m₁为所需偶联剂的质量，m₂为无机导热材料质量，s₂为无机导热材料的比表面积，S₁为偶联剂的覆盖面积；

步骤1.2、将步骤1.1中量取的无机导热材料用无水乙醇稀释，其中，偶联剂与无水乙醇的体积比为1：10～12；

步骤1.3、将步骤1.2稀释的偶联剂加入无机导热材料中，并在常温常压下混合均匀；

步骤1.4、将混合均匀后的偶联剂和无机导热材料在常压、温度为80~100℃条件下烘干得到经偶联剂表面处理的无机导热材料。

所述步骤2用于混合的原料还包括紫外光吸收剂，所述紫外光吸收剂的质量小于或等于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的1.5%。

所述步骤1中采用的偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、硫醇基丙基三甲氧基硅烷、硫醇基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙脂、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙脂中的任一种。本发明采用的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，这根据具体使用的无机导热材料的特点进行选择。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂配置而成，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有高的膨胀系数，无机导热材料的热膨胀系数低，高含量的无机导热材料添加到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中使得其膨胀系数降低；此外，无机导热材料的传热系数大，因此使得制备的EVA热熔胶封装材料的传热性能也提高，达到高传热。

（2）本发明为太阳能电池组件的封装提供一种具有低膨胀性能、高传热系数的EVA热熔胶封装材料，尤其用在电池片背面与TPT背板的粘接上，高传热系数的EVA利于电池片的热量通过背部接触的EVA传递到背板进而散发出去，从而降低工作过程中的电池片温度，提高其光电转化效率；其次，具有较低的膨胀系数的EVA，在热胀冷缩的过程中对电池片产生的内应力更小，从而能减小使用过程中电池片隐裂的发生机率，更加有利于对电池片的保护。

（3）本发明具有膨胀系数低和传热效率高的优点，本发明应用在太阳电池上时能有效地降低太阳能电池在冷热交替变化情况下引起的太阳能电池的隐裂产生机率，并能够使太阳能电池在使用的时候能尽快地把聚集的热量传递出去，从而能提高太阳能电池在高温环境下的转化效率。

（4）本发明的原料处理方便，制备方法简单，便于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例中配置EVA热熔胶封装材料的具体原料为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机导热材料为二氧化硅微粉、偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、交联剂为过氧化二异丙苯、紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯、抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂表面处理的二氧化硅微粉的质量和以100%计，本实施例中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为80%，经表面处理的二氧化硅微粉的质量分数为20%。

本实施例中制备EVA热熔胶封装材料的具体过程为：称取二氧化硅微粉1kg，量取氨丙基三甲氧基硅烷3g。首先将氨丙基三甲氧基硅烷用无水乙醇稀释，氨丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇的体积比为1：10，然后将稀释后的氨丙基三甲氧基硅烷加入到二氧化硅微粉中通过搅拌混合均匀，最后经烘箱烘干即得经表面处理的无机导热材料。称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4kg、经表面处理的二氧化硅微粉1kg、过氧化二异丙苯4g、间苯二酚单苯甲酸酯20g、6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚40g。将称取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、经表面处理后的二氧化硅微粉在常温常压下混合均匀，再将混合均匀的原料经挤出机在50℃~70℃之间挤出造粒即获得高传热、低膨胀的EVA热熔胶颗粒材料。

实施例2：

本实施例中配置EVA热熔胶封装材料的具体原料为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机导热材料为氧化铝微粉、偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙脂、交联剂为叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、紫外光吸收剂为2-（2’-羟基-5’叔辛基苯基）苯并三唑、抗氧剂为硫代二丙酸月桂酸脂。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂表面处理的氧化铝微粉的质量和以100%计，本实施例中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为60%，经表面处理的氧化铝微粉的质量分数为40%。

本实施例中制备EVA热熔胶封装材料的具体过程为：称取氧化铝微粉2kg，量取三异硬脂酰基钛酸异丙脂4g。首先将三异硬脂酰基钛酸异丙脂用无水乙醇稀释，三异硬脂酰基钛酸异丙脂与无水乙醇的体积比为1：10，然后将稀释后的三异硬脂酰基钛酸异丙脂加入到氧化铝微粉中通过搅拌混合均匀，最后经烘箱烘干即得经表面处理的无机导热材料。称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3kg、经表面处理的氧化铝微粉2kg、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯10g、2-（2’-羟基-5’叔辛基苯基）苯并三唑20g、硫代二丙酸月桂酸脂20g。将称取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、经表面处理的氧化铝微粉在常温常压下混合均匀，再将混合均匀的原料经挤出机在50℃~70℃之间挤出，挤出物经辊压机辊压成型即获得高传热、低膨胀的EVA热熔胶薄膜材料。

实施例3：

本实施例中配置EVA热熔胶封装材料的具体原料为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机导热材料为氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物、偶联剂为硫醇基三乙氧基硅烷、交联剂为叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯、抗氧剂为双[2-甲基-4,6-二（1,1-二甲基乙基）苯酚]磷酸乙基脂。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂表面处理的氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物的质量和以100%计，本实施例中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为60%，经表面处理的氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物的质量分数为40%。

本实施例中制备EVA热熔胶封装材料的具体过程为：称取氮化硼微粉1kg、二氧化硅微粉2kg，先将氮化硼微粉与二氧化硅微粉混合均与，量取硫醇基三乙氧基硅烷5g。首先将硫醇基三乙氧基硅烷用无水乙醇稀释，硫醇基三乙氧基硅烷与无水乙醇的体积比为1：10，将稀释后的硫醇基三乙氧基硅烷加入到混合均匀的氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物中，再通过搅拌混合均匀，然后经烘箱烘干即得经表面处理的无机导热材料。称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3kg、经表面处理的氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物2kg、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯45g、间苯二酚单苯甲酸酯10g、双[2-甲基-4,6-二（1,1-二甲基乙基）苯酚]磷酸乙基脂20g。将称取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、经表面处理后的氮化硼微粉和二氧化硅微粉的混合物在常温常压下混合均匀，经挤出机在50℃~70℃之间挤出，即获得高传热、低膨胀的EVA热熔胶颗粒。

实施例4：

本实施例中配置EVA热熔胶封装材料的具体原料为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机导热材料为玻璃纤维、偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、交联剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯、抗氧剂为硫代二丙酸硬脂酸脂。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂表面处理的玻璃纤维的质量和以100%计，本实施例中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为70%，经表面处理的玻璃纤维的质量分数为30%。

本实施例中制备EVA热熔胶封装材料的具体过程为：称取玻璃纤维1.5kg，量取氨丙基三甲氧基硅烷3.5g。首先将氨丙基三甲氧基硅烷用无水乙醇稀释，氨丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇的体积比为1：10，然后将稀释后的氨丙基三甲氧基硅烷加入到玻璃纤维中再通过搅拌混合均匀，最后经烘箱烘干即得经表面处理的无机导热材料。称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3.5kg、经表面处理的玻璃纤维1.5kg、过氧化苯甲酸叔丁酯5g、间苯二酚单苯甲酸酯10g、硫代二丙酸硬脂酸脂10g。将称取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、经表面处理后的玻璃纤维在常温常压下混合均匀，再将混合均匀的原料经挤出机在50℃~70℃之间挤出，即获得高传热、低膨胀的EVA热熔胶颗粒。

实施例5：

本实施例中配置EVA热熔胶封装材料的具体原料为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机导热材料为氧化锌晶须、偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙脂、交联剂为过氧化二异丙苯、抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂表面处理的氧化锌晶须的质量和以100%计，本实施例中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为60%，经表面处理的氧化锌晶须的质量分数为40%。

本实施例中制备EVA热熔胶封装材料的具体过程为：称取氧化锌晶须2kg，量取三异硬脂酰基钛酸异丙脂3.5g。首先将三异硬脂酰基钛酸异丙脂用无水乙醇稀释，三异硬脂酰基钛酸异丙脂与无水乙醇的体积比为1：10，然后将稀释后的三异硬脂酰基钛酸异丙脂加入到氧化锌晶须中再通过搅拌混合均匀，最后经烘箱烘干即得经表面处理的无机导热材料。称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3kg、经表面处理的氧化锌晶须2kg、过氧化二异丙苯5g、6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚20g。将称取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、抗氧剂、经表面处理后的氧化锌晶须在常温常压下混合均匀，再将混合均匀的原料经挤出机在50℃~70℃之间挤出，即获得高传热、低膨胀的EVA热熔胶颗粒。

如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims

1.一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂配置而成，其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和经偶联剂处理的无机导热材料质量之和以100%计，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为40~80%，经偶联剂处理的无机导热材料的质量百分数为20~60%；交联剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1.5%，抗氧剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1%。

2.根据权利要求1所述的一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，所述EVA热熔胶封装材料的配制原料还包括紫外光吸收剂，所述紫外光吸收剂的质量小于或等于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的1.5%。

3.根据权利要求2所述的一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯或2-（2’-羟基-5’叔辛基苯基）苯并三唑。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，所述经偶联剂处理的无机导热材料为二氧化硅、玻璃纤维、氧化铝、氮化硼、氧化锌晶须、钛酸钾晶须中的一种或任意几种的混合物。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的任一种。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的一种EVA热熔胶封装材料，其特征在于，所述抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚、双[2-甲基-4,6-二（1,1-二甲基乙基）苯酚]磷酸乙基脂、硫代二丙酸硬脂酸脂、硫代二丙酸月桂酸脂中的任一种。

7.一种EVA热熔胶封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将无机导热材料用偶联剂进行表面处理；

步骤2、将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、经偶联剂处理的无机导热材料、交联剂及抗氧剂混合均匀得到EVA热熔胶封装材料，其中，用于混合原料中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和经偶联剂处理的无机导热材料质量之和以100%计，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分数为40~80%，经偶联剂处理的无机导热材料的质量百分数为20~60%，交联剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1.5%，抗氧剂的质量为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的0.1~1%。

8.根据权利要求7所述的一种EVA热熔胶封装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

Figure 201210520114X100001DEST_PATH_IMAGE002

9.根据权利要求7所述的一种EVA热熔胶封装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2用于混合的原料还包括紫外光吸收剂，所述紫外光吸收剂的质量小于或等于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量的1.5%。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的一种EVA热熔胶封装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中采用的偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、硫醇基丙基三甲氧基硅烷、硫醇基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙脂、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙脂中的任一种。