CN103087642A - 太阳能电池封装胶膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池封装胶膜，其特征在于，按质量份计算，所述太阳能电池封装胶膜包括：100份的硅树脂、1.5-3份的增塑剂、1-3份的交联剂、0.5~1.1份的抗氧剂、0.5~1.5份的硅烷偶联剂、0.05~0.25份的光稳定剂以及0.1~0.5份的紫外光吸收剂。相对于现有技术，本发明的太阳能电池封装胶膜提高了折射率，相应入射到电池片上的光入射角也会变小，对应反射光以及漫反射光相应损失就变小；由于电池片栅线有一定的高度，电池片上光入射角越小对应栅线遮挡光区域越小，提高了电池片的有效使用面积；当光线从玻璃透射过太阳能电池封装胶膜后再从反光背板反射回的光反射角变小，光线直接反射到电池片的背面就会变少，光能的浪费变小。通过上述方式来提升了光电转换效率。

Description

太阳能电池封装胶膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池封装领域，尤其涉及一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法。

背景技术

当前，常规能源的持续使用带来了能源紧缺以及环境恶化等一系列经济和社会问题，一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而太阳能正是目前大规模利用的无污染的绿色能源，世界各国都在积极开发太阳能电池组件，而高转换效率、低成本是太阳能电池组件发展的主要趋势，也是技术研究者追求的目标。

传统的太阳能组件封装用的材料EVA的折射率比玻璃的折射率小，这样当太阳光从玻璃透射再经过EVA后折射角会相应的变大，从而引发下列问题：相应入射到电池片上的光入射角也会变大，对应反射光以及漫反射光相应损失就较多；由于电池片栅线有一定的高度，电池片上光入射角越大对应栅线遮挡光区域越大；当光线从玻璃透射过EVA后再从反光背板反射回的光反射角较大，有些光线直接反射到电池片的背面，导致光能的浪费。上述情形导致了电池片有效光的损失，以及太阳能组件转换效率的降低。

因此，有必要提出一种新的太阳电池封装胶膜来解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供可以改善光电转换效率的太阳电池封装胶膜。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能电池封装胶膜，按质量份计算，所述太阳能电池封装胶膜包括：

100份的硅树脂、1.5-3份的增塑剂、1-3份的交联剂、0.5~1.1份的抗氧剂、0.5~1.5份的硅烷偶联剂、0.05~0.25份的光稳定剂以及0.1~0.5份的紫外光吸收剂。

作为本发明的进一步改进，所述增塑剂包括MDT硅油。

作为本发明的进一步改进，所述交联剂包括2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、或1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、或叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯、或上述三种材料的任意组合。 

作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、或二硬脂基季戊四醇二亚磷酸脂、或[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、或β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、或亚磷酸三(单壬基苯和二壬基苯混合酯) 、或三（壬基苯基）亚磷酸脂、或上述六种材料的任意组合。 

作为本发明的进一步改进，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷、或3-氨丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三甲氧基硅烷、或上述五种材料的任意组合。

作为本发明的进一步改进，所述光稳定剂包括受阻胺类双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、或双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、或聚丁二酸（4羟基-2,2,6,6-四甲基-1哌啶乙醇脂）、或上述三种材料的任意组合。

作为本发明的进一步改进，所述紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、或2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、或气相二氧化硅、或间苯二酚单苯甲酸酯、或上述四种材料的任意组合。

作为本发明的进一步改进，按质量份计算，所述太阳能电池封装胶膜包括0.5-5份的二氧化钛。

作为本发明的进一步改进，所述二氧化钛为金红石型，其颗粒直径为10-500纳米。

本发明还提供了一种制备太阳能电池封装胶膜的方法，该方法包括如下步骤：

S1、提供前述发明内容所指的任意一项所述太阳能电池封装胶膜的原料；

S2、提供压延机，所述压延机具有送料箱、挤压槽以及压延滚筒，将充分混合的所述太阳能电池封装胶膜的原料放置入压延机的送料箱中；

S3、通过所述压延机的螺杆对原料进行加热和传送处理，所述螺杆加热温度设置为85~100度；

S4、将所述充分混合的太阳能电池封装胶膜的原料加热熔融并传送至挤压槽，调节挤压槽以控制所挤出液体的厚度为0.4~0.6毫米，所述挤压槽温度设置为85~100度；

S5、将挤压槽中挤出的液体传送至压延滚筒中，通过压延滚筒的压延以及压合处理获得半成品胶膜；

S6、将所述半成品胶膜依次通过风冷、自然冷却、1~3次牵引、裁切，获得太阳能电池封装胶膜。

与现有技术相比，本发明的太阳能电池封装胶膜提高了折射率，相应入射到电池片上的光入射角也会变小，对应反射光以及漫反射光相应损失就变小；由于电池片栅线有一定的高度，电池片上光入射角越小对应栅线遮挡光区域越小，提高了电池片的有效使用面积；当光线从玻璃透射过太阳能电池封装胶膜后再从反光背板反射回的光反射角变小，光线直接反射到电池片的背面就会变少，光能的浪费变小。通过上述方式来提升了光电转换效率。

附图说明

图1 为本发明的优选实施方式中太阳能组件主视图；

图2为太阳能组件采用现有技术EVA胶膜时入射光线照射到电池片上的光线折射示意图；

图3为太阳能组件采用本发明的太阳能电池封装胶膜时入射光线照射到电池片上光线折射示意图；

图4为太阳能组件采用现有技术EVA胶膜时入射光线照射到反光背板再反射回玻璃电池片上的光线折射示意图；

图5为太阳能组件采用本发明的太阳能电池封装胶膜时入射光线照射到反光背板再反射回玻璃电池片上的光线折射示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明所提供的太阳能电池封装胶膜2，按质量份计算，100份的硅树脂、对应需要0.5~2份的增塑剂、0.4~1.1份的交联剂、0.05~0.25份的光稳定剂、0.1~0.5份的紫外光吸收剂、0.5~1.5份的硅烷偶联剂、0.5~1.1份的抗氧剂。

本发明的实施例中，所述增塑剂包括MDT硅油。

通过添加所述增塑剂，可以使制备的太阳能电池封装胶膜2柔韧性增强，容易加工。

本发明的实施例中，所述交联剂包括2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、或1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、或叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯、或上述三种材料的任意组合。

通过添加所述交联剂，提高了所述太阳能电池封装胶膜2结构的稳定性，达到提高交联效果的目的。

本发明的实施例中，所述光稳定剂包括受阻胺类双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、或双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、或聚丁二酸（4羟基-2,2,6,6-四甲基-1哌啶乙醇脂）、或上述三种材料的任意组合。

本发明的实施例中，所述紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、或2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、或气相二氧化硅、或间苯二酚单苯甲酸酯、或上述四种材料的任意组合。

通过添加所述光稳定剂配合紫外光吸收剂，可以起到单一使用紫外光吸收剂无法达到的最佳效果，有效地防止太阳能电池封装胶膜2的黄变和阻滞物理性能的损失，抑制或减弱光降解作用，提高太阳能电池封装胶膜2的耐光老化性能。

本发明的实施例中，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷、或3-氨丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三甲氧基硅烷、或上述五种材料的任意组合。

通过添加所述硅烷偶联剂可以使太阳能电池封装胶膜2组件材料与玻璃、电池片、含氟材料等形成良好的结合，具有优异的粘接强度和耐水、耐候性能。

本发明的实施例中，所述抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、或二硬脂基季戊四醇二亚磷酸脂、或[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、或β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、或亚磷酸三(单壬基苯和二壬基苯混合酯) 、或三（壬基苯基）亚磷酸脂、或上述六种材料的任意组合。

通过添加所述抗氧剂可以有效的抑制或者延缓太阳能电池封装胶膜2在空气中热氧化，确保所述太阳能电池封装胶膜2的纯度。

本发明所提供的太阳能电池封装胶膜2，还包括0.5-5份的二氧化钛，优选的，所述的二氧化钛为金红石型，颗粒直径为10-500纳米之间。

通过添加所述二氧化钛，由于二氧化钛的禁带宽度较大，有两个优点：一是对紫外光能产生本征吸收，所以对紫外光吸收效果较好，二是在材料透光率一定的情况下，加入二氧化钛能增强入射光线的反射，从而提高了从玻璃表面反射回来的有效光，进一步提高了太阳能电池的光电转换效率。

本发明还提供了一种制备所述太阳能电池封装胶膜2的方法，该方法包括如下步骤：

S1、提供前述实施方式中所述太阳能电池封装胶膜2的原料；

S2、提供压延机，所述压延机具有送料箱、挤压槽以及压延滚筒，将充分混合的所述太阳能电池封装胶膜的原料放置入压延机的送料箱中；

S3、通过所述压延机的螺杆对原料进行加热和传送处理，所述螺杆加热温度设置为85~100度；

S4、将所述充分混合的太阳能电池封装胶膜的原料加热熔融并传送至挤压槽，调节挤压槽以控制所挤出液体的厚度为0.4~0.6毫米，所述挤压槽温度设置为85~100度；

S5、将挤压槽中挤出的液体传送至压延滚筒中，通过压延滚筒的压延以及压合处理获得半成品胶膜；

S6、将所述半成品胶膜依次通过风冷、自然冷却、1~3次牵引、裁切，获得太阳能电池封装胶膜2。

其中，所述S3步骤中，优选地，所述螺杆长度设置为1.5~2米。

参图1所示，太阳电池组件10包括玻璃板1；电池片3；围于所述电池片3周侧的太阳能电池封装胶膜2，该太阳能电池封装胶膜2采用上述制备方法制得；包围所述前述玻璃板1、太阳能电池封装胶膜2以及电池片3的边框；其中各个分离的电池片3之间采用汇流条6相连接以形成规模化。

参图2与图3所示，太阳电池组件在采用本发明中的太阳能电池封装胶膜2作为封装材料，相同角度的入射光经过玻璃板1与太阳能电池封装胶膜2之后照射到电池片3上，其入射角相对于现有的EVA材料有明显的减小，由于光线的全反射原理，对应的反射光以及漫反射光相应损失就变小；同时由于电池片3具有栅线，并且所述栅线具有一定的高度，电池片3上光入射角越小对应栅线遮挡光区域越小，提高了电池片的有效使用面积，一定程度可以提高太阳电池组件的光电转换效率。

参图4与图5所示，太阳能组件采用本发明的太阳能电池封装胶膜2时入射光线照射到反光背板4时的入射角相对于采用现有的EVA材料时更小，针对间距固定的电池片之间，入射角更小，光线直接反射到电池片的背面就会变少，使得光能的浪费变小，光线经过反光背板4的反射之后再经过玻璃板1的反射再次回到电池片上，使得光能被吸收，不被浪费。因而一定程度可以提高太阳电池组件的光电转换效率。

综上，本发明的太阳能电池封装胶膜通过对材料以及相关材料配比的调整从而提高了折射率，相应入射到电池片上的光入射角也会变小，对应反射光以及漫反射光相应损失就变小；由于电池片栅线有一定的高度，电池片上光入射角越小对应栅线遮挡光区域越小，提高了电池片的有效使用面积；当光线从玻璃透射过太阳能电池封装胶膜后再从反光背板反射回的光反射角变小，光线直接反射到电池片的背面就会变少，光能的浪费变小。通过上述方式来提升了光电转换效率。通过对传统硅树脂的接枝共聚改性，改良了硅树脂的物理性能，例如封装性能，成膜性能，粘接性能、玻璃化温度、熔融温度等，使得实用性大大增加。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池封装胶膜，其特征在于，按质量份计算，所述太阳能电池封装胶膜包括：

100份的硅树脂、1.5-3份的增塑剂、1-3份的交联剂、0.5~1.1份的抗氧剂、0.5~1.5份的硅烷偶联剂、0.05~0.25份的光稳定剂以及0.1~0.5份的紫外光吸收剂。

2.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述增塑剂包括MDT硅油。

3.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述交联剂包括2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、或1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、或叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯、或上述三种材料的任意组合。

4.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、或二硬脂基季戊四醇二亚磷酸脂、或[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、或β-(4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、或亚磷酸三(单壬基苯和二壬基苯混合酯) 、或三（壬基苯基）亚磷酸脂、或上述六种材料的任意组合。

5.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷、或3-氨丙基三甲氧基硅烷、或乙烯基三甲氧基硅烷、或上述五种材料的任意组合。

6.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述光稳定剂包括受阻胺类双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、或双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、或聚丁二酸（4羟基-2,2,6,6-四甲基-1哌啶乙醇脂）、或上述三种材料的任意组合。

7.如权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述紫外光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、或2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚、或气相二氧化硅、或间苯二酚单苯甲酸酯、或上述四种材料的任意组合。

8.如权利要求1至7项中任意一项所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：按质量份计算，所述太阳能电池封装胶膜包括0.5-5份的二氧化钛。

9.如权利要求8所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述二氧化钛为金红石型，其颗粒直径为10-500纳米。

10.一种制备太阳能电池封装胶膜的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

S1、提供权利要求1至9中任意一项所述太阳能电池封装胶膜的原料；

S2、提供压延机，所述压延机具有送料箱、挤压槽以及压延滚筒，将充分混合的所述太阳能电池封装胶膜的原料放置入压延机的送料箱中；

S3、通过所述压延机的螺杆对原料进行加热和传送处理，所述螺杆加热温度设置为85~100度；

S4、将所述充分混合的太阳能电池封装胶膜的原料加热熔融并传送至挤压槽，调节挤压槽以控制所挤出液体的厚度为0.4~0.6毫米，所述挤压槽温度设置为85~100度；

S5、将挤压槽中挤出的液体传送至压延滚筒中，通过压延滚筒的压延以及压合处理获得半成品胶膜；

S6、将所述半成品胶膜依次通过风冷、自然冷却、1~3次牵引、裁切，获得太阳能电池封装胶膜。

Images