CN103131075A

CN103131075A - 用于太阳能电池组件封装的黑色eva材料

Info

Publication number: CN103131075A
Application number: CN2012105903015A
Authority: CN
Inventors: 赵世界; 韩鹏; 唐铭徽
Original assignee: JIANGSU SVECK NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGSU SVECK NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明公开了一种用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，是在常规EVA膜产品的组分中添加0.5%-5%的绝缘性碳黑。本发明制备的黑色EVA可以应用于电池表面、双面玻璃组件等，具有更优异的体积电阻率。

Description

用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，应用于太阳能行业，特别适用于太阳能电池组件的封装。

背景技术

21世纪，随着全球人口的日益增长，以化石燃料为主的能源消耗不断上升，大气中CO₂的含量急剧上升，造成了严重的温室效应，进而引发气候反常，灾难频发，严重威胁到了人类的生存环境及社会发展。因此世界范围内对利用清洁能源的要求十分迫切。另一方面，化石燃料属不可再生能源，地球储量十分有限，据估计，石油只能维持50-80年，煤炭也只能维持200-300年，在不久的未来就会出现能源枯竭的危机。因此，开发新能源迫在眉睫。

太阳能是已知的最原始的能源，所有化石燃料能源、风能、水能、海洋能及生物质能都来源于太阳能。太阳能是一种洁净能源，其开发和利用时几乎不产生任何污染，加之其储量的近似无限性，是人类理想的替代能源。为了充分有效利用太阳能，人们发明了多种太阳能材料。按性能和用途上大致上可分为光电转换材料、光热转换材料、光化学能转换材料及光能调控变色材料。目前人们日常生活及生产过程中用的最广泛的就是光电及光热转换材料。

太阳能光电转换材料即太阳能电池以半导体材料为基础，利用光伏效应把太阳辐射能转化为电能。太阳能电池组件的结构从上到下大体上可分为5层，分别为玻璃、高分子封装胶、半导体电池片、高分子封装胶及高分子背材。在室外恶劣的气候环境中，高分子封装胶会很快老化变黄，甚至脱胶龟裂，使电池组件破裂受到气候侵蚀，进而使电池组件的光电转换效率大大下降或者是短路损坏而失效。因此，为了提高太阳能电池的使用效率及寿命，太阳能电池组件的高分子封装胶材料是太阳能光利用不可忽视的部件。经过人们的长期的实践及研究，乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(EVA)成为了太阳能电池组件封装材料的首选。用EVA封装的太阳能电池组件具有高透光性、粘接强度强、绝缘性高及热稳定性好等优点。但是，随着太阳能电池组件用途的日益广泛，太阳能电池组件用于建筑上需求颜色的多样性及双玻组件的提出，普通白色半透明EVA膜封装的太能组件已经无法满足市场的需要。

发明内容

本发明提供一种用于太阳能电池组件组装的黑色EVA材料，产品具有更加优异的体积电阻率和交联度，通用性广泛。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，是在常规EVA膜产品的组分中添加0.5%-5%的绝缘性碳黑；

所述常规EVA膜是由以下质量分数组分组成的：90%～97%改性黑色EVA、1%～5%交联剂、0.5%～3%的硅烷偶联剂、0.1%～0.4%的抗氧剂、0.1%～0.3%的紫外光吸收剂和0.05%～0.15%的紫外光稳定剂。

所述的改性黑色EVA为乙烯含量在85%～99%之间，所述改性黑色EVA为乙烯-丙烯共聚物、丁烯改性聚乙烯、辛烯改姓聚乙烯、己烯改性聚乙烯中的一种或几种混合。

所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，其中交联固化剂包括有机过氧化物和偶氮化合物，其中有机过氧化物包括：过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、苯二乙烯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二烯丙酯中的一种。

所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷中的一种或几种混合。

所述抗氧剂为四[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）丙酸正十八碳醇酯中的一种。

所述紫外光吸收剂和紫外光稳定剂选自下列物质：双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚（1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）丁二酸酯、聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]｝、聚丁二酸（4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇）酯、聚-{[6-[（1,1,3,3,-四甲基丁基）-胺基]1,3,5,-三嗪-2,4-二基][（2,2,6,6-四甲基哌啶基）-亚胺基]-1,6-己烷二基-[（2,2,6,6-四甲基哌啶基）-亚胺基]}、2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-（2-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑中的两种或两种以上混合。

本发明的有益效果为：

与普通EVA膜相比，黑色EVA膜具有以下优点：

1.导热性更加优异，黑色EVA由于加入了碳黑的存在，在层压加热固化过程中，整块膜的温度差异小，使其交联更加完全且材质分布更加均匀

2.体积电阻率高。众所周知，在一种介质中填充另外一种绝缘性物质时，能有效提高此介质的抗电击穿能力，即体积电阻率大幅增大。

3.黑色EVA储存更加方便，黑色EVA由于其不透光性，在收成卷储存时，只需对外层进行相应保护，里层的膜不会因为光照而发生某些助剂分解导致变质。

与普通EVA做成的太阳能电池组件相比，黑色EVA做成组件后具备以下优点：

1.黑色EVA膜做成太阳能电池组件时，由于靠近背材那面用的是黑色EVA膜，故太阳能电池组件基本与环境协调一致，底面不反光，具备更加优异的光电转变效率。

2.黑色EVA膜可用于做双面玻璃的太阳能电池组件，而普通EVA膜则不具备这一功能。在双面玻璃太阳能电池组件的应用过程中，电池片正面用普通EVA，背面则用黑色EVA膜，这样就可以达到双面玻璃太阳能电池组件的效果。

3.在常规太阳能电池组件生产过程中，黑色EVA膜可以取代黑色背材。在保证同等性能的前提下，黑色EVA膜与普通背材搭配的价格相对比普通EVA膜与黑色背材搭配的价格低。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

单层0.5mm厚度黑色EVA胶膜包括：以质量分数计96％的辛烯改性聚乙烯、2.65%的乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、0.1%的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.25%的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；

添加碳黑：在上述组分中添加质量分数是组分总和的0.5%的绝缘碳黑，混合搅拌；

挤出工艺：螺杆转速85转/分钟，四段加热区温度分别为125℃、125℃、125℃、135℃，然后在机头处流延成膜。

实施例2

单层0.5mm厚度黑色EVA胶膜包括：以质量分数计94%的乙烯-丙烯共聚物、1.5%的3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中、0.5%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2.65%的乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、0.1%的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.25%的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；

添加碳黑：在上述组分中添加质量分数是组分总和的2%的绝缘碳黑，混合搅拌；

挤出工艺：螺杆转速85转/分钟，四段加热区温度分别为115℃、115℃、115℃、120℃，然后在机头处流延成膜。

实施例3

单层0.5mm厚度黑色EVA胶膜包括：以质量分数计94%的丁烯改性乙烯、1.5%的3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中、0.5%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2%的乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、0.2%的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3%的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；

添加碳黑：在上述组分中添加质量分数是组分总和的3%的绝缘碳黑，混合搅拌；

实施例4

添加碳黑：在上述组分中添加质量分数是组分总和的5%的绝缘碳黑，混合搅拌；

Claims

1.一种用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于是在常规EVA膜产品的组分中添加质量分数为组分总量0.5%-5%的绝缘性碳黑；

2.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述添加的绝缘性碳黑为2%。

3.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述的改性黑色EVA为乙烯含量在85%～99%之间，所述改性黑色EVA为乙烯-丙烯共聚物、丁烯改性聚乙烯、辛烯改姓聚乙烯、己烯改性聚乙烯中的一种或几种混合。

4.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，其中交联固化剂包括有机过氧化物和偶氮化合物，其中有机过氧化物包括：过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、苯二乙烯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二烯丙酯中的一种。

5.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷中的一种或几种混合。

6.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述抗氧剂为四[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）丙酸正十八碳醇酯中的一种。

7.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件封装的黑色EVA材料，其特征在于所述紫外光吸收剂和紫外光稳定剂选自下列物质：双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚（1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）丁二酸酯、聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]｝、聚丁二酸（4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇）酯、聚-{[6-[（1,1,3,3,-四甲基丁基）-胺基]1,3,5,-三嗪-2,4-二基][（2,2,6,6-四甲基哌啶基）-亚胺基]-1,6-己烷二基-[（2,2,6,6-四甲基哌啶基）-亚胺基]}、2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-（2-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑中的两种或两种以上混合。