CN103146315B - 高体积电阻率eva胶膜及其制备工艺 - Google Patents

高体积电阻率eva胶膜及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏组件的封装材料，具体是一种高体积电阻率EVA胶膜及其制备工艺。所述的EVA胶膜的成分及其重量含量为：82%～94%的EVA树脂、5%～15%的聚烯烃弹性体（POE）、0.1%～0.5%的耐紫外老化助剂、0.3%～1.5%的液态过氧化物交联剂和0.1%～1.0%液态硅烷偶联剂。本发明中的高体积电阻率EVA胶膜降低了VA含量，降低导电离子的产生，可提高电阻率。而聚烯烃弹性体在引发剂的作用下，易发生交联，且与EVA分子发生多处交联，交联密度高，分子链更牢固，自由体积更小，电阻率会提高，不容易导电，由于上述的原因，使得本发明EVA胶膜具有更高的体积电阻率，可达1×1015Ω·cm以上。

Description

高体积电阻率EVA胶膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种光伏组件的封装材料，具体是一种高体积电阻率EVA胶膜及其制备工艺。
背景技术
太阳能光伏组件是将太阳能转换为电能的装置，目前，国际上通行的光伏组件标准为国际电工委员会标准IEC61215：2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》和IEC61646:2008《薄膜地面光伏组件设计鉴定与定型》。但是，随着光伏组件科技的不断发展及使用中发现的一些问题，即组件长期在高电压作用下，使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池表面的钝化效果恶化，导致FF、Jsc、Voc降低，使组件性能低于设计标准。在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。鉴于目前光伏产业科学技术的发展和光伏电站对光伏组件要求的提高，光伏组件生产企业都对产品品质加严要求，把PID测试合格作为光伏组件合格的一项附加指标。关于造成PID测试不满足要求的原因，现在比较一致的认识如下：外部原因：在高温、潮湿和由于光伏逆变器阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退；内部原因：系统、组件和电池片三个方面均可以引起PID现象。在组件方面，采用性能好的封装材料是防止PID发生的途径之一，其中封装材料（一般为EVA胶膜）的体积电阻率希望不低于1×1015 Ω·cm。国外光伏组件生产，对于各种原材料的控制严格，不使用有缺陷的原材料，因此光伏组件的PID基本能满足要求。其中光伏组件用EVA胶膜无特殊要求，体积电阻率为1×1014 Ω·cm的EVA胶膜即可满足要求，但国外很多EVA胶膜的体积电阻率都达到1×1015 Ω·cm甚至更高。根据国内相关光伏组件生产企业反映的情况，采用单晶硅电池片生产的光伏组件，采用现有EVA胶膜可满足PID测试要求。采用多晶硅电池片生产的光伏组件，若多晶硅电池片质量好时，采用现有EVA胶膜也可满足PID测试要求，若采用质量差一些的多晶硅电池片，采用现有EVA胶膜不能满足PID测试要求，PID测试后光伏组件的发电功率降低很多，大大超过5%的限值。光伏组件价格不断降低已成为一种趋势，也是发展方向，只有这样才能降低光伏发电成本。虽然满足PID测试的解决方案很多，但光伏组件生产企业表示，相对于光伏组件的其他原材料，例如晶体硅电池片、钢化玻璃、背板等成本都较高，而以EVA胶膜的成本最低，他们向EVA胶膜提出要求，研制生产体积电阻率为1×1015 Ω·cm的EVA胶膜。纵观国内现有EVA胶膜，体积电阻率都比较低。例如目前正在报批的《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜》国家标准，规定EVA胶膜的体积电阻率不小于6×1013 Ω·cm，与1×1015 Ω·cm的要求相去甚远。因此，无论是满足顾客需求的角度来说，还是从太阳能光伏发电的发展来说，提高EVA胶膜的体积电阻率都是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高体积电阻率EVA胶膜。
为了实现上述目的，本发明公开了一种高体积电阻率EVA胶膜，其特征在于所述的EVA胶膜的成分及其重量含量为：
（1）82%～94%的EVA树脂，所述EVA树脂中VA含量为24%～28%，EVA树脂的熔体流动速率为 20g/10min～45g/10min；
（2）5%～15%的聚烯烃弹性体（POE），所述聚烯烃弹性体（POE）为乙烯和辛烯的高聚物，熔点80℃～90℃，熔体流动速率 20g/10min～45g/10min；
（3）0.1%～0.5%的耐紫外老化助剂，所述耐紫外老化助剂为二苯甲酮类或受阻胺类化合物，液体或熔点＜90℃的固体；
（4）0.3%～1.5%的液态过氧化物交联剂，电导率＜0.1μS/cm；
（5）0.1%～1.0%液态硅烷偶联剂，电导率＜0.1μS/cm。
所述的高体积电阻率EVA胶膜制备工艺，其特征在于制备工艺由以下步骤组成：（1）将所有聚烯烃弹性体与部分EVA树脂按1：0.5～1.5混炼，若有固体耐紫外老化助剂，也一起配合混炼，混炼后造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其他各种原料按比例混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
   本发明中的高体积电阻率EVA胶膜降低了VA含量，降低导电离子的产生，可提高电阻率。而聚烯烃弹性体不会产生导电离子，掺加聚烯烃弹性体使EVA树脂比例相对降低，从而进一步降低了产生导电离子的可能性；另一方面，聚烯烃弹性体在引发剂的作用下，易发生交联，且与EVA分子发生多处交联，交联密度高，分子链更牢固，自由体积更小，电阻率会提高，不容易导电，较高的交联密度是提高体积电阻率的关键；再则，由于交联密度大，分子耐老化性能大大提高，从而可以取消抗氧剂，实验发现，掺加抗氧剂会使体积电阻率降低。由于上述的原因，使得本发明EVA胶膜具有更高的体积电阻率，可达1×1015 Ω·cm以上。
下面将结合具体实施例作进一步详细说明。
具体实施方式
实例一
（1）配方
EVA树脂82%；聚烯烃弹性体（POE）15%；耐紫外老化助剂（二苯甲酮类）0.5%；交联剂1.5%；偶联剂1.0%。
（2）产品性能
体积电阻率：2.5×1015 Ω.cm；
击穿电压强度：31kV/mm；
透光率：91.5%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：65N/cm；
交联度：88%；
耐紫外老化（UV1000h，60℃）：黄变指数（ΔYI） 1.6；
耐湿热老化（RH85%，85℃，1000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.8。
产品符合光伏组件对高体积电阻率EVA胶膜要求。
实例二
（1）配方
EVA树脂89%；聚烯烃弹性体（POE）9.5%；耐紫外老化助剂（受阻胺类）0.3%；交联剂0.8%；偶联剂0.4%。
（2）产品性能
体积电阻率：1.1×1015 Ω.cm；
击穿电压强度：29kV/mm；
透光率：91.2%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：62N/cm；
交联度：85%；
耐紫外老化（UV1000h，60℃）：黄变指数（ΔYI） 1.3；
耐湿热老化（RH85%，85℃，1000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.7。
产品符合光伏组件对高体积电阻率EVA胶膜要求。
实例三
（1）配方
EVA树脂94%；聚烯烃弹性体（POE）5%；耐紫外老化助剂（二苯甲酮类）0.1%；交联剂0.8%；偶联剂0.1%。
（2）产品性能
体积电阻率：1.5×1015 Ω.cm；
击穿电压强度：30kV/mm；
透光率：91.2%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：52N/cm；
交联度：85%；
耐紫外老化（UV1000h，60℃）：黄变指数（ΔYI） 1.5；
耐湿热老化（RH85%，85℃，1000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.8。
产品符合光伏组件对高体积电阻率EVA胶膜要求。
实例四
（1）配方
EVA树脂85%；聚烯烃弹性体（POE）13.7%；耐紫外老化助剂（受阻胺类）0.5%；交联剂0.3%；偶联剂0.5%。
（2）产品性能
体积电阻率：2.0×1015 Ω.cm；
击穿电压强度：33kV/mm；
透光率：91.5%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：52N/cm；
交联度：83%；
耐紫外老化（UV1000h，60℃）：黄变指数（ΔYI） 1.0；
耐湿热老化（RH85%，85℃，1000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.2。
产品符合光伏组件对高体积电阻率EVA胶膜要求。
上述各具体实施例的制备工艺如下：
（1）先将所有聚烯烃弹性体与部分EVA树脂按1：（0.5～1.5）混炼，EVA树脂的熔体流动速率应为 20g/10min～45g/10min，所述聚烯烃弹性体（POE）为乙烯和辛烯的高聚物，熔点在80℃～90℃，熔体流动速率 20g/10min～45g/10min；若有固体耐紫外老化助剂，也一起配合混炼。混炼后造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其他各种原料按比例混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。

Claims (2)

1.一种高体积电阻率EVA胶膜，其特征在于所述的EVA胶膜的成分及其重量含量为：
（1）82%～94%的EVA树脂，所述EVA树脂中VA含量为24%～28%，EVA树脂的熔体流动速率为 20g/10min～45g/10min；
（2）5%～15%的聚烯烃弹性体，所述聚烯烃弹性体为乙烯和辛烯的高聚物，熔点80℃～90℃，熔体流动速率 20g/10min～45g/10min；
（3）0.1%～0.5%的耐紫外老化助剂，所述耐紫外老化助剂为二苯甲酮类或受阻胺类化合物，液体或熔点＜90℃的固体；
（4）0.3%～1.5%的液态过氧化物交联剂，电导率＜0.1μS/cm；
（5）0.1%～1.0%液态硅烷偶联剂，电导率＜0.1μS/cm。
2.一种权利要求1所述的高体积电阻率EVA胶膜制备工艺，其特征在于制备工艺由以下步骤组成：
（1）将所有聚烯烃弹性体与部分EVA树脂按1：0.5～1.5混炼，若有固体耐紫外老化助剂，也一起配合混炼，混炼后造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其他各种原料按比例混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
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