CN103173145B - 双玻太阳能组件封装专用eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜及其制备方法,双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜是由以质量百分数计的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物70-90%、乙烯-辛烯共聚物5-20%、聚乙烯2-10%、引发剂0.1-1.0%、抗氧剂0.1-1.5%、紫外吸收剂0.1-1.0%、光稳定剂0.05-1.0%、增粘剂0.5-1.5%经过经接枝预处理再流延成型。本发明具有优异的抗冲模量水汽阻隔效果,以及较低的流动性,应用在双玻太阳能光伏组件的封装,避免了双玻组件出现气泡、移位等缺陷,满足双玻组件落球冲击测试的性能要求;另外本发明的制备方法工艺简单,生产高效,能耗低,组件封装后冷却快,降低了产品成本。

Description

双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及到一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜及其制备方法,其应用于制备太阳能电池组件封装胶膜以及封装双玻太阳能光伏组件,包括薄膜电池双玻组件及晶硅电池双玻组件。
背景技术
太阳能光伏建筑一体化(BIPV)是利用建筑体进行发电的,故对建筑安全有严格的要求,一般采用由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层的双玻太阳能组件。双玻璃光伏组件由以下几部分组成:(1)两片玻璃必须是钢化安全玻璃,向光的一面必须是超白玻璃;(2)电池片:单晶硅、多晶硅、非晶硅的均可;(3)复合层:可以是聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)复合层,也可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物膜(EVA)复合层。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜是双玻太阳能组件常用的一种封装胶膜。使用PVB胶膜进行封装,首先必须在层压机上将电池片与玻璃固定,此时的组件样品不易冷却使其透明,需二次加热再冷却,故使用高压釜高温高压再次封装,取出后冷却速度缓慢,整个封装流程复杂,操作繁琐,封装时间一般在一个半小时以上,大大影响封装效率;另外,PVB树脂的价格比EVA树脂高,故使用PVB胶膜封装双玻太阳能组件存在成本较高且封装效率低等问题。
常规晶硅组件使用的EVA胶膜因流动性较大,用于双玻太阳能组件封装易出现电池片或汇流带移位、组件边角气泡、溢胶严重等组件缺陷,同时常规的EVA胶膜耐冲击强度较差,难以达到双玻太阳能组件的安全性能要求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,既能解决常规EVA胶膜封装双玻组件出现的组件缺陷及安全隐患问题,又能替代聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜以简化生产流程,提高生产效率,降低成本的封装材料。
本发明的另一目的在于提供一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜的制备方法,以提高电阻率及抗电势诱导衰减(PID)性能的同时降低其流动性,应用在双玻太阳能光伏组件的封装,避免双玻组件出现气泡、移位等缺陷,满足双玻组件应用要求。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其是由以质量百分数计的以下原料制备而成:
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中醋酸乙烯的含量影响树脂的性能,发明人研究发现:其中醋酸乙烯含量越高树脂的耐冲击性、粘性、柔软性、橡胶弹性、粘结的剥离强度等性能也随之增加,同时树脂的流动性、硬度、强度等性能会降低;为了满足双玻太阳能光伏组件的封装的需求,本发明所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的醋酸乙烯的重量含量为10-40%。另外,发明人还发现EVA熔指越小,分子量越大,热熔胶的强度也越高,采用对应的EVA的热熔胶的粘度也会越大,流动性也会相应降低,因此在本发明中所采用的EVA的熔指为15-45g/10min。优选的,熔指为15-30g/10min。
在本发明中,乙烯-辛烯共聚物的存在可以增加EVA胶膜的韧性,从而达到提高EVA胶膜的抗冲模量的目的,优选的,本发明所采用的乙烯-辛烯共聚物中辛烯的摩尔含量为15-60%,乙烯-辛烯共聚物的熔点为40-120℃。
本发明中聚乙烯的存在可以降低EVA胶膜的流动性,为了获得具有良好流动性的EVA胶膜,优选的,本发明所采用的聚乙烯密度为0.90-0.98g/cm3,其熔点为80-120℃。
为了进一步提高EVA胶膜接枝能力及交联能力,本发明所采用的引发剂为叔丁基过氧化2-乙基已基碳酸酯、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁酮、二苯甲酰基过氧化物、2,5-二苯甲酰基过氧化-2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯中的一种或两种以上混合。
为了提高EVA胶膜的耐高温耐候性能,达到应用的要求,本发明所采用的抗氧剂为受阻酚型抗氧剂,优选自2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或两种以上混合。
本发明所采用的紫外吸收剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3,5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或两种以上混合。这类紫外吸收剂能提高EVA胶膜的抗紫外老化性能,获得抗老化性能好的EVA胶膜。
本发明所采用的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂,优选自癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一种和两种以上混合。
本发明所采用的增粘剂为硅烷偶联剂,优选自乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3―氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或两种以上混合。偶联剂能够使接枝单体与基体树脂的粘结强度增大,熔体强度提高。
本发明所述EVA胶膜厚度为0.3-0.8mm。该胶膜在使用过程中交联,且交联度在70%-90%之间。
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜的制备方法,其包括以下步骤:
(1)按配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯,引发剂和增粘剂混合均匀;
(2)将步骤(1)制备的混合物通过挤出机进行接枝预处理反应并挤出,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料;
(3)再将受阻酚型抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂与步骤(2)制备的颗粒母料混合均匀,投入流延机中,经冷却、牵引、收卷,得到双玻太阳能光伏组件封装专用EVA胶膜。
上述制备方法中,步骤2)所述的挤出温度为120-200℃。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:本发明所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜经接枝预处理再流延成型,具有优异的抗冲模量,水汽阻隔效果,同时也降低了流动性,应用在双玻太阳能光伏组件的封装,避免了双玻组件出现气泡、移位等缺陷,满足双玻组件落球冲击测试的性能要求,同时可以采用层压机直接层压完成,流程简单,生产高效,能耗低,组件封装后冷却速度快速,降低了产品成本。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在80份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入10份乙烯—辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产的POE0210),再加入10份聚乙烯(SK FT411),0.6份的叔丁基过氧化2-乙基已基碳酸酯,0.5份的乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在155℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将1.5份的双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚,0.1份2,4-二羟基二苯甲酮、0.3份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例2:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在90份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入5份乙烯—辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入5份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),1.0份的过氧化二异丙苯,0.7份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在160℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.1份的2,6-三级丁基-4-甲基苯酚,0.4份2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、0.05份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例3:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在70份质量份醋酸乙烯含量为34%,熔体指数为30g/10min的EVA原料中加入20份乙烯—辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入10份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),1.0份的2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷,1.5份乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在165℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.8份双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚,1.0份2,4-二羟基二苯甲酮、0.3份N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例4:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在80份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为25g/10min的EVA原料中加入10份乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入10份聚乙烯(沙特SABIC公司生产,产品型号为200024),0.1份1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷,0.7份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在155℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.8份四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯,0.4份2,4-二羟基二苯甲酮、1.0份2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例5:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在88份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入10份乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入2份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),1.0份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷,0.8份乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在165℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.3份双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚,0.3份2,4-二羟基二苯甲酮、0.15份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例6:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在86份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入10份乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入4份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),1.0份叔丁基过氧化异丙苯,0.7份乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在160℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.3份双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚,0.4份2,4-二羟基二苯甲酮、0.3份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例7:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在80份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入16份乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入4份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),1.0份过氧化二异丙苯,0.7份乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在160℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
2)再将0.6份四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯,0.4份2,4-二羟基二苯甲酮、0.3份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯加入上述母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
实施例8:
一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,通过以下方法制备:
1)在80份质量份醋酸乙烯含量为25%,熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入15份乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司生产,产品型号为POE0210),再加入5份聚乙烯(SK公司生产,产品型号为FT411),0.9份的过氧化二异丙苯,0.8份的乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后,通过挤出机进行接枝预处理反应挤出,温度在160℃,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料。
20再将0.6份双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚,0.4份2-(2-羟基-3,5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、0.3份N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺加入上述该母料,混合均匀后,投入流延机里,经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的EVA胶膜。
性能测试:
EVA胶膜制样工艺:160℃,抽真空5min,加压压力1bar,保压时间10min。
1.与超白玻璃剥离强度
测试方法按照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。
2.透光率测试
测试方法按照国家标准GB2410-80《透明塑料透光率和雾度试验方法》。
3.耐湿热老化性能
按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化实验。
试验条件:温度85℃,湿度85%,老化时间3000h。
性能表征方法:
A:黄变指数(△YI)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。
B:经耐湿热老化后,观察本发明中的EVA胶膜与玻璃有无脱层或气泡现象。
4.耐紫外光辐射性能
按国际电工委员会标准IEC61345规定进行紫外辐射老化性能测试。
试验条件:试样表面温度60±5℃,波长为280-400nm,辐射强度为15KWh/m2,辐照时间为1000h。
性能表征方法:
A:黄变指数(△YI)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。
B:经紫外光辐照后,观察本发明中的EVA胶膜与玻璃有无脱层或气泡现象。
5.交联度测试
用二甲苯萃取样品中未交联部分,称量萃取前后EVA胶膜的重量,来表示交联度。
试样条件:萃取温度140℃,萃取时间5h,烘干温度140℃,烘干时间:3h
6.抗冲击性能
测试方法按照《钢化玻璃》GB/T9963-1998和国家标准《建筑幕墙》GB/T21086-2007规定的抗冲击性实验操作方法进行。
通过上述实施例1-8得到的EVA胶膜,按上述方法测试,测试结果见表1:
表1:性能测试结果
从上述实施例测试结果说明:本发明与超白玻璃有良好的粘接效果、具有较高的透光率及交联度,优异的耐湿热老化及抗紫外老化性能,同时具有优秀的抗冲击性能,满足双玻太阳能组件所需封装胶膜的性能要求。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于其是由以重量份计的以下原料制备而成:
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物              70-90份
乙烯-辛烯共聚物                     5-20份
聚乙烯                              2-10份
引发剂                              0.1-1.0份
抗氧剂                              0.1-1.5份
紫外吸收剂                          0.1-1.0份
光稳定剂                            0.05-1.0份
增粘剂                              0.5-1.5份;
其中,所述的聚乙烯密度为0.90-0.98g/cm3,其熔点为80-120℃,所述增粘剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上混合;
其具体步骤如下:
(1)按配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯,引发剂和增粘剂混合均匀;
(2)将步骤(1)制备的混合物通过挤出机进行接枝预处理反应并挤出,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料;
(3)再将抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂与步骤(2)制备的颗粒母料混合均匀,投入流延机中,经冷却、牵引、收卷,得到双玻太阳能光伏组件封装专用EVA胶膜。
2.根据权利要求1所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯的重量含量为10-40%,熔指为15-45g/10min。
3.根据权利要求1所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯的摩尔含量为15-60%,乙烯-辛烯共聚物的熔点为40-120℃。
4.根据权利要求1所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述引发剂为叔丁基过氧化2-乙基已基碳酸酯、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁酮、二苯甲酰基过氧化物、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述紫外吸收剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮、 2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3,5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或两种以上混合;所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂,选自癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一种和两种以上混合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜,其特征在于:所述EVA胶膜厚度为0.3-0.8mm。
8.权利要求1-6任一项所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜的制备方法,其特征在于其包括以下步骤:
(1)按配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯,引发剂和增粘剂混合均匀;
(2)将步骤(1)制备的混合物通过挤出机进行接枝预处理反应并挤出,挤出物经过冷却、牵引、切粒成颗粒母料;
(3)再将抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂与步骤(2)制备的颗粒母料混合均匀,投入流延机中,经冷却、牵引、收卷,得到双玻太阳能光伏组件封装专用EVA胶膜。
9.根据权利要求8所述的双玻太阳能组件封装专用EVA胶膜的制备方法,其特征在于:步骤2)中挤出温度为120-200℃。
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