CN103525321A - 一种抗pid的光伏eva膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗PID的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：交联剂0.05-5%，助交联剂0.05-5%，聚烯烃离聚物0.2-10%，疏水剂0.1-5%，常规助剂及余量EVA。本发明提供的抗PID的光伏EVA膜成本低、性能高，并且对电池片没有选择性，抗PID性能持久稳定，可以通过IEC的PID标准测试，并且在光伏系统中具有同样持久的抗PID性能，在EVA层面彻底杜绝组件的PID问题，满足现在和未来组件市场的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种EVA胶膜，尤其涉及一种抗PID的光伏EVA膜。
背景技术
PID（Potential Induced Degradation）是潜在电势诱导衰减，电光伏电池板的一种特性，处理不好会导致光伏电池板的功率和效率下降。近年来，越来越多的客户反应电站组件发电量出现不同程度的降低，低于预期值，很多已经证实是由于PID造成。目前PID现象已被更多的人所了解，并有越来越多的研究机构和组件制造商对其进行了深入的研究和发表文章。
为了减少PID的影响，目前国内外已经做了多种努力。在电池层面，尝试过以上各种改变，比如改变基极电阻率、发射极电阻率、减反膜SI/N比例、厚度及致密性，均无法在电池效率、成本及抗PID性能之间取得一个平衡点。最后发现在PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）前通过热氧化形成一层纳米级厚的SiO2膜，可以得到良好的PID-Resistive电池。但是该工艺较为复杂，且具有相当的不稳定性，成本也较高。在组件层面，也有一些方法，比如采用高体积电阻率封装材料、低Na玻璃，但在成本急剧控制的今天，也不太现实。
EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物的简称，光伏EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在夹胶玻璃中间。由于光伏EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品。光伏EVA胶膜虽然占组件整体成本的很少一部分，但却与组件可靠性息息相关，技术要求较高。因此从成本控制、工艺路线等方面考虑，优化光伏EVA配方使其具有抗PID性能成为最现实可行的方法之一。目前出现的组件的各种失效问题都或多或少与光伏EVA胶膜有关系，关于光伏EVA胶膜配方，国内外也在不断研究改进中。
抗PID光伏EVA胶膜应具有较高的耐候性，较突出的各项性能指标，包括耐湿热老化、耐紫外老化、耐热氧老化、体积电阻率、收缩率、抗黄变、高透光率、与其它材料匹配性、层压固化速度满足工厂流水线速度要求。但是关于PID形成机理至今还没有明确，对于晶硅组件猜测是由于钠离子迁移导致，低电势的电子传导，外界的活泼金属离子穿透SIN从而改变并联电阻，填充因子FF会明显降低。目前，PIDFree被许多组件厂和电池厂作为卖点之一，许多光伏组件用户也开始只接受PIDFree的组件。
国内外光伏EVA胶膜抗PID技术已有一定的进展，如CN103254802A公开一了种抗光伏组件潜在电势诱导衰减（PID）的光伏EVA封装胶膜，该胶膜主要用于光伏组件封装领域。所述抗光伏组件潜在电势诱导衰减的EVA封装胶膜，由以重量份计的以下原料：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份、引发剂0.2-1.5份、抗氧剂0.1-0.5份、紫外光吸收剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5份、增粘剂0.1-1.0份、金属离子捕捉剂0.1-1份制备而成。然而这些EVA胶膜对电池片具有很强的选择性，往往对这批电池片的抗PID性能较好，对下一批电池片的抗PID性能又一般，甚至较差，抗PID性能缺乏一致性和持久性。如何快、好、省地解决PID是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗PID的光伏EVA膜。通过加入聚烯烃离聚物，减缓了电压驱动下钠离子的迁移速度；加入疏水助剂，降低EVA中水份含量，也可减缓钠离子迁移速度，同时提高EVA的体积电阻率，降低电池片氮化硅表面电压应力，也可降低了钠离子的迁移速度，从而使提供的光伏EVA膜具有持久的抗PID性能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗PID的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：交联剂0.05-5%，例如为0.08%、0.15%、0.3%、0.5%、0.8%、1.2%、1.8%、2.5%、2.9%、3.5%、4%、4.5%、4.9%等，助交联剂0.05-5%，例如为0.08%、0.15%、0.3%、0.5%、0.8%、1.2%、1.8%、2.5%、2.9%、3.5%、4%、4.5%、4.9%等，聚烯烃离聚物0.2-10%，例如为0.4%、0.8%、1.5%、2.2%、2.8%、3.5%、4.4%、5.5%、6.4%、7%、9%、9.8%等，疏水剂0.1-5%，例如为0.15%、0.3%、0.5%、0.8%、1.2%、1.8%、2.5%、2.9%、3.5%、4%、4.5%、4.9%等，常规助剂及余量EVA。
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
在EVA膜配方中加入聚烯烃离聚物，可减缓电压驱动下钠离子的迁移速度；加入疏水剂，可以降低EVA中水份含量，减缓钠离子迁移速度，同时也提高EVA了的体积电阻率，可降低电池片氮化硅表面电压应力，也能降低钠离子的迁移速度。
疏水剂的疏水性能则可以有效降低EVA的吸水率，从而降低EVA中微量的水分含量，水分含量降低加后，钠离子的电迁移速率将大幅度下降，同时水分含量降低后，EVA的体积电阻率也随之升高，这样就降低了电池片氮化硅表面电压应力，也能降低钠离子的迁移速度。
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，所述的常规助剂及其质量分数为：紫外光稳定剂0.02-0.7%，例如为0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.25%、0.3%、0.36%、0.44%、0.51%、0.58%、0.62%、0.66%、0.69%等，辅助抗氧剂0.02-0.7%，例如为0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.25%、0.3%、0.36%、0.44%、0.51%、0.58%、0.62%、0.66%、0.69%等，增粘剂0.02-0.7%，例如为0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.25%、0.3%、0.36%、0.44%、0.51%、0.58%、0.62%、0.66%、0.69%等，阻燃剂0.02-0.7%，例如为0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.25%、0.3%、0.36%、0.44%、0.51%、0.58%、0.62%、0.66%、0.69%等，或抗酸剂0.02-0.7%，例如为0.04%、0.08%、0.12%、0.17%、0.25%、0.3%、0.36%、0.44%、0.51%、0.58%、0.62%、0.66%、0.69%等中的1种或2种以上的混合物。
优选地，所述的常规助剂及其质量分数为：
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，所述的交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯。
优选地，所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，优选为三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的复配物。
优选地，所述的聚烯烃离聚物为聚乙烯-甲基丙烯酸金属盐、聚苯乙烯磺酸金属盐或沙林树脂中的1种或2种以上的混合物，优选为聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸钾、聚乙烯-甲基丙烯酸锂、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙、沙林树脂中的1种或2种以上的混合物。
上述聚乙烯-甲基丙烯酸盐的结构式如下所示。
其中，M为金属离子，优选为Ca2+、Zn2+、Li+、Na+或K+。
上述聚苯乙烯磺酸盐的结构式如下所示。
其中，M为金属离子，优选为Ca2+、Zn2+、Li+、Na+或K+。
离聚物是一类大分子链上带有少量可离子化基团，并被金属离子部分或全部中和的高分子材料，由主要组分非离子型的骨架链和少量含离子的组分构成。聚烯烃离聚物是聚乙烯-甲基丙烯酸金属盐、聚苯乙烯磺酸金属盐或沙林树脂1种或2种以上的混合物，这些物质内部有较强的离子键合作用，能对金属离子产生较强的锁定作用，这些物质加入到EVA中，在EVA层压后，EVA的的交联网状结构中就带有这些离子锁定键，从而对玻璃表面迁移出的钠离子有一定的扑捉和锁定作用，降低了钠离子向电池片表面的迁移速率。
优选地，所述的疏水剂为改性聚硅氧烷，优选为聚二甲基硅氧烷及其衍生物和/或聚甲基苯基硅氧烷及其衍生物。这些物质有较强的疏水性能，加入到EVA能有效降低EVA的吸水率，从而降低EVA中微量的水分含量，水分含量降低加后，钠离子的电迁移速率将大幅度下降，同时水分含量降低后，EVA的体积电阻率也随之升高，这样就降低了电池片氮化硅表面电压应力，也能降低钠离子的迁移速度。
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，所述的紫外光稳定剂为双(2，2，6，6四甲基-4哌啶基)葵二酸酯。
优选地，所述的辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，优选为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
优选地，所述的增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述的阻燃剂为磷酸三辛酯。
优选地，所述的抗酸剂为硬脂酸钙。
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
作为优选技术方案，本发明所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
本发明的EVA膜可通过现有技术进行制备。
本发明提供的光伏EVA膜是一种低成本、高性能的抗PID EVA胶膜，并且对电池片没有选择性，抗PID性能持久稳定，通过了IEC的PID标准测试。在光伏系统中具有同样持久的抗PID性能，在EVA层面彻底杜绝组件的PID问题，满足现在和未来组件市场的要求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
实施例二
所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
实施例三
所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
实施例四
所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
实施例五
所述的光伏EVA膜，按质量分数含有以下成分：
对本发明实施例一至五制得的EVA膜进行性能测试，结果如下：
1、与常规EVA相同，也分高透型也高阻型，高透型紫外截止在300nm以下，高阻型紫外截止在360nm左右；
2、组件长期耐压测试（IEC标准双85、-1000v），功率衰减在5%以内；
3、有较强的耐候性，应用在晶体硅光伏组件上，质保25年；
4、层压固化速度满足组件常规工艺要求；
5、透光率在92%之上；
6、体积电阻率达1015～1016Ω.cm；
7、收缩率在2%以下；
8、湿热老化2000小时，黄变YI在4以下；
9、紫外老化60KWh/m2，黄变YI在3以下；
10、与其它材料如背板、玻璃、焊带、电池片、助焊剂的相容性好。
本发明开发的抗PID的EVA膜首先具有普通EVA各项性能指标，还具备可靠的抗PID性能，对组件的CTM也无有影响，且满足组件生产工艺要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种抗PID的光伏EVA膜，其特征在于，按质量分数含有以下成分：
2.根据权利要求1所述的光伏EVA膜，其特征在于，按质量分数含有以下成分：
3.根据权利要求1或2所述的光伏EVA膜，其特征在于，所述的常规助剂及其质量分数为：
4.根据权利要求3所述的光伏EVA膜，其特征在于，所述的常规助剂及其质量分数为：
5.根据权利要求1-4任一项所述的光伏EVA膜，其特征在于，所述的交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯；
优选地，所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，优选为三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的复配物；
优选地，所述的聚烯烃离聚物为聚乙烯-甲基丙烯酸金属盐、聚苯乙烯磺酸金属盐或沙林树脂中的1种或2种以上的混合物，优选为聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸钾、聚乙烯-甲基丙烯酸锂、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙、沙林树脂中的1种或2种以上的混合物；
优选地，所述的疏水剂为改性聚硅氧烷，优选为聚二甲基硅氧烷及其衍生物和/或聚甲基苯基硅氧烷及其衍生物。
6.根据权利要求3-5任一项所述的光伏EVA膜，其特征在于，所述的紫外光稳定剂为双(2，2，6，6四甲基-4哌啶基)葵二酸酯；
优选地，所述的辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，优选为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物；
优选地，所述的增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
优选地，所述的阻燃剂为磷酸三辛酯；
优选地，所述的抗酸剂为硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的光伏EVA膜，其特征在于，按质量分数含有以下成分：
8.根据权利要求1所述的光伏EVA膜，其特征在于，按质量分数含有以下成分：
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