CN103555214A

CN103555214A - 一种薄膜太阳能电池封装用非交联型eva胶膜及其制造方法

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Publication number: CN103555214A
Application number: CN201310516082.0A
Authority: CN
Inventors: 王丹旭
Original assignee: GUANGDONG ANDELI NEW MATERIALS Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG ANDELI NEW MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-28
Also published as: CN103555214B

Abstract

一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征在于由下述重量配比的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物97.44～98.55％，马来酸酐1.0～1.5％，硅烷偶联剂0.2～0.5％，光稳定剂0.1～0.2％，过氧化二异丙苯0.05～0.06％，抗氧剂0.1～0.3％；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为5～15%。本发明还提供上述薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法。本发明的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜具有较高的熔点、较高的强度、较低的流动性和较强的粘结力，且保持热塑性状态，可采用辊压工艺实现薄膜太阳能电池组件的连续封装生产，具有更高的封装效率和较低的成本。

Description

一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池封装胶膜，具体涉及一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜及其制造方法。

背景技术

伴随着太阳能电池技术的迅速发展，作为封装材料的胶膜需求也越来越大。晶体硅太阳能电池对封装胶膜的透光率、耐老化性、流动性等有较高的要求，主要使用交联型EVA胶膜；在光伏建筑一体化（BIPV）应用上也使用PVB（聚乙烯醇缩丁醛树脂）胶膜进行封装。上述交联型EVA胶膜采用VA含量（即醋酸乙烯含量）为26~33%的高VA含量EVA材料，在过氧化物引发剂的作用下进行交联，通过压延法或流延法成型制得。

薄膜太阳能电池的功能层是直接沉积在玻璃基板上的，因而它对EVA封装胶膜的要求与晶体硅太阳能电池不同。薄膜太阳能电池对封装胶膜的透光率要求不高，但对强度和水蒸气阻隔性要求很高。而且，薄膜太阳能电池由于结构特点，可采用辊压工艺实现连续生产，以提高封装效率。

由于薄膜太阳能电池大规模应用时间较短，因此尚未有专门针对其自身特点而开发应用的胶膜。目前大多数生产厂家仍使用交联型EVA胶膜和PVB胶膜，对薄膜太阳能电池进行封装。但交联型EVA胶膜较难适用辊压工艺，影响封装效率； PVB胶膜则成本过于高昂，且库存和使用条件较为苛刻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜及其制造方法，这种非交联型EVA胶膜具有较高的熔点、较高的强度、较低的流动性和较强的粘结力，且保持热塑性状态，可采用辊压工艺实现薄膜太阳能电池组件的连续封装生产，具有更高的封装效率。采用的技术方案如下：

一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征在于由下述重量配比的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物97.44～98.55％，马来酸酐1.0～1.5％，硅烷偶联剂0.2～0.5％，光稳定剂0.1～0.2％，过氧化二异丙苯0.05～0.06％，抗氧剂0.1～0.3％；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为5～15%。

优选上述乙烯-醋酸乙烯共聚物（Ethylene-vinyl Acetate Copolymer，简称EVA）的熔融指数为2～6g/10分钟（190℃，2.16kg），也就是说，上述乙烯-醋酸乙烯共聚物在熔融温度为190℃、试验负荷为2.16kg的测试条件下测得的熔融指数为2～6g/10分钟。

上述硅烷偶联剂可以是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或两者的组合。

上述光稳定剂可以是聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(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]｝或聚丁二酸(4―羟基-2,2,6,6-四甲基―1―哌啶乙醇)酯。

上述抗氧剂可以是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

本发明还提供上述薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按上述重量配比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐、硅烷偶联剂、光稳定剂、过氧化二异丙苯和抗氧剂（即乙烯-醋酸乙烯共聚物97.44～98.55％、马来酸酐1.0～1.5％、硅烷偶联剂0.2～0.5％、光稳定剂0.1～0.2％、过氧化二异丙苯0.05～0.06％、抗氧剂0.1～0.3％）；

（2）将过氧化二异丙苯（DCP）和马来酸酐（MAH）溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2～3倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀，然后静置8~15分钟，得到混合物料；

（3）将步骤（2）得到的混合物料加入双螺杆挤出机中，混合物料在双螺杆挤出机中熔融塑化并进行接枝反应，然后自模头挤出并流延成型，再进行冷却定型，得到所需的非交联型EVA胶膜。

上述双螺杆挤出机的模头通常采用T型模头。

优选上述步骤（2）中，搅拌速度为80~120rpm（转/分钟），搅拌时间为5~10分钟。

上述步骤（2）中，经搅拌后丙酮挥发除去，也就是说步骤（2）得到的混合物料中不含丙酮。

优选上述步骤（3）中，双螺杆挤出机的料筒温度为140~180℃，模头温度为150~160℃，螺杆转速为200~300rpm（转/分钟）。

优选上述步骤（3）中所用的双螺杆挤出机的长径比为32。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜具有较高的熔点、较高的强度、较低的流动性；

（2）本发明的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，通过控制配方中过氧化二异丙苯和抗氧剂的用量，进一步配合适当的螺杆转速及加工温度，抑制了EVA分子的交联反应，仍保持热塑性状态，可采用辊压工艺实现薄膜太阳能电池组件的连续封装生产，与现有的交联型EVA太阳能封装胶膜相比，具有更高的封装效率；

（3）本发明的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜在挤出的过程中，EVA分子与强粘结活性的马来酸酐反应接枝，成膜后与电池基板、玻璃基板间形成化学键合，粘合牢度更高。

简而言之，本发明的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜具有较高的熔点、较高的强度、较低的流动性和较强的粘结力，且保持热塑性状态，可采用辊压工艺实现薄膜太阳能电池组件的连续封装生产，具有更高的封装效率和较低的成本。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法依次包括下述步骤：

（1）按下述重量配比称取原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物97.44％，马来酸酐1.5％，硅烷偶联剂0.5％（均为N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷），光稳定剂0.2％（均为聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(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]｝），过氧化二异丙苯0.06％，抗氧剂0.3％（均为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）；

上述乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）采用三星道达尔公司的E093A，其醋酸乙烯含量为9%，其熔融指数为3g/10分钟（190℃，2.16kg）。

（2）将过氧化二异丙苯和马来酸酐溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀（搅拌速度为80rpm（转/分钟），搅拌时间为10分钟），然后静置15分钟，得到混合物料；

经搅拌后丙酮挥发除去。

上述双螺杆挤出机的模头采用T型模头，双螺杆挤出机的长径比为32；双螺杆挤出机的料筒温度为140~180℃（本实施例中料筒自进料口至模头之间的部分依次为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区，第一区的温度为140℃，第二区的温度为150℃，第三区的温度为165℃，第四区的温度为180℃，第五区的温度为170℃），模头温度为160℃，螺杆转速为200rpm（转/分钟）。

实施例2

（1）按下述重量配比称取原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物98.55％，马来酸酐1.0％，硅烷偶联剂0.2％（均为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），光稳定剂0.1％（均为聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(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]｝），过氧化二异丙苯0.05％，抗氧剂0.1％（均为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯）；

上述乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）采用亚洲聚合股份有限公司的EV304，其醋酸乙烯含量为14%，其熔融指数为3.5g/10分钟（190℃，2.16kg）。

（2）将过氧化二异丙苯和马来酸酐溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀（搅拌速度为120rpm（转/分钟），搅拌时间为5分钟），然后静置10分钟，得到混合物料；

经搅拌后丙酮挥发除去。

上述双螺杆挤出机的模头采用T型模头，双螺杆挤出机的长径比为32；双螺杆挤出机的料筒温度为140~180℃（本实施例中料筒自进料口至模头之间的部分依次为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区，第一区的温度为140℃，第二区的温度为155℃，第三区的温度为170℃，第四区的温度为180℃，第五区的温度为165℃），模头温度为150℃，螺杆转速为300rpm（转/分钟）。

实施例3

（1）按下述重量配比称取原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物98.044%，马来酸酐1.2％，硅烷偶联剂0.32％（均为N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷），光稳定剂0.16％（均为聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(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]｝），过氧化二异丙苯0.056％，抗氧剂0.22％（均为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）；

（2）将过氧化二异丙苯和马来酸酐溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀（搅拌速度为100rpm（转/分钟），搅拌时间为7分钟），然后静置12分钟，得到混合物料；

经搅拌后丙酮挥发除去。

上述双螺杆挤出机的模头采用T型模头，双螺杆挤出机的长径比为32；双螺杆挤出机的料筒温度为150~175℃（本实施例中料筒自进料口至模头之间的部分依次为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区，第一区的温度为150℃，第二区的温度为160℃，第三区的温度为175℃，第四区的温度为175℃，第五区的温度为160℃），模头温度为155℃，螺杆转速为280rpm（转/分钟）。

实施例4

（1）按下述重量配比称取原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物98.048%，马来酸酐1.1％，硅烷偶联剂0.35％（均为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），光稳定剂0.18％（均为聚丁二酸(4―羟基-2,2,6,6-四甲基―1―哌啶乙醇)酯），过氧化二异丙苯0.052％，抗氧剂0.27％（均为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）；

（2）将过氧化二异丙苯（DCP）和马来酸酐（MAH）溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的3倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀（搅拌速度为90rpm（转/分钟），搅拌时间为9分钟），然后静置14分钟，得到混合物料；

经搅拌后丙酮挥发除去。

上述双螺杆挤出机的模头采用T型模头，双螺杆挤出机的长径比为32；双螺杆挤出机的料筒温度为142~170℃（本实施例中料筒自进料口至模头之间的部分依次为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区，第一区的温度为142℃，第二区的温度为165℃，第三区的温度为165℃，第四区的温度为170℃，第五区的温度为166℃），模头温度为158℃，螺杆转速为238rpm（转/分钟）。

实施例5

（1）按下述重量配比称取原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物98.223%，马来酸酐1.1％，硅烷偶联剂0.26％（均为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），光稳定剂0.13％（均为聚丁二酸(4―羟基-2,2,6,6-四甲基―1―哌啶乙醇)酯），过氧化二异丙苯0.057％，抗氧剂0.23％（均为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯）；

（2）将过氧化二异丙苯（DCP）和马来酸酐（MAH）溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2.5倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀（搅拌速度为110rpm（转/分钟），搅拌时间为6分钟），然后静置11分钟，得到混合物料；

经搅拌后丙酮挥发除去。

上述双螺杆挤出机的模头采用T型模头，双螺杆挤出机的长径比为32；双螺杆挤出机的料筒温度为152~175℃（本实施例中料筒自进料口至模头之间的部分依次为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区，第一区的温度为152℃，第二区的温度为168℃，第三区的温度为175℃，第四区的温度为170℃，第五区的温度为160℃），模头温度为152℃，螺杆转速为250rpm（转/分钟）。

Claims

1.一种薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征在于由下述重量配比的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物97.44～98.55％，马来酸酐1.0～1.5％，硅烷偶联剂0.2～0.5％，光稳定剂0.1～0.2％，过氧化二异丙苯0.05～0.06％，抗氧剂0.1～0.3％；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为5～15%。

2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征是：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在熔融温度为190℃、试验负荷为2.16kg的测试条件下测得的熔融指数为2～6g/10分钟。

3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征是：所述硅烷偶联剂是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或两者的组合。

4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征是：所述光稳定剂是聚｛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(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]｝或聚丁二酸(4―羟基-2,2,6,6-四甲基―1―哌啶乙醇)酯。

5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜，其特征是：所述抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

6.权利要求1所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按所述重量配比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐、硅烷偶联剂、光稳定剂、过氧化二异丙苯和抗氧剂；

（2）将过氧化二异丙苯和马来酸酐溶于丙酮中，所用丙酮的重量是马来酸酐的2～3倍，得到混合溶液；然后将上述混合溶液与乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂、光稳定剂和抗氧剂混合，并搅拌至混合均匀，然后静置8~15分钟，得到混合物料；

7.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）中，搅拌速度为80~120转/分钟，搅拌时间为5~10分钟。

8.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池封装用非交联型EVA胶膜的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中，双螺杆挤出机的料筒温度为140~180℃，模头温度为150~160℃，螺杆转速为200~300转/分钟。