CN103642412B - 一种太阳能电池封装的eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池封装的eva胶膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池封装的EVA胶膜及其制备方法，按照质量百分比由以下组分组成：乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80～90%，过氧化苯甲酸叔丁酯1～2%，乙烯基三甲氧基硅烷 0.5～1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05～2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5～1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1～3%，余量是有机溶剂。该太阳能电池封装的EVA胶膜，能够具有高体积电阻率、高透过率、低黄化率、同时提高了电池组的光电转换率，以及一种工艺简单、操作方便，并且分散性好、粘合性好、稳定性高的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法。

Description

一种太阳能电池封装的EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池封装的EVA胶膜及其制备方法，属于有机化学技术领域。
背景技术
在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源短缺的形势下，可持续发展战略被世界各国接受。太阳能具有清洁性、安全性、资源充足性等优点，是二十一世纪最重要的新能源之一，受到各国政府的重视和支持。近几年光伏市场急剧扩大，光伏产品供不应求。
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1×1015Ω·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1×1014Ω·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1×1015Ω·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。纵观国内现有EVA胶膜，体积电阻率都比较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提出一种太阳能电池封装的EVA胶膜，能够具有高体积电阻率、高透过率、低黄化率、同时提高了电池组的光电转换率，以及一种工艺简单、操作方便，并且分散性好、粘合性好、稳定性高的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法。
为了解决上述其中一个技术问题提出的技术方案是：乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80～90%，过氧化苯甲酸叔丁酯1～2%，乙烯基三甲氧基硅烷0.5～1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05～2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5～1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1～3%，余量是有机溶剂；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；
所述乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂；
所述三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；
所述叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂；
所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂。
一种优选的技术方案是：所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量百分比为29.5%。
一种优选的技术方案是：所述过氧化苯甲酸叔丁酯的质量百分比为1.6～1.8%。
一种优选的技术方案是：所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯的质量比为2%。
一种优选的技术方案是：为了使该太阳能电池封装的EVA胶膜稳定性更好，所述有机溶剂是丙醇或异丙醇。
本发明为解决上述另一个技术问题提出的技术方案是：一种太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，包括以下步骤：
A.配料：称取原料，所述太阳能电池封装的EVA胶膜按照质量百分比由以下组成组成：乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80～90%，过氧化苯甲酸叔丁酯1～2%，乙烯基三甲氧基硅烷0.5～1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05～2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5～1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1～3%，余量是有机溶剂；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；
所述乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂；
所述三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；
所述叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂；
所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂。
B.混合：加入乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物、过氧化苯甲酸叔丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷、三（壬基苯基）亚磷酸酯、叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯、有机溶剂，充分混合；
C.挤出：将步骤B所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：82℃，91℃，87℃；
D.成膜：造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池封装的EVA胶膜。
一种优选的技术方案是：所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量百分比为29.5%。
一种优选的技术方案是：所述过氧化苯甲酸叔丁酯的质量百分比为1.6～1.8%。
一种优选的技术方案是：所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯的质量比为2%。
一种优选的技术方案是：为了使该太阳能电池封装的EVA胶膜稳定性更好，所述有机溶剂是丙醇或异丙醇。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的太阳能电池封装的EVA胶膜中包含所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂，使得EVA胶膜具有较低的紫外截止波长，增加组件的功率输出，提高了电池组的光电转换率。
（2）本发明的太阳能电池封装的EVA胶膜中乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29～31%，若原料中醋酸乙烯酯含量少，则耐热性好，但粘结性和低温柔韧型差；醋酸乙烯酯含量较多，则有较好的低温柔韧性和粘结性，传统工艺中醋酸乙烯酯的质量分数一般为28～33%，然而发明人通过反复实验，发现当乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%时，所制得的太阳能电池封装的EVA胶膜可获得较高的体积电阻率，优化EVA胶膜的抗PID能力。
（3）本发明的太阳能电池封装的EVA胶膜选用适量的过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂；三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂，可以使太阳能电池封装的EVA胶膜的分散性好、粘合性好、稳定性高。
(4)本发明的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法先将乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物、过氧化苯甲酸叔丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷、三（壬基苯基）亚磷酸酯、叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯、有机溶剂，充分混合；将所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：82℃，91℃，87℃；造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜。该制备方法工艺简单、操作简便，所制得的太阳能电池封装的EVA胶膜分散性好、粘合性好、稳定性高。
具体实施方式
实施例1
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜，按照以下质量百分比配置：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80%，过氧化苯甲酸叔丁酯1%，乙烯基三甲氧基硅烷0.5%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1%，余量是丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4%；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；
所述乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂；
所述三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；
所述叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂；
所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂。
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，包括以下具体步骤：
A.配料：按照上述配方用量称取适量的乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物，过氧化苯甲酸叔丁酯，乙烯基三甲氧基硅烷，三（壬基苯基）亚磷酸酯，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯，余量是丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4%；
B.混合：加入乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物、过氧化苯甲酸叔丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷、三（壬基苯基）亚磷酸酯、叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯、丙醇，充分混合；
C.挤出：将步骤B所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：82℃，91℃，87℃；
D.成膜：造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池封装的EVA胶膜。
实施例2
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物90%，过氧化苯甲酸叔丁酯2%，乙烯基三甲氧基硅烷1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯3%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.7%；
实施例3
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物89%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.8%，乙烯基三甲氧基硅烷0.9%，三（壬基苯基）亚磷酸酯2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯2%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.5%；
实施例4
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物88%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.7%，乙烯基三甲氧基硅烷0.7%，三（壬基苯基）亚磷酸酯1.8%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.9%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯2.5%，余量是丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.5%；
实施例5
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物85%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.5%，乙烯基三甲氧基硅烷0.8%，三（壬基苯基）亚磷酸酯1.5%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.7%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯2%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.6%；
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
（对比例1）
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物85%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.5%，乙烯基三甲氧基硅烷0.8%，三（壬基苯基）亚磷酸酯1.5%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.7%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为28%。
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法与实施例1相同。
（对比例2）
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物85%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.5%，乙烯基三甲氧基硅烷0.8%，三（壬基苯基）亚磷酸酯1.5%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.7%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为33%。
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法与实施例1相同。
（对比例3）
本实施例太阳能电池封装的EVA胶膜，由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物85%，过氧化苯甲酸叔丁酯1.5%，乙烯基三甲氧基硅烷0.8%，三（壬基苯基）亚磷酸酯1.5%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.7%，余量是异丙醇；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为33%。
本实施例的太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法与实施例1相同。
将上述各实施例和对比例的太阳能电池封装的EVA胶膜的各项性能指标通过以下方法测定：
1、耐紫外线辐射性能
测试样本为0.5mm的胶膜多片。紫外辐射老化测试方法为国际电工委员会IEC61345标准，测试条件为：温度60±5℃，波长200～400nm，辐照强度15KW·h/m2。透光率测定按GB/T2410标准，其透光保持率＝(辐照后样本平均透光率/辐照前样本平均透光率)×100％。黄变指数按照GB2409-80进行分析。
2、耐湿热老化性能
耐湿热老化测试方法按GB/T2423.3标准，测试条件为：温度85℃，相对湿度85％，时间2000h。透光率测定按GB/T2410标准，其透光保持率＝(辐照后样本平均透光率/辐照前样本平均透光率)×100％。黄变指数按照GB2409-80进行分析。
上述测试结果如下表所示：
表1  各实施例和对比例的样品的试验结果
对比例与各实施例进行对比可知，乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为28%或33%时，太阳能电池封装的EVA胶膜的体积电阻率为1.61×1014Ω·cm-1，与各实施例相比，不能满足较高的EVA胶膜的体积电阻率的要求；而实施例采用乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%时，太阳能电池封装的EVA胶膜的体积电阻率为1.21×1015Ω·cm-1，能满足较高的EVA胶膜的体积电阻率。
对比例与各实施例进行对比可知，选用适量的3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂，过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂，乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂，三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂，所得实施例1至5的透光保持率、光电转换率及其玻璃的剥离强度结果明显优于对比例，显示了配方的优异性。
本发明的太阳能电池封装的EVA胶膜及其制备方法不局限于上述各实施例，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种太阳能电池封装的EVA胶膜，其特征在于：按照质量百分比由以下组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80～90%，过氧化苯甲酸叔丁酯1～2%，乙烯基三甲氧基硅烷 0.5～1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05～2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5～1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1～3%，余量是有机溶剂；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；
所述乙烯基三甲氧基硅烷 为硅烷偶联剂；
所述三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；
所述叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂；
所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池封装的EVA胶膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量百分比为29.5%。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池封装的EVA胶膜，其特征在于：所述过氧化苯甲酸叔丁酯的质量百分比为1.6～1.8%。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池封装的EVA胶膜，其特征在于：所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯的质量比为2%。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池封装的EVA胶膜，其特征在于：所述有机溶剂是丙醇或异丙醇。
6.一种太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.配料：称取原料，所述太阳能电池封装的EVA胶膜按照质量百分比由以下组成组成：乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物80～90%，过氧化苯甲酸叔丁酯1～2%，乙烯基三甲氧基硅烷 0.5～1%，三（壬基苯基）亚磷酸酯0.05～2%，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯0.5～1%，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯1～3%，余量是有机溶剂；
所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为29.4～29.7%；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯为交联固化剂；
所述乙烯基三甲氧基硅烷 为硅烷偶联剂；
所述三（壬基苯基）亚磷酸酯为抗氧化剂；
所述叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯为交联固化剂；
所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯为紫外吸收剂；
B．混合：加入乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物、过氧化苯甲酸叔丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷 、三（壬基苯基）亚磷酸酯、叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯、有机溶剂，充分混合；
C．挤出：将步骤B所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为 ：82℃，91℃，87℃ ；
D．成膜：造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池封装的EVA胶膜。
7.根据权利要求6所述太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯基共聚物中醋酸乙烯酯的质量百分比为29.5%。
8.根据权利要求6所述太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：所述过氧化苯甲酸叔丁酯的质量百分比为1.6～1.8%。
9.根据权利要求6所述太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：所述3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯的质量比为2%。
10.根据权利要求6所述太阳能电池封装的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂是丙醇或异丙醇。
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