CN104356968A - 双层太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法 - Google Patents

双层太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法 Download PDF

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祝丽娟
张蒙蒙
周徐
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Abstract

本发明涉及一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；所述EVA胶膜外层包括如下原料物质：乙烯-醋酸乙烯酯树脂100份，过氧化物类交联剂0.4～2.0份，增粘剂0.1～1.5份，抗氧剂0.01～0.5份，改性剂0.05～1.0份；所述EVA胶膜内层包括如下原料物质：乙烯-醋酸乙烯酯树脂100份，过氧化物类交联剂0.4～2.0份。本发明所述胶膜由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层两层共挤复合而成，完整的配方体系使其不仅具有优越的粘结性能、耐老化性能，有效防止组件PID现象的发生，与玻璃具有很好的粘结性能；而且同时提高了其与电池、焊带、助焊剂、银浆等的匹配度。

Description

双层太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件封装材料，具体涉及一种两层共挤太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法。
背景技术
作为太阳能电池组件封装胶膜，在受到PVB、硅胶、PU、POE及离子聚合物等的竞争下，EVA胶膜巨大的成本优势和成熟的生产使用工艺使其在将来仍然是主流。EVA胶膜的主要性能已经成为基本性能指标，不再是关注的重点，特殊性能、低成本才是市场的焦点。
现有的太阳能电池组件封装胶膜为了达到快交联、高粘结、高耐候等性能的目的，加入了多种助剂，带来了与组件电池、焊带、助焊剂、银浆等发生反应的隐患，最终体现为PID现象、缺胶、气泡、蓝纹、蜗牛纹、闪电纹等的出现，暴露出单层EVA胶膜存在的缺陷；与电池、焊带、助焊剂、银浆等的匹配度不好。
发明内容
本发明克服了现有技术中EVA胶膜与电池、焊带、助焊剂、银浆等的匹配度问题，在于提供双层太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂         100份
过氧化物类交联剂            0.4～2.0份。
此外，本发明所述EVA胶膜外层的原料组分还可以包含常规的助剂，如紫外线吸收剂、光稳定剂、增塑剂、颜料等，常用助剂的用量可参照现有技术，或根据实际情况的要求来进行调整。
为了进一步提高封装胶膜与玻璃的粘结性能，减少其它添加剂对电池、焊带、助焊剂、银浆等的影响，还能有效防止组件PID现象的发生；优选的所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂         100份
过氧化物类交联剂            0.8～1.5份。
为了符合胶膜成型设备、工艺需求，同时为了提高胶膜的绝缘性能，所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂中醋酸乙烯酯的含量为20％～40％，优选的所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂中醋酸乙烯酯的含量为25％～30％。
所述过氧化物类交联剂可以采用本领域内常用的交联剂，优选为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯；可保证胶膜在一定的温度下，以较快的速度完成交联，并且便于副产物的挥发。
所述增粘剂可以采用本领域内常用的增粘剂，优选为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。增粘剂仅外层添加，缩短了层压时增粘剂向玻璃和胶界面扩散的距离，有利于EVA对玻璃的浸润；这样可以显著提高EVA胶膜与玻璃之间的粘接力，提高耐湿热老化能力。
所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。这样可保证胶膜产品的抗氧化性能，同时与本发明其它组分有很好的协同作用。
所述改性剂的数均分子量为1000～5000。
所述改性剂选自聚异戊二烯、聚丁烯、聚1,2-丁二烯、马来酸酐改性低分子量1,2-聚丁二烯或聚丁二烯苯乙烯共聚物中一种或两种以上任意配比的混合物。上述物质能有效抑制EVA分解产物(醋酸)与玻璃表面析出的碱反应产生可以自由移动的金属离子，提高上层EVA胶膜的抗水解性。合适数均分子量范围的改性剂与胶膜树脂、其他添加剂具有很好的相容性，同时符合生产工艺的要求。
所述EVA胶膜外层的厚度为80μm～640μm，EVA胶膜内层的厚度为40μm～480μm。保证内、外层各自作用的有效发挥。
上述双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)EVA胶膜外层粒料的制备
将占总质量5.0～30.0％的乙烯-醋酸乙烯酯树脂与抗氧剂、改性剂混炼后造粒，所得的粒子与剩余的乙烯-醋酸乙烯酯树脂、过氧化物类交联剂、增粘剂制成EVA胶膜外层混合料，用作A料；
(2)EVA胶膜内层粒料的制备
将乙烯-醋酸乙烯酯树脂、过氧化物类交联剂制成混合料，用作B料；
(3)将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，即得。
上述步骤(1)的混炼造粒工艺中，先将乙烯-醋酸乙烯酯树脂与抗氧剂、改性剂于挤出机中熔融共混，挤出机中加热温度为60～200℃，挤出速度为350-400rpm；熔融共混后输送至切粒设备，最后风干处理成型，得到粒子。
上述步骤(3)采用两台挤出机共同给一个机头供料的共挤流延成型工艺，A机、B机温度均为一区78℃，二区82℃，三区85℃，四区88℃，五区90℃，法兰90℃，机头80℃。挤出机的转速均为5～15rpm，均控制牵引速度在2～10米/分，使得EVA胶膜外层的厚度为80μm～640μm，EVA胶膜内层的厚度为40μm～480μm。
上述步骤均可采用现有技术中的螺杆挤出机，包括用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或者星型螺杆挤出机。
本发明未特别说明的技术均为现有技术。
本发明所述的太阳能电池组件封装胶膜由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层两层共挤复合而成，完整的配方体系使其不仅具有优越的粘结性能、耐老化性能，有效防止组件PID现象的发生，与玻璃具有很好的粘结性能；而且同时提高了其与电池、焊带、助焊剂、银浆等的匹配度。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂(醋酸乙烯酯含量为28％)    100份
叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯                  1.0份。
所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂为新加坡TPC公司生产，商品名：KA-40；所述改性剂聚1,2-丁二烯为吉化公司生产，商品名：JH1300(数均分子量1300)；所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
上述双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法如下：
将20份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、抗氧剂与改性剂聚1,2-丁二烯在密炼机中混合，将混合好的材料置于双螺杆挤出机，温度控制在120～140℃，在300～350rpm转速下熔融挤出，挤出物经过切粒、风干即得粒子；将得到的粒子与80份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料，作为A料；将100份乙烯-醋酸乙烯酯树脂与叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯混合，制成混合料，作为B料；将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，收卷，得到成品双层太阳能电池组件封装胶膜。
其中控制两层共挤机头及两台挤出机的转速，使EVA胶膜外层的厚度为两层共挤太阳能电池组件封装胶膜厚度的40％，做出的封装胶膜厚度为0.4毫米。
实施例2
一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂(醋酸乙烯酯含量为28％)    100份
叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯                  1.0份。
所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂为新加坡TPC公司生产，商品名：KA-40；所述改性剂聚1,2-丁二烯为吉化公司生产，商品名：JH1300(数均分子量1300)；所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
上述双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法如下：
将8份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、抗氧剂与改性剂聚1,2-丁二烯在密炼机中混合，将混合好的材料置于双螺杆挤出机，温度控制在120～140℃，在300～350rpm转速下熔融挤出，挤出物经过切粒、风干即得粒子；将得到的粒子与92份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料，作为A料；将100份乙烯-醋酸乙烯酯树脂与叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯混合，制成混合料，作为B料；将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，收卷，得到成品双层太阳能电池组件封装胶膜。
其中控制两层共挤机头及两台挤出机的转速，使EVA胶膜外层的厚度为两层共挤太阳能电池组件封装胶膜厚度的60％，做出的封装胶膜厚度为0.4毫米。
实施例3
一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂(醋酸乙烯酯含量为28％)    100份
叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯                  1.1份。
所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂为新加坡TPC公司生产，商品名：KA-40；所述改性剂聚异戊二烯为濮阳林氏化学新材料股份有限公司生产，商品名：IR-550(数均分子量4700)；所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
上述双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法如下：
将30份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、抗氧剂与改性剂聚1,2-丁二烯在密炼机中混合，将混合好的材料置于双螺杆挤出机，温度控制在120～140℃，在300～350rpm转速下熔融挤出，挤出物经过切粒、风干即得粒子；将得到的粒子与70份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料，作为A料；将100份乙烯-醋酸乙烯酯树脂与叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯混合，制成混合料，作为B料；将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，收卷，得到成品双层太阳能电池组件封装胶膜。
其中控制两层共挤机头及两台挤出机的转速，使EVA胶膜外层的厚度为两层共挤太阳能电池组件封装胶膜厚度的80％，做出的封装胶膜厚度为0.4毫米。
实施例4
一种双层太阳能电池组件封装胶膜，由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂(醋酸乙烯酯含量为28％)    100份
叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯                  1.0份。
所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂为新加坡TPC公司生产，商品名：KA-40；所述改性剂聚1,2-丁二烯为吉化公司生产，商品名：JH1300(数均分子量1300)；所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
上述双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法如下：
将10份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、抗氧剂与改性剂聚1,2-丁二烯在密炼机中混合，将混合好的材料置于双螺杆挤出机，温度控制在120～140℃，在300～350rpm转速下熔融挤出，挤出物经过切粒、风干即得粒子；将得到的粒子与90份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料，作为A料；将100份乙烯-醋酸乙烯酯树脂与叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯混合，制成混合料，作为B料；将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，收卷，得到成品双层太阳能电池组件封装胶膜。
其中控制两层共挤机头及两台挤出机的转速，使EVA胶膜外层的厚度为两层共挤太阳能电池组件封装胶膜厚度的70％，做出的封装胶膜厚度为0.4毫米。
对比例1
一种太阳能电池组件封装胶膜，按照重量份数计包括如下原料物质：
所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂为新加坡TPC公司生产，商品名：KA-40；所述马来酸酐改性低分子量1,2-聚丁二烯为美国沙多玛公司生产，商品名：RICON130(数均分子量2500)；所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
上述太阳能电池组件封装胶膜的制备方法如下：
将20份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、抗氧剂与马来酸酐改性低分子量1,2-聚丁二烯在密炼机中混合，将混合好的材料置于双螺杆挤出机，温度控制在120～140℃，在300～350rpm转速下熔融挤出，挤出物经过切粒、风干即得粒子；将得到的粒子与80份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料；将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜，EVA胶膜的厚度为0.4毫米。
表1列出了实施例1～4、比较例1及市售产品的性能评价，表1中，市售产品1为市场上购得EVA胶膜(S201M)；市售产品2为市场上购得EVA胶膜(SV-15297)；市售产品3为市场上购得EVA胶膜(F806)。
表1各例中封装胶膜的性能评价
表2列出了实施例1～4、比较例1及市售产品的匹配性能评价，表1中，单晶电池Ⅰ、单晶电池Ⅱ、多晶电池Ⅰ、多晶电池Ⅱ、多晶电池Ⅲ、焊带Ⅰ、焊带Ⅱ、助焊剂Ⅰ、助焊剂Ⅱ、助焊剂Ⅲ、助焊剂Ⅳ、银浆Ⅰ、银浆Ⅱ、银浆Ⅲ均为市售主流厂家产品。
表2各例中封装胶膜的匹配性能评价
从表1和表2可以看出，采用本发明制备得到的太阳能电池组件封装胶膜与市售产品相比，具有更为优越粘结性能、耐老化性能，与电池、焊带、助焊剂、银浆等匹配性好，能够有效抵抗组件PID现象的发生。

Claims (10)

1.一种双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于由EVA胶膜外层和EVA胶膜内层复合而成；
所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂           100份
过氧化物类交联剂            0.4～2.0份
增粘剂                      0.1～1.5份
抗氧剂                      0.01～0.5份
改性剂                      0.05～1.0份；
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂           100份
过氧化物类交联剂             0.4～2.0份。
2.根据权利要求1所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述EVA胶膜外层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂           100份
过氧化物类交联剂            0.8～1.5份
增粘剂                      0.2～1.0份
抗氧剂                      0.01～0.4份
改性剂                      0.05～0.5份；
所述EVA胶膜内层按照重量份数计包括如下原料物质：
乙烯-醋酸乙烯酯树脂           100份
过氧化物类交联剂            0.8～1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂中醋酸乙烯酯的含量为20%～40%。
4.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述过氧化物类交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯。
5.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述增粘剂为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述抗氧剂由抗氧剂1076 β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯与三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯按质量比1:1混合而成。
7.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述改性剂的数均分子量为1000～5000。
8.根据权利要求7所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述改性剂选自聚异戊二烯、聚丁烯、聚1,2-丁二烯、马来酸酐改性低分子量1,2-聚丁二烯或聚丁二烯苯乙烯共聚物中一种或两种以上任意配比的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的双层太阳能电池组件封装胶膜，其特征在于所述EVA胶膜外层的厚度为80μm～640μm，EVA胶膜内层的厚度为40μm～480μm。
10.上述任一权利要求所述的双层太阳能电池组件封装胶膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）EVA胶膜外层粒料的制备
将占总质量5.0～30.0%的乙烯-醋酸乙烯酯树脂与抗氧剂、改性剂混炼后造粒，
所得的粒子与剩余的乙烯-醋酸乙烯酯树脂、过氧化物类交联剂、增粘剂制成EVA胶膜外层混合料，用作A料；
（2）EVA胶膜内层粒料的制备
将乙烯-醋酸乙烯酯树脂、过氧化物类交联剂制成混合料，用作B料；
（3）将上述A料和B料分别加入到两层共挤设备中的A机和B机中，通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压花，冷却定型，即得。
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