CN104371577A

CN104371577A - 一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法

Info

Publication number: CN104371577A
Application number: CN201410643297.3A
Authority: CN
Inventors: 黄新东; 刘天人
Original assignee: Wuxi Zhongjie Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Zhongjie Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-02-25

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法，胶膜原料包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、硅微粉、3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纤维、抗老化助剂、交联剂和增塑剂。制备方法为先将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合；再加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉；然后加入剩余组分，混合后，经挤出、压延、冷却、牵引、除静电，即得。该胶膜具有良好的耐高温高湿性和紫外光老化性，性能接近进口胶膜。

Description

一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池材料技术领域，具体涉及一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法。

背景技术

太阳能行业是新兴朝阳行业。美国能源部从70年代后期已开始投入了巨资支持了多项该领域的研究项目，以期促进这一颇有前景的新兴产业的发展。经过多年理论探索和实验研究，太阳能电池的一些关键科学问题已经得到较好的解决，单晶硅、多晶硅及非晶硅电池已经实现了产业化。近年来，世界范围内围绕新型安全、高效、低成本、长寿命太阳电池的研究方兴未艾，使用新原理、新结构、新材料的太阳电池层出不穷。于此同时，各国学者和企业认识也强烈地意识到太阳电池的封装材料和工艺是提高太阳电池寿命，降低使用成本的关键技术。

在这一研究领域中,美国的Jet Propulsion和Springborn实验室早在70年代末至80年代初就开始研究太阳能电池封装材料的配方，国家可再生能源实验室(NREL)的F.J.Pern等在太阳能电池封装材料研制领域中做了大量卓有成效的工作。目前，世界各国的太阳能电池组件生产商普遍采用EVA作为封装材料。近30年的使用说明,此封装材料可稳定15-20年。为了进一步促进太阳能电池的使用，美国等发达国家对太阳能电池组件封装用胶膜提出长达30年的使用寿命目标，并为实现这一目标投入了大量的资金和人力。然而目前的封装材料还远远不能满足这一要求。近年来，一些太阳能电池组件的生产者和终端用户都相继报道了太阳能电池在自然天候条件下因封装材料的老化变黄、脱胶而导致电池的光电转换效率大大降低的例子。这涉及到EVA封装材料的长期可靠性、使电池获得较长使用寿命和达到更高的目标经济效益的问题，故引起了美国能源部和各大厂家的密切关注。为此，美国能源部通过国家可再生新能源实验室资助致力于胶膜老化机理和改进配方的研究工作。英国也开始了这方面的工作，已取得较好效果。国外厂家如美国STR、日本的普利司通及德国的etimex生产的胶膜性能好、稳定性好，但成本高。在组件价格日益下降的趋势下，封装胶膜的价格也日益被关注，封装胶膜的国产化是不可抵当的趋势。

我国于80年代中期开始，从美国引进单晶硅太阳能电池生产线，并逐年从美国进口EVA胶膜。为改变每年进口封装材料的被动局面，国家科委将太阳能电池封装用EV A胶膜国产化列入“八五”攻关计划。由浙江化工研究院最先对EVA胶膜进行了研究开发，取得了良好的效果，为EVA胶膜的国产化打下基础。近几年，国内陆陆续续出现了较多的胶膜生产厂家，产品质量良莠不齐，无法跟进口产品相比。使用结果表明。在使用三、四年左右就出现一些问题，其中最突出的是封装材料老化变黄、脱胶，严重影响了电池的光电转化效率和使用寿命。这就使成本本来就高的电池片不能很好地得到利用，阻碍了太阳电池的应用和推广。提高电池封装胶膜的耐天候老化性能，已成为太阳能利用的一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法，该胶膜具有良好的耐高温高湿性和紫外光老化性，性能接近进口胶膜。

一种太阳能电池封装胶膜，原料以重量份计包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5～15份，玻璃鳞片1～6份，藻酸钠2～9份，硅油3～10份，硫酸钡2～8份，丙烯酸丁酯1～6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠4～7份，氢化松香酯2～8份，丙烯酸十八烷基酯3～10份，N-乙烯基吡咯烷酮2～9份，硅微粉1～6份，3-二乙胺基丙胺4～10份，短切玻璃纤维2～8份，抗老化助剂1～8份，交联剂2～7份，增塑剂3～9份。

作为上述发明的进一步改进，所述硅微粉粒径在400～600目。

作为上述发明的进一步改进，所述抗老化助剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或亚磷酸三壬基苯酯。

作为上述发明的进一步改进，所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯或三烯丙基异三聚氰酸酯。

作为上述发明的进一步改进，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三辛酯或磷酸三甲苯酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合，在50～70℃的水浴中加热搅拌10～30min，得混合物Ⅰ；

步骤2，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉加入步骤1所得混合物Ⅰ中，超声振荡混合1～3h，得混合物Ⅱ；

步骤3，将3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纤维、抗老化助剂、交联剂和增塑剂加至步骤2所得混合物Ⅱ中，一同投入混料机中搅拌5～10min，得混合物Ⅲ；

步骤4，将步骤3所得混合物Ⅲ依次经挤出、压延、冷却、牵引、除静电，即得。

作为上述发明的进一步改进，步骤2中振荡频率为100～140次/min。

作为上述发明的进一步改进，步骤3中混料机在氨气氛围中以200～300rpm的搅拌速度混合物料。

作为上述发明的进一步改进，步骤4中挤出温度为80～90℃，热压温度为30～40℃，冷压温度为10～15℃。

本发明的太阳能电池封装胶膜具有良好的耐高温高湿性和紫外光老化性，老化后黄度指数变化非常小、与玻璃及TPT粘接力衰减也很小，保证太阳能组件减低的衰减率，性能接近进口胶膜。

具体实施方式

实施例1

一种太阳能电池封装胶膜，原料以重量份计包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份，玻璃鳞片1份，藻酸钠2份，硅油3份，硫酸钡2份，丙烯酸丁酯1份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠4份，氢化松香酯2份，丙烯酸十八烷基酯3份，N-乙烯基吡咯烷酮2份，硅微粉1份，3-二乙胺基丙胺4份，短切玻璃纤维2份，抗老化助剂1份，交联剂2份，增塑剂3份。

所述硅微粉粒径在400目；抗老化助剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合，在50℃的水浴中加热搅拌30min，得混合物Ⅰ；

步骤2，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉加入步骤1所得混合物Ⅰ中，超声振荡混合3h，振荡频率为100次/min，得混合物Ⅱ；

步骤3，将3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纤维、抗老化助剂、交联剂和增塑剂加至步骤2所得混合物Ⅱ中，一同投入混料机中，在氨气氛围中以200rpm搅拌10min，得混合物Ⅲ；

步骤4，将步骤3所得混合物Ⅲ依次经挤出、压延、冷却、牵引、除静电，即得，其中挤出温度为80℃，热压温度为30℃，冷压温度为10℃。

实施例2

一种太阳能电池封装胶膜，原料以重量份计包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份，玻璃鳞片2份，藻酸钠4份，硅油6份，硫酸钡3份，丙烯酸丁酯2份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠6份，氢化松香酯4份，丙烯酸十八烷基酯5份，N-乙烯基吡咯烷酮7份，硅微粉2份，3-二乙胺基丙胺9份，短切玻璃纤维6份，抗老化助剂2份，交联剂3份，增塑剂5份。

所述硅微粉粒径在480目；抗老化助剂为亚磷酸三壬基苯酯；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；增塑剂为磷酸三辛酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合，在70℃的水浴中加热搅拌10min，得混合物Ⅰ；

步骤2，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉加入步骤1所得混合物Ⅰ中，超声振荡混合1h，振荡频率为140次/min，得混合物Ⅱ；

步骤3，将3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纤维、抗老化助剂、交联剂和增塑剂加至步骤2所得混合物Ⅱ中，一同投入混料机中，在氨气氛围中以300rpm搅拌5min，得混合物Ⅲ；

步骤4，将步骤3所得混合物Ⅲ依次经挤出、压延、冷却、牵引、除静电，即得，其中挤出温度为90℃，热压温度为40℃，冷压温度为15℃。

实施例3

所述硅微粉粒径在500目；抗老化助剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；增塑剂为磷酸三甲苯酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

实施例4

所述硅微粉粒径在550目；抗老化助剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

实施例5

所述硅微粉粒径在600目；抗老化助剂为亚磷酸三壬基苯酯；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；增塑剂为磷酸三辛酯。

上述太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合，在60℃的水浴中加热搅拌20min，得混合物Ⅰ；

步骤2，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉加入步骤1所得混合物Ⅰ中，超声振荡混合2h，振荡频率为120次/min，得混合物Ⅱ；

步骤3，将3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纤维、抗老化助剂、交联剂和增塑剂加至步骤2所得混合物Ⅱ中，一同投入混料机中，在氨气氛围中以250rpm搅拌7min，得混合物Ⅲ；

步骤4，将步骤3所得混合物Ⅲ依次经挤出、压延、冷却、牵引、除静电，即得，其中挤出温度为85℃，热压温度为35℃，冷压温度为12℃。

试验例1耐高温高湿性能实验

将实施例1至5所得样品及市售国产胶膜、进口胶膜剪裁成一定大小，测定黄度指数、与玻璃及TPT粘接力，然后将试样将交联放置于试验箱(温度：85℃，湿度：85％)，每隔400h测试一次黄度指数及粘接力。

结果如下：

胶膜在高温高湿老化2000h过程中黄度指数变化

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	国产膜	进口膜
								0h	0.7	0.8	0.9	0.8	0.7	0.7	0.8
400h	1.5	1.6	1.7	1.7	1.6	1.6	1.6
								800h	1.6	1.5	1.6	1.6	1.6	1.6	1.7
1200h	1.6	1.6	1.7	1.6	1.7	2.1	1.7
								1600h	1.5	1.6	1.7	1.7	1.7	2.4	1.7
2000h	1.6	1.6	1.7	1.7	1.7	2.8	1.6

胶膜在高温高湿老化2000h过程中与玻璃粘接力变化

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	国产膜	进口膜
								0h	47	46	46	45	46	49	45
400h	45	44	45	44	45	52	44
								800h	44	43	43	44	44	48	43
1200h	43	42	43	43	44	47	42
								1600h	43	42	43	42	43	46	42
2000h	43	42	43	42	43	40	42

胶膜在高温高湿老化2000h过程中与TPT粘接力变化

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	国产膜	进口膜
								0h	46	45	47	46	46	42	45
400h	44	44	45	45	45	45	43
								800h	43	44	44	44	43	38	42
1200h	42	43	43	44	43	35	41

1600h	42	42	43	43	43	32	42
								2000h	42	42	43	43	43	29	41

试验例2耐紫外光性能实验

将实施例1至5所得样品及市售国产胶膜、进口胶膜剪裁成一定大小，测定黄度指数、与玻璃及TPT粘接力，然后将试样将交联放置于试验箱(温度：60℃，280～320nm紫外光5W，320～385紫外光10W)，每隔400h测试一次黄度指数及粘接力。

测试结果为：

本发明的胶膜、进口胶膜和国产胶膜中胶膜中，进口胶膜与玻璃、TPT粘接力的降幅最小，最稳定，经过2O00h老化后，与玻璃粘接力无变化，与TPT也只下降了1N/cm；国产胶膜下降最大，与玻璃粘接力下降5N/cm，与TPT下降3N/cm。本发明的胶膜在老化2000h后与玻璃、TPT粘接力分别下降2N/cm、3N/cm。

由上述结果可知，本发明的胶膜在老化2000h后黄变程度及粘接力稳定性接近进口胶膜，明显优于国产胶膜。

Claims

1.一种太阳能电池封装胶膜，其特征在于：原料以重量份计包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5～15份，玻璃鳞片1～6份，藻酸钠2～9份，硅油3～10份，硫酸钡2～8份，丙烯酸丁酯1～6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠4～7份，氢化松香酯2～8份，丙烯酸十八烷基酯3～10份，N-乙烯基吡咯烷酮2～9份，硅微粉1～6份，3-二乙胺基丙胺4～10份，短切玻璃纤维2～8份，抗老化助剂1～8份，交联剂2～7份，增塑剂3～9份。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述硅微粉粒径在400～600目。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述抗老化助剂为三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯或亚磷酸三壬基苯酯。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯或三烯丙基异三聚氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池封装胶膜，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三辛酯或磷酸三甲苯酯。

6.权利要求1至5任一项所述的太阳能电池封装胶膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将玻璃鳞片、藻酸钠、硅油、硫酸钡、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠混合，在 50～70℃的水浴中加热搅拌10～30min，得混合物Ⅰ；

7.根据权利要求6所述的太阳能电池封装胶膜的制备方法，其特征在于：步骤2中振荡频率为100～140次/min。

8.根据权利要求6所述的太阳能电池封装胶膜的制备方法，其特征在于：步骤3中混料机在氨气氛围中以200～300rpm的搅拌速度混合物料。

9.根据权利要求6所述的太阳能电池封装胶膜的制备方法，其特征在于：步骤4中挤出温度为80～90℃，热压温度为30～40℃，冷压温度为10～15℃。