CN104479573A - 一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其由以重量百分计算的以下原料制备而成：乙烯-α-烯烃共聚物树脂85％～99％，交联剂0.3％～2％，硅烷偶联剂0.1％～2％，抗氧剂0.03％～4％，紫外线吸收剂0.05％～5％。该胶膜能有效抵抗PID现象的产生。

Description

一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种光伏组件的封装材料，具体是一种聚烯烃胶膜及其制备工艺。

背景技术

随着化石能源日益枯竭和地球环境污染的不断严重，使可再生能源和各种绿色能源得到了越来越多的重视。太阳能发电的使用也越来越普及，太阳能光伏组件就是将太阳能转换为电能的装置。随着太阳能组件在不同环境中使用，人们发现应用在高温高湿条件下的光伏组件长期在高电压作用下组件电池的封装材料和上层玻璃之间出现的离子迁移现象，使得电池表面的钝化效果恶化，导致组件功率衰减。这些引起衰减的机理被称之为电位诱发衰减(PotentialInducedDegradation，PID)。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。为了对光伏行业长期健康的发展，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。

太阳能光伏组件就是将太阳能转换为电能的装置。太阳能光伏组件一般采用上部透明保护材料和下部基板保护材料，中间填充透明的密封材料用于保护固定太阳能电池元件。太阳能光伏组件的发电效率同电池片表面接收到的光谱范围和光照强度有关，所以要求封装材料的透明度要良好。目前，从柔软性和透明度的方面考虑，目前大范围使用的封装材料是乙烯醋酸乙烯酯的共聚物(EVA)，但是EVA本身的耐热性不够，通常需要加入交联剂使其交联成网状结构来提高抗蠕变性，此外，EVA抗紫外老化性能差，长时间在户外使用时其透光率急剧下降；EVA的阻隔水汽的性能不强，而且自身容易水解产生酸性物质释放腐蚀玻璃、太阳能电池元件，产生蜗牛纹、PID等多种现象。聚烯烃弹性体是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂制备的，聚烯烃弹性体的主碳链都是饱和的，且所含有的叔碳原子相对较少，因此具有优异的抗热氧老化和紫外老化性能；一定量的α-烯烃的引入消弱了聚乙烯链的结晶区，呈现出弹性的无定型区，通过化学键的交联改性可以进一步提高聚烯烃弹性体的透光率。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的一个目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜。

用于解决问题的方案

一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其由以重量百分计算的以下原料制备而成：

优选地，所述乙烯-α-烯烃共聚物树脂中α-烯烃的摩尔含量为10％～50％，所述乙烯-α-烯烃共聚物树脂的熔体流动速率为10g/10min～40g/10min。

优选地，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类化合物。

优选地，所述紫外吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种。

优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，

所述主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；

所述辅抗氧剂为三(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，所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，其中，

所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。

优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。

本发明同时提供一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜的工艺，包括如下步骤：

(1)将所述原料经过混料机混合均匀；

(2)将步骤(1)所得混合料投入单螺杆挤出机里，在90℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.1～0.8mm的聚烯烃胶膜。

发明的效果

1、同EVA胶膜相比，聚烯烃胶膜具有更优异的绝缘和抗老化性能；用作太阳能组件的封装胶膜，提高组件的耐老化性能，不产生蜗牛纹及PID现象。

2、优异的绝缘性能，体积电阻率要大于1.0*10¹⁶Ω.cm以上。

3、老化后不产生酸性物质释放，不会产生PID现象和蜗牛纹；能够有效消除PID现象，电站户外长时间运营不会出现蜗牛纹的现象。

具体实施方式

以下将结合实施例详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、材料未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

在100质量份乙烯-正辛烯共聚物树脂中加入1.5质量份引发剂2-乙基己基碳酸叔丁酯，0.3质量份β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，0.3质量份2,4-二羟基二苯甲酮，0.5质量份乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀后投入单螺杆挤出机里，在100℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的聚烯烃胶膜。聚烯烃胶膜体积电阻率：2×10¹⁶Ω·cm，双85老化3000h黄变指数(ΔYI)：1.4。

实施例2

在100质量份乙烯-正辛烯共聚物树脂中加入2.0质量份引发剂2-乙基己基碳酸叔丁酯，0.3质量份β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，0.3质量份2,4-二羟基二苯甲酮，0.5质量份乙烯基三乙氧基硅烷，投入单螺杆挤出机里，在100℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的聚烯烃胶膜体积电阻率：1.5×10¹⁶Ω·cm，双85老化3000h黄变指数(ΔYI)：1.0。

实施例3

在100质量份乙烯-正辛烯共聚物树脂中加入2.5质量份引发剂2-乙基己基碳酸叔丁酯，0.3质量份β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，0.3质量份2,4-二羟基二苯甲酮，0.5质量份乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀后投入单螺杆挤出机里，在100℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的聚烯烃胶膜。体积电阻率：1.0×10¹⁶Ω·cm，双85老化3000h黄变指数(ΔYI)：2.5。

实施例4

在100质量份乙烯-正辛烯共聚物树脂中加入3.0质量份引发剂2-乙基己基碳酸叔丁酯，0.3质量份β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，0.3质量份2,4-二羟基二苯甲酮，0.5质量份乙烯基三乙氧基硅烷，20质量份钛白粉和氧化锆的复配物经过混料机混合均匀，投入单螺杆挤出机里，在100℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的聚烯烃胶膜。体积电阻率：1.0×10¹⁵Ω·cm，黄变指数(ΔYI)：4.0。

综上所述，本发明中所涉及到的胶膜具有优异的抗老化性能，能够有效消除PID现象，电站户外长时间运营不会出现蜗牛纹的现象。

虽然已经参照以上实施方式说明了本发明，但是，应该理解的是本发明不限于所公开的实施方式。所附权利要求书的范围应在最宽泛的范围内进行解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，其由以重量百分计算的以下原料制备而成：

乙烯-α-烯烃共聚物树脂        85％～99％

交联剂         0.3％～2％

硅烷偶联剂     0.1％～2％

抗氧剂         0.03％～4％

紫外线吸收剂   0.05％～5％。

2.根据权利要求1所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述乙烯-α-烯烃共聚物树脂中α-烯烃的摩尔含量为10％～50％，所述乙烯-α-烯烃共聚物树脂的熔体流动速率为10g/10min～40g/10min。

3.根据权利要求1所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类化合物。

4.根据权利要求3所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述紫外吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种。

5.根据权利要求1所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，

所述主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；

所述辅抗氧剂为三(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。

6.根据权利要求1所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，其中，

所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。

7.根据权利要求1所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。

8.一种制备如权利要求1至7任一项所述的用于光伏组件的封装材料聚烯烃胶膜的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将所述原料经过混料机混合均匀；

(2)将步骤(1)所得混合料投入单螺杆挤出机里，在90℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0.1～0.8mm的聚烯烃胶膜。