CN104861886B - 一种太阳能电池封装用eva胶膜及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，主要是在其原料构成中增加了聚丙烯酰胺，采用聚丙烯酰胺作为吸酸阻水剂，有效消除或中和EVA中本身含有的少量游离醋酸和老化过程中产生的酸性小分子物质，使得封装胶膜具备优良的水汽阻隔性能，且由于采用的聚丙烯酰胺为纳米级颗粒或粉末状，对胶膜的透光率基本没影响，有效提升组件的抗PID性能。

Description

一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，具体是一种降低光伏组件产生PID现象的EVA封装胶膜及其制备工艺。
背景技术
随着人们对环保和可再生能源的重视，太阳能发电作为一种新型能源得到了迅速发展。EVA封装胶膜以其优良的透光率、粘结性能、加工性能等，已成为目前太阳能电池的主要封装材料。
近年来，太阳能电池的电势诱导发电效率功率衰减（PID）问题越来越受到人们的重视。根据相关研究结果，认为造成组件PID现象的可能原因有很多种，如光伏逆变器阵列的接地方式、系统、组件、电池片等都可能影响PID现象。目前普遍认为引起PID的主要原因为，在高温高湿情况及负电压作用下，玻璃内部的钠离子透过封装材料迁移到电池片表面，在电池片表面形成反向电位差，最终导致PID现象的产生。
针对PID现象发生的原理，人们在封装材料方面进行了研究和改善，主要是针对体积电阻率、水汽透过率和钠离子阻隔性等方面进行的。专利CN103146315A中介绍了一种在EVA中混入一定比例的POE，该方案制得的封装胶膜体积电阻率可达1×1015Ω•cm。专利CN103756579A中介绍了在EVA中混入离聚物树脂，得到一种具有良好水汽阻隔性能和抗水解性能的封装胶膜。以上发明基本都是针对体积电阻率和水汽透过率方面对EVA封装胶膜进行改性，在抗PID方面也取得了比较好的效果，但是并未对EVA中本身含有的少量游离醋酸或者老化过程中降解出的少量酸性小分子进行处理，而少量酸性小分子在湿热情况下可能会加速PID现象，故，如何有效消除或中和EVA膜中的少量酸性物质，能使胶膜具有优良的水汽阻隔性能，从而改善组件PID现象成为待解决之问题。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述技术问题，提出一种太阳能电池封装EVA胶膜及其制备工艺，使得通过本发明制得的装胶膜能够有效消除或中和EVA中本身含有的少量游离醋酸和老化过程中产生的酸性小分子物质，使得封装胶膜具备优良的水汽阻隔性能，有效提升组件抗PID性能。
本发明所采用的技术方案为，一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其原料构成以质量份数计，包括：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：100份；
交联剂：0.5-1.5份；
交联助剂：0.3-1.5份；
抗氧剂：0.05-0.5份；
紫外光吸收剂：0.01-0.3份；
光稳定剂：0.01-0.2份；
增粘剂：0.1-0.5份；
聚丙烯酰胺：0.05-0.5份。
上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子，其中VA含量为25%-28%，熔指为20-25g/10min/190℃。
上述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷中的一种。
上述交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。
上述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯中的一种。
上述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑中的一种。
上述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种。
上述增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
上述聚丙烯酰胺为纳米级颗粒或粉末。
上述太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，包括如下步骤：
（1）参考上述太阳能电池封装用EVA胶膜的原料构成，称取原料，然后加入到混料机中混合均匀；
（2）将所得混合料投入到流延生产线，经过挤出流延、压花冷却、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
本发明的有益效果，本发明所提出的太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，主要是在其原料构成中增加了聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺是一种可以溶解在水中的聚合物，其在污水处理中作为絮凝剂已得到广泛应用，其与水的结合性很好，在本发明所述条件下，EVA胶膜中少量的水分子可以与聚丙烯酰胺结合，形成氢键等结构，使得水汽不能从EVA层透过；同时，由于聚丙烯酰胺分子结构中含有N-H基团，在一定条件下可以与酸性物质反应，能有效起到吸收酸性物质的作用。本发明采用聚丙烯酰胺作为吸酸阻水剂，有效消除或中和EVA中本身含有的少量游离醋酸和老化过程中产生的酸性小分子物质，使得封装胶膜具备优良的水汽阻隔性能，且由于采用的聚丙烯酰胺为纳米级颗粒或粉末状，对胶膜的透光率基本没影响，有效提升组件的抗PID性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，但并不以此为限。
实施例一：
一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其原料构成为：光伏级EVA粒子（其中，VA含量25%，熔指20g/10min/190℃）100kg、交联剂2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷0.5kg、交联助剂三烯丙基异三聚氰酸酯1kg、抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.05kg、紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.01kg、光稳定剂癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.2kg、增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷0.1kg、纳米级聚丙烯酰胺粉末0.05 kg。
上述太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，步骤为：先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过挤出流延、压花冷却、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例一所得产品标记为S1。
实施例二：
一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其原料构成为：光伏级EVA粒子（其中，VA含量26%，熔指23g/10min/190℃）100kg、交联剂过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯1kg、交联剂助剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3kg、抗氧剂三(壬基苯基)亚磷酸酯0.5kg、紫外光吸收剂2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑0.3kg、光稳定剂双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.01kg、增粘剂乙烯基三乙氧基硅烷0.3kg、纳米级聚丙烯酰胺粉末0.1 kg。
上述太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，步骤为：先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过挤出流延、压花冷却、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例二所得产品标记为S2。
实施例三：
一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其原料构成为：光伏级EVA粒子（其中，VA含量28%，熔指25g/10min/190℃）100kg、交联剂过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯1.5kg、交联助剂三聚氰酸三烯丙酯1.5kg、抗氧剂三(壬基苯基)亚磷酸酯0.3kg、紫外光吸收剂2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑0.2kg、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物0.1kg、增粘剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷0.5kg、纳米级聚丙烯酰胺颗粒0.5kg。
上述太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，步骤为：先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过挤出流延、压花冷却、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例三所得产品标记为S3。
对比例：
参考上述实施例一、二、三中太阳能电池封装用EVA胶膜的原料构成，删除其中的纳米级聚丙烯酰胺成分，提取其他成分作为对比例的原料构成，分别形成对比例一、二、三；各对比例与各实施例的制备工艺也基本相同，区别只在于：对比例进行混料时，不包含纳米级聚丙烯酰胺成分。各对比例所得产品分别标记为C1、C2、C3。
性能测试：
分别对各实施例及各对比例所得产品的性能进行测试，结果如下表1所示：
表1：性能测试结果比对表。

Claims (4)

1.一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，其原料构成以质量份数计，包括：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：100份，该乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔指为20-25g/10min/190℃，
其中VA的含量为25％-28％；
交联剂：0.5-1.5份；
交联助剂：0.3-1.5份；
抗氧剂：0.05-0.5份；
紫外光吸收剂：0.01-0.3份；
光稳定剂：0.01-0.2份；
增粘剂：0.1-0.5份；
聚丙烯酰胺：0.05-0.5份；所述聚丙烯酰胺为纳米级粉末或颗粒。
2.如权利要求1所述的太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子。
3.如权利要求1所述的太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷中的一种；所述交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种；所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯中的一种；所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑中的一种；所述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种；所述增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
4.如权利要求1-3任一项所述之太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)参考权利要求1-3任一项所述之太阳能电池封装用EVA胶膜的原料构成，称取原料，然后加入到混料机中混合均匀；
(2)将步骤(1)中所得混合料投入到流延生产线，经过挤出流延、压花冷却、牵引收卷步骤，得阳能电池封装用EVA胶膜。
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