CN104962216A

CN104962216A - 一种抗电势诱导衰减光伏组件封装胶膜

Info

Publication number: CN104962216A
Application number: CN201510323326.2A
Authority: CN
Inventors: 张伟禄; 齐志敏; 孔雅洁; 刘志德; 徐迪均
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明公开了一种抗电势诱导衰减光伏组件封装胶膜，所述光伏组件封装胶膜是由以下重量份数的组分制成：吸水剂0.1-1.0份，交联剂1.0-2.0份，抗氧剂0.1-0.5份，硅烷偶联剂0.1-1.0份，热稳定剂0.5-1.0份，成膜物质100份，所述成膜物质为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃或两者的共混物；所述的吸水剂选自下列一种：二环己基碳二亚胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺。本发明所述的光伏组件封装胶膜具有抗电势诱导衰减功能，而透光率、剥离强度、耐老化等性能不受影响。

Description

一种抗电势诱导衰减光伏组件封装胶膜

(一)技术领域

本发明属于热熔胶封装材料领域，特别涉及一种光伏组件封装胶膜。

(二)技术背景

随着科学技术的进步,太阳能光伏的发展使人类在能源利用和环境保护两方面达到了和谐的境界。近年来，我国光伏发电产业发展迅速，成为光伏组件的生产和出口大国。但随着光伏组件在电站中应用时间的延长，出现输出功率大幅下降的现象。研究结果表明是组件发生了电势诱导衰减(PID)。PID导致组件的腐蚀，严重时可以引起一块组件功率衰减50％以上，造成能源严重浪费，也成为国内光伏组件遭遇投诉的主要原因。为此，对如何改善PID现象并降低其对组件功率的影响，以提高光伏电站系统的可靠性，保证组件的使用年限成为近期主要的研究方向。

本发明选用了一种廉价易得的组分添加到EVA、POE或EVA/POE共混胶膜中，从根本上阻断了组件发生电势诱导衰减的路径，有效降低了组件PID风险，延长了使用寿命。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种具有抗电势诱导衰减功能的光伏组件封装胶膜，而透光率、剥离强度、耐老化等性能不受影响。

本发明的上述目的通过以下技术方案解决：

一种光伏组件封装胶膜，是由以下重量份数的组分制成：

吸水剂0.1-1.0份；

交联剂1.0-2.0份；

抗氧剂0.1-0.5份；

硅烷偶联剂0.1-1.0份；

热稳定剂0.5-1.0份；

成膜物质100份；

所述成膜物质为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃(POE)或EVA和POE的共混物；

所述的吸水剂选自下列一种：二环己基碳二亚胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺。

本发明中，所述的交联剂可任选下列一种：过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯。

本发明中，所述的抗氧剂可任选下列一种：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂2246)、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)等。

本发明中，所述的硅烷偶联剂可任选用下列一种：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。

本发明中，所述的热稳定剂为紫外线吸收剂，可任选下列一种：葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(UV-770)、2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚(UV-360)等。

本发明所述的EVA、POE等可使用市售商品，例如EVA可使用美国杜邦公司牌号200W的产品或韩国韩华牌号1533的产品；POE可使用美国陶氏牌号8003的产品。

本发明所述的抗电势诱导衰减光伏组件封装胶膜采用常规方法制备，即按比例将各组分称重后经混合、熔融、混炼、轧延、切边、收卷、包装制得。

本发明所述的抗电势诱导衰减光伏组件封装胶膜，在常温时无粘性，当温度大于100℃时便发生熔融粘接与交联固化，产生永久性粘合密封，是一种热固性光伏组件封装胶膜。该胶膜可用于光伏组件的层压封装。由于该胶膜中添加了吸水剂组份，有效降低了组件的PID风险。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.通过添加吸水剂组分，与组件中的水发生化学反应，使存在的水分被有效消耗掉，切断了金属离子迁移路径，可有效降低组件的导电性，从而有效降低电势诱导衰减风险。

2.本发明中选用的吸水剂与EVA相容性好，可保证添加后光伏组件封装胶膜的其他性能(如透光率、剥离强度、耐老化性能等)不受影响，而且加工性能良好。

(四)具体实施方式

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

本发明实施例使用的EVA为美国杜邦牌号200W的产品；POE是美国陶氏牌号8003的产品。

实施例1

将100份EVA、1份过氧化苯甲酰、0.1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.1份乙烯基三乙氧基硅烷、0.5份葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入0.1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能测试结果如下：体积电阻率为1.0×10¹⁶，透光率为92％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为4.0％，小于行业5％的要求。

实施例2

将100份EVA、1份过氧化苯甲酰、0.1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.1份乙烯基三乙氧基硅烷、0.5份葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能测试结果如下：体积电阻率为1.0×10¹⁶，透光率为92％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为2.0％，小于行业5％的要求。

实施例3

将50份EVA、50份POE、1份过氧化苯甲酰、0.1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、0.5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入0.1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能测试结果如下：体积电阻率为5.0×10¹⁶，透光率为93％，玻璃/胶膜剥离强度为42N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为2.0％，小于行业5％的要求。

实施例4

将50份EVA、50份POE、1份过氧化苯甲酰、0.1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、0.5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为5.0×10¹⁶，透光率为93％，玻璃/胶膜剥离强度为45N/cm；交联度为85％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为1.2％，小于行业5％的要求。

实施例5

将100份POE、1份过氧化二异丙苯、0.5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、0.5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入0.1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为1.0×10¹⁷，透光率为93％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为83％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为1.0％，小于行业5％的要求。

实施例6

将100份POE、1份过氧化苯甲酰、0.5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、0.5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合30分钟后，再加入1份二环己基碳二亚胺混合10分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为1.0×10¹⁷，透光率为92％，玻璃/胶膜剥离强度为45N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为0.5％，小于行业5％的要求。

实施例7

将500份EVA、500份POE、10份过氧化二异丙苯、1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、5份葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，投入搅拌混合设备混合60分钟后，再加入1份二环己基碳二亚胺混合20分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为5.0×10¹⁶，透光率为90％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为1.0％，小于行业5％的要求。

实施例8

将1000份POE、10份过氧化二异丙苯、5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合60分钟后，再加入1份二环己基碳二亚胺混合20分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为1.0×10¹⁷，透光率为93％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为0.5％，小于行业5％的要求。

实施例9

将1000份POE、10份过氧化二异丙苯、5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、5份葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，投入搅拌混合设备混合60分钟后，再加入10份二环己基碳二亚胺混合20分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为1.0×10¹⁷，透光率为93％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为0％，小于行业5％的要求。

实施例10

将500份EVA、500份POE、10份过氧化二异丙苯、1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、5份2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚，投入搅拌混合设备混合60分钟后，再加入10份二环己基碳二亚胺混合20分钟，然后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能如下：体积电阻率为5.0×10¹⁶，透光率为90％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。以上指标均达到光伏组件封装胶膜的国家标准。由该胶膜封装的光伏组件，其PID为2.0％，小于行业5％的要求。

对比实施例11

将100份EVA、1份过氧化苯甲酰、0.1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.1份乙烯基三乙氧基硅烷、0.5份葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，投入搅拌混合设备混合30分钟后转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷，最终得到成品。

产品性能测试结果如下：体积电阻率为4.0×10¹⁵，透光率为90％，玻璃/胶膜剥离强度为40N/cm；交联度为82％；耐老化性能合格。其中体积电阻率较低，导致由该胶膜封装的光伏组件PID为6.7％，不符合行业小于5％的要求。

Claims

1.一种光伏组件封装胶膜，是由以下重量份数的组分制成：

吸水剂 0.1-1.0份；

交联剂 1.0-2.0份；

抗氧剂 0.1-0.5份；

硅烷偶联剂 0.1-1.0份；

热稳定剂 0.5-1.0份；

成膜物质 100份；

2.如权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的交联剂选自下列一种或两者的组合：过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯。

3.如权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的抗氧剂选自下列一种或任意几种的组合：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

4.如权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的硅烷偶联剂选自下列一种或任意几种的组合：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。

5.如权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的热稳定剂为紫外线吸收剂。

6.如权利要求5所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的热稳定剂选自下列一种或两种的组合：葵二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、2,2'-亚甲基双[6-(苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚。

7.如权利要求6所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于：所述的交联剂选自下列一种或两者的组合：过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯；

所述的抗氧剂选自下列一种或任意几种的组合：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

所述的硅烷偶联剂选自下列一种或任意几种的组合：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。