CN106398592B - 一种提高太阳能组件转换功率的eva封装胶膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜，所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：交联剂0.05‑5%，助交联剂0.05‑5%，偶联剂0.05‑3%，疏水剂0.05‑2%，光稳定剂0.02‑1.5%，抗酸剂0.02‑1.0%，紫外光转换剂0.02‑1.0%，EVA树脂余量。本发明是一种低成本、高性能、高转换功率的EVA胶膜，在光伏系统中具有持久的抗湿热，紫外，PID及蜗牛纹等性能，满足现在和未来光伏组件市场的要求。

Description

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜

技术领域

本发明涉及太阳能光伏组件生产技术领域，特别涉及一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜。

背景技术

自2015年我国推行“光伏领跑者”计划以来，高效光伏产品已成为业内的共识与行业的发展方向。

在“领跑者”计划的刺激下，未来3-5年，组件功率提高速度更快，企业之间的竞争过度为以转换效率为核心的良性竞争。提高转换效率、降低度电成本是光伏实现进一步发展的关键。

“领跑者”计划从制造水平、应用水平、标准及测试等方面促进行业整体水平提升，其设置的产品技术指标将不断催生创新活力，将光伏产业引向高质、高效发展。

在光伏组件提高功率转换方面，光靠电池片提高转换率，已经不能满足市场的需要，各种辅材都想尽办法来提升电池片的功率转换。光伏EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜，由于夹在玻璃中间，或玻璃和背板中间，起到封装保护作用。太阳能光伏组件转换功率的影响因素以下几个因素：晶硅或非晶硅的转换功率，电能的损耗和太阳光的光照数量等方面。现有的光伏组件背面胶膜为透明胶膜，无法有效提高光照的反射率。如改成白色EVA胶膜，则在组件层压过程容易产生溢白、收缩率大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，是一种低成本、高性能、高转换功率的EVA胶膜，满足EVA胶膜的耐湿热，抗PID，抗蜗牛纹等性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜，所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：交联剂0.05-5%，助交联剂0.05-5%，偶联剂0.05-3%，疏水剂0.05-2%，光稳定剂0.02-1.5%，抗酸剂0.02-1.0%，紫外光转换剂0.02-1.0%，EVA树脂余量。

作为优选，所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：交联剂0.05-5%，助交联剂0.05-5%，偶联剂0.05-3%，疏水剂0.05-2%，光稳定剂0.02-1.5%，抗酸剂0.02-1.0%，紫外稳定剂0.02-1.0%，着色剂1-10%，EVA树脂余量。

本发明对EVA胶膜的配方进行优化，使光伏EVA胶膜不但具有封装保护的作用，而且能帮助电池片提高一定的转换功率，能在低成本的基础上，有效提高光伏组件的转换功率，增加更大的经济价值。

本发明的光伏EVA胶膜在提高太阳光利用率方面具体分两方面进行，正面透明胶膜中添加紫外光转换剂，能使波长在280-380的紫外光，转换成400-600的可见光，提高光伏组件的转换率。背面胶膜，由传统的透明胶膜改成白色胶膜，提高光照的反射率，再次提高利用太阳光的利用率。

紫外光转换剂的机理是将紫外光进行充分利用，所以，对紫外光响应高的电池片效果尤其明显，对紫外光响应低的电池片，紫外光转换剂就能将紫外光转换成可见光进行响应。

本发明的背面胶膜将原有的透明胶膜改变成白色胶膜，提高反射率，反射率能在95%以上，在光伏单玻组件反射率比背板高出近5-10%；在双玻组件上，由于是全透明结构，效果更加明显。原有白色EVA胶膜在组件层压过程容易产生溢白收缩率大等缺点，本发明采用后续辐射预交联加工工艺，克服白色EVA胶膜的溢胶问题，没有白色EVA溢胶遮挡电池片和焊带问题，不需要使用特殊工艺，良品率达到99%以上。在配方和工艺的双重改进后，实际使用中发现组件没有封装带来的功率损耗。

作为优选，所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或两种。

助交联剂优选三烯丙基异氰脲酸酯与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的组合组。

作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、硅烷偶联剂KH792中的一种或几种。偶联剂优选硅烷偶联剂KH570。

作为优选，所述疏水剂为改性聚硅氧烷，所述的光稳定剂为光稳定剂770、光稳定剂622、光稳定剂944中的一种或几种。光稳定剂优选光稳定剂770与光稳定剂622的组合。

作为优选，所述紫外稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

作为优选，所述抗酸剂为硬脂酸钙，所述着色剂为钛白粉。

作为优选，所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3-6.5%，硫化钠0.05-0.25%，硫化钾2.5-5%，硝酸钡1-2%，硝酸铟1-2%，聚甲基丙烯酸甲酯余量。

作为优选，所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3-6.5%，硫化钠0.05-0.25%，硫化镁2.5-5%，硫酸钡1-2%，硝酸锶1-2%，EVA树脂余量。

作为优选， 所述背面胶膜经辐射预处理后使用，辐射预处理采用电子加速器发射高能电子束辐射在背面胶膜表面，电子加速器参数设置为：电子束电压200-500KV，辐射剂量10-100KGy，线速度3-10米/分钟。通过辐射预处理，以激活EVA树脂分子，使树脂离子化，活化并发生交联反应形成三维网状机构，有效改善EVA树脂性能，其强度明显提高，在光伏组件层压过程中EVA胶膜受力均匀，膨胀一致，保持胶料的流动性。在常温下就可以进行处理。

本发明的有益效果是：本发明是一种低成本、高性能、高转换功率的EVA胶膜，在光伏系统中具有持久的抗湿热，紫外，PID及蜗牛纹等性能，满足现在和未来光伏组件市场的要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜。

所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）0.05%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯）0.05%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH792）3%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）2%，

光稳定剂（光稳定剂770）1.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）1.0%，

紫外光转换剂0.02%，

EVA树脂余量。

所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙6.5%，硫化钠0.05%，硫化钾2.5%，硝酸钡2%，硝酸铟2%，聚甲基丙烯酸甲酯余量。

所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）0.05%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯）0.05%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH792）3%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）2%，

光稳定剂（光稳定剂770）1.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）1.0%，

紫外稳定剂（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）1.0%，

着色剂（钛白粉）10%，

EVA树脂余量。

实施例2：

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜。

所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）5%，

助交联剂（三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）5%，

偶联剂（乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷）0.05%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）0.05%，

光稳定剂（光稳定剂944）0.02%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.02%，

紫外光转换剂1.0%，

EVA树脂余量。

所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙4%，硫化钠0.25%，硫化镁5%，硫酸钡1%，硝酸锶1%，EVA树脂余量。

所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）5%，

助交联剂（三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）5%，

偶联剂（乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷）0.05%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）0.05%，

光稳定剂（光稳定剂944）0.02%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.02%，

紫外稳定剂（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）0.02%，

着色剂（钛白粉）1%，

EVA树脂余量。

实施例3：

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜。

所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）2%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1：1质量比的复配）1%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH570）0.6%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）1%，

光稳定剂（光稳定剂770与光稳定剂622按1：1质量比的复配）0.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.2%，

紫外光转换剂0.3%，

EVA树脂余量。

所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3%，硫化钠0.2%，硫化钾3%，硝酸钡1.5%，硝酸铟1.5%，聚甲基丙烯酸甲酯余量。

所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）2%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1：1质量比的复配）1%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH570）0.6%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）1%，

光稳定剂（光稳定剂770与光稳定剂622按1：1质量比的复配）0.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.2%，

紫外稳定剂（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）0.5%，

着色剂（钛白粉）8%，

EVA树脂余量。

实施例4：

一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜。

所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）1.5%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1：1质量比的复配）1.5%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH570）0.4%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）1.5%，

光稳定剂（光稳定剂770与光稳定剂622按1：1质量比的复配）0.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.2%，

紫外光转换剂0.3%，

EVA树脂余量。

所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3.5%，硫化钠0.1%，硫化镁2.5%，硫酸钡1.5%，硝酸锶1%，EVA树脂余量。

所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：

交联剂（叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯）1.5%，

助交联剂（三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1：1质量比的复配）1.5%，

偶联剂（硅烷偶联剂KH570）0.4%，

疏水剂（改性聚硅氧烷，道康宁DC856）1.5%，

光稳定剂（光稳定剂770与光稳定剂622按1：1质量比的复配）0.5%，

抗酸剂（硬脂酸钙）0.2%，

紫外稳定剂（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）0.5%，

着色剂（钛白粉）6%，

EVA树脂余量。

实施例5~8：

实施例5~8实施例1~4不同之处在于紫外光转换剂为市售，日立化成紫外转化粒子WCP。其它同实施例1~4。

所述背面胶膜经辐射预处理后使用，通过电子加速器发射高能电子束辐射在背面胶膜表面，激活EVA树脂分子，使树脂离子化，活化并发生交联反应形成三维网状机构，有效改善EVA树脂性能，其强度明显提高，在光伏组件层压过程中EVA胶膜受力均匀，膨胀一致，保持胶料一定流动性。在常温下就可以进行处理。

辐射作用的形成的原初化学产物除了离子，电子，激发电子外还包括自由基和某些分子产物，这些原初粒子都具有较高活性，可以发生裂解。重排，电子转移，脱氢和加成等多种反应。

背面白色胶膜进行高能电子束辐射预交联处理，根据电子束的电压和辐射量能够有效的控制辐射强度和深度，克服胶膜溢白现象。

高能电子辐射交联处理时，没有产生温度的变化，不同于常规的加热交联方式，所以对EVA胶膜中的粘合剂及其他助剂破坏较弱，胶膜的剥离强度影响较小。

再对高能电子的辐射量进行控制，使EVA胶膜与玻璃或背板面的剥离强度没有产生变化。

采用高能电子束参数一：电压450KV，辐射剂量20kGy，线速度3米/分钟。

采用高能电子束参数二：电压450KV，辐射剂量40kGy，线速度5米/分钟。

采用高能电子束参数三：电压450KV，辐射剂量60kGy，线速度5米/分钟。

对本发明实制得的胶膜进行性能测试，结果如下：

1.组件长期耐压测试（IEC标准双85，-1000V）功率衰减在5%以内；

2.有较强的耐候性，应用在晶硅光伏组件上，质保25年；

3.层压固化工艺满足组件常规工艺要求；

4.湿热老化1000小时，黄变值在3以下；

5.紫外老化60KWh/平方，黄变值在2以下；

6.体积电阻率达到1015-1016Ω.CM；

7.透光率在92以上；

8.收缩率在2%以下；

9.与其他辅材如背板，玻璃，焊带，阻焊剂等相容性好；

10.单玻多晶组件转换功率提高1%以上，双玻多晶组件转换功率提高1.5%以上。

本发明开发的高效转换功率EVA胶膜组合，首先具有常规EVA胶膜各项指标，还具有提高光伏组件转换功率的效果，对组件CTM没有影响，而且满足组件生产的工艺要求。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于，包括透明的正面胶膜和白色的背面胶膜，所述正面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：交联剂0.05-5%，助交联剂0.05-5%，偶联剂0.05-3%，疏水剂0.05-2%，光稳定剂0.02-1.5%，抗酸剂0.02-1.0%，紫外光转换剂0.02-1.0%，EVA树脂余量；其中紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3-6.5%，硫化钠0.05-0.25%，硫化钾2.5-5%，硝酸钡1-2%，硝酸铟1-2%，聚甲基丙烯酸甲酯余量。

2.根据权利要求1所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述背面胶膜按质量百分比计其原料组成如下：交联剂0.05-5%，助交联剂0.05-5%，偶联剂0.05-3%，疏水剂0.05-2%，光稳定剂0.02-1.5%，抗酸剂0.02-1.0%，紫外稳定剂0.02-1.0%，着色剂1-10%，EVA树脂余量。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA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，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或两种。

4.根据权利要求1或2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、硅烷偶联剂KH792中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述疏水剂为改性聚硅氧烷，所述的光稳定剂为光稳定剂770、光稳定剂622、光稳定剂944中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

7.根据权利要求2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述抗酸剂为硬脂酸钙，所述着色剂为钛白粉。

8.根据权利要求1所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光转换剂由以下质量百分比计的原料混合而成：硫化钙3-6.5%，硫化钠0.05-0.25%，硫化镁2.5-5%，硫酸钡1-2%，硝酸锶1-2%，EVA树脂余量。

9.根据权利要求1或2所述的一种提高太阳能组件转换功率的EVA封装胶膜，其特征在于： 所述背面胶膜经辐射预处理后使用，辐射预处理采用电子加速器发射高能电子束辐射在背面胶膜表面，电子加速器参数设置为：电子束电压200-500KV，辐射剂量10-100KGy，线速度3-10米/分钟。