CN106590445A - 太阳能电池封装用粘结剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物包括乙烯‑醋酸乙烯聚合物，聚偏氟乙烯，含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐，无机填料，固化催化剂，和硅烷偶联剂；其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯‑醋酸乙烯聚合物、1～20重量份的所述聚偏氟乙烯、1～20重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、10～80重量份的所述无机填料、0.1～20重量份的所述固化催化剂和0.1～10重量份的所述硅烷偶联剂。可以保证了太阳能电池良好地封装和密封可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学粘接剂类，尤其是一种太阳能电池封装用粘结剂组合物。
背景技术
太阳能或光电池是将光转化成电所使用的半导体器件(下文称为太阳能电池)。典型地，一旦暴露于光下，太阳能电池在其终端之间产生电压，从而导致电子顺向流动，其大小与照射到在电池表面处形成的光生伏打结上的光的强度成正比。可由任何合适的半导体材料，例如结晶或多晶硅或薄膜硅，例如无定形、半晶硅、砷化镓、二硒化铟铜、碲化镉、二硒化镓铟铜，其中包括任何一种或多种后者的混合物和类似物来制造太阳能电池。目前通常存在两类太阳能电池，晶片和薄膜。晶片是由从单晶或多晶锭料或铸件中机械锯开而制造的半导体材料的薄片。薄膜基太阳能电池是典型地通过溅射或者化学气相沉积工艺或类似技术在基底或上覆层(superstrate)上沉积的半导体材料的连续层。
由于晶片和薄膜基太阳能电池二者的发脆性质，因此对于电池来说，必要的是通过携带负载的支持元件支持。这一携带负载的支持元件可以是硬质，例如玻璃板硬质材料，或者软质材料，例如金属膜和/或片材或者合适的塑料材料，例如聚酰亚胺。太阳能或者光电池组件(下文称为太阳能电池组件)包括单一的太阳能电池或者通过携带负载的支持元件支持的互连太阳能电池的平面组合件。典型地封装太阳能电池组件，以保护电池避免环境影响。太阳能电池组件的支持元件可以是透太阳光的顶层或者上覆层，亦即位于太阳能电池和光源之间。或者，支持元件可以是置于太阳能电池之后的背层或者基底。太阳能电池组件常常包括上覆层和基底。典型地，一系列太阳能电池组件互连，形成充当单一的发电单元的太阳能电池组，其中电池和组件以产生合适电压的方式互连，为的是给予一件设备动力或者供应电池电力以供储存等。
一般来说，通过在上覆层或者基底上电连接单独的太阳能电池，并将互连的电池层压到一体化的太阳能电池组件内，从而制造太阳能电池组件。除了通过前述的支持上覆层和/或基底提供的支持和保护以外，电池的光照表面还通常受到保护避免环境(例如风、雨、雪、灰尘等等，通过用一种或多种封装剂或者阻挡涂布材料(下文称为“封装剂”)覆盖)。
通常使用透太阳光的上覆层，设计晶片基太阳能电池组件，所述上覆层由通常与基底结合的材料制造且具有一层或多层封装剂作为电池粘合剂用以粘合电池到上覆层上和粘合到基底(当存在时)上。因此，光穿过透明的上覆层和粘合剂，之后到达半导体晶片上。上覆层，典型地为硬质板，起到保护太阳能电池一侧以避免潜在有害的环境条件和另一侧受到几层封装剂和基底的结合的保护。
已提出各种材料用作太阳能电池组件的封装剂。通常提供保护密封层以覆盖组件边缘，和提供由铝或塑料材料制造的周围框架以覆盖密封层。当正面由发脆的材料，例如玻璃制成时，框架保护组件的边缘。因此，在层压和施加保护密封层之后，在框架内安装组件。适合于与太阳能电池组件结合使用的框架包括安装孔，其中提供所述安装孔使得所得框架组件容易安装到场地的合适的物体上。典型地用任何安装体系，例如通过螺钉、螺栓、螺帽等实现安装工艺。
目前降低太阳能电池组件制造成本所采用的一种方法包括用聚合物材料替代金属、典型地铝太阳能电池组件框架用于基底和边缘这二者。对于无定形薄膜硅太阳能电池组件来说，通常使用由模塑的热塑性材料例如聚氨酯制造的聚合物框架。这些可通过反应注塑聚氨酯以绕无定形硅电池组件形成框架而制备。反应注塑可就地(即，在组件上)进行，这通常导致显著的成本节约。然而，这一模塑工艺显示出几个缺点。例如，这一工艺包括使用对环境产生危险的化学前体(例如异氰酸酯)。这一工艺还要求模具，从而进一步增加总的制造成本。通过这一工艺制造的组件倾向于较小，这是因为模具的成本较高和所得聚合物框架的强度有限。在这一结构中，封装剂仍以几层层压的热塑性塑料，如EVA和氟聚合物如ETFE共聚物为基础。唯一的成本节约来自于框架的成本下降，但潜在地使得所得太阳能电池组件脆性更大。
在工业中通常使用的太阳能电池组件的另一问题是，公知热塑性层压体相对于玻璃具有差的粘合性能。这一问题尽管最初并不总是非常明显，但经长期气候的时间段常常导致热塑性层逐渐从太阳能电池内的玻璃表面上脱层。脱层工艺导致对电池效率的几个负面影响，例如它引起在封装剂内水的累积，最终导致电池腐蚀。这些层压体还具有低的抗UV性，和正因为如此，在太阳能电池的使用寿命内变色，通常变黄或者变褐，从而导致美学上令人不快的组件。经典地，常常要求大量的粘合剂来降低脱层效果，和需要防UV剂掺入到组件内以降低长期变色。
对于晶片类型的太阳能组件，例如晶体硅晶片组件来说，主要问题之一是所使用的材料的成本；例如，基底材料通常昂贵。存在两种广泛使用的基底材料：以上所述的EVA层压体，一种聚氟乙烯(PVF)，它们的价格均昂贵，和在玻璃/电池/玻璃结构中其它广泛使用的基底材料是玻璃。
还已知，视需要的封装剂和基底材料的成本占每一电池和/或组件总成本的大部分。因此长期需要降低封装太阳能电池的成本，以降低其制造的总成本。发明人发现，通过使用一种或多种液体硅氧烷封装剂，可降低每一太阳能电池组件的总成本，所述封装剂能利用连续的封装工艺，从而省去目前太阳能电池组件制造工艺中的几个阶段。层压体封装剂被在红外辐射或热固化条件下硬化的液体封装剂替代的事实减少或省去增加封装间歇时间和成本的处理层压体片材并避免需要层合机。本发明此外避免因产生来自层压工艺的废物引起的问题，和所得相关材料的成本问题。
发明内容
本发明的一方面提供一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物。
根据本发明的一个方面，提供一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物。所述粘结剂组合物包括：(a)乙烯-醋酸乙烯聚合物，(b)聚偏氟乙烯，(c)含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐，(d)无机填料，(e)固化催化剂，和(f)硅烷偶联剂；
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、1～20重量份的所述聚偏氟乙烯、1～20重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、10～80重量份的所述无机填料、0.1～20重量份的所述固化催化剂和0.1～10重量份的所述硅烷偶联剂。
进一步的，所述乙烯-醋酸乙烯聚合物具有50000～5000000g/mol的重均分子量。
粘结剂组合物进一步包括液态环氧树脂，所述液态环氧树脂选自由双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团或更多官能团环氧树脂、橡胶改性的环氧树脂、氨基甲酸乙酯改性的环氧树脂、丙烯酸类化合物改性的环氧树脂、光敏环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
粘结剂组合物，进一步包括固态环氧树脂所述固态环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、多官能团环氧树脂、氨基环氧树脂、含杂环的环氧树脂、取代的环氧树脂、萘酚环氧树脂、它们的衍生物和它们的混合物组成的组中。
粘结剂组合物，进一步包括酚醛环氧树脂所述酚醛环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛清漆环氧树脂、酚醛环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述无机填料选自由金粉、银粉、铜粉、镍、矾土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氮化铝、氧化硅、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化铁、陶瓷和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述固化催化剂选自由三聚氰胺催化剂、咪唑催化剂、三苯基膦催化剂和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述硅烷偶联剂选自由含环氧的硅烷，包括2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷；含胺的硅烷，包括N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁烯)丙基胺和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；含巯基的硅烷，包括3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷；和含异氰酸酯的硅烷，包括3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷组成的组中。
进一步的，基于100重量份的所述粘结剂组合物，进一步包括20～500重量份的有机溶剂。
本发明提供一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，其可以确保良好密封性良好，可以实现在蠕变特征、可靠性以及可再加工性方面具有良好性质的粘着膜。
具体实施方式
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种高粘度、生产成本低、符合环保要求、应用广泛的用于橡胶粘结粘合剂组合物。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物。所述粘结剂组合物包括：(a)乙烯-醋酸乙烯聚合物，(b)聚偏氟乙烯，(c)含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐，(d)无机填料，(e)固化催化剂，和(f)硅烷偶联剂；
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、1～20重量份的所述聚偏氟乙烯、1～20重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、10～80重量份的所述无机填料、0.1～20重量份的所述固化催化剂和0.1～10重量份的所述硅烷偶联剂。
进一步的，所述乙烯-醋酸乙烯聚合物具有50000～5000000g/mol的重均分子量。
粘结剂组合物进一步包括液态环氧树脂，所述液态环氧树脂选自由双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团或更多官能团环氧树脂、橡胶改性的环氧树脂、氨基甲酸乙酯改性的环氧树脂、丙烯酸类化合物改性的环氧树脂、光敏环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
粘结剂组合物，进一步包括固态环氧树脂所述固态环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、多官能团环氧树脂、氨基环氧树脂、含杂环的环氧树脂、取代的环氧树脂、萘酚环氧树脂、它们的衍生物和它们的混合物组成的组中。
粘结剂组合物，进一步包括酚醛环氧树脂所述酚醛环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛清漆环氧树脂、酚醛环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述无机填料选自由金粉、银粉、铜粉、镍、矾土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氮化铝、氧化硅、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化铁、陶瓷和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述固化催化剂选自由三聚氰胺催化剂、咪唑催化剂、三苯基膦催化剂和它们的混合物组成的组中。
进一步的，所述硅烷偶联剂选自由含环氧的硅烷，包括2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷；含胺的硅烷，包括N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁烯)丙基胺和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；含巯基的硅烷，包括3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷；和含异氰酸酯的硅烷，包括3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷组成的组中。
进一步的，基于100重量份的所述粘结剂组合物，进一步包括20～500重量份的有机溶剂。
实施例1
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、1重量份的所述聚偏氟乙烯、1重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、10重量份的所述无机填料、0.1重量份的所述固化催化剂和0.1重量份的所述硅烷偶联剂。
实施例2
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、20重量份的所述聚偏氟乙烯、20重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、80重量份的所述无机填料、20重量份的所述固化催化剂和10重量份的所述硅烷偶联剂
实施例3
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、8重量份的所述聚偏氟乙烯、8重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、12重量份的所述无机填料、10重量份的所述固化催化剂和4重量份的所述硅烷偶联剂。
实施例4
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、12重量份的所述聚偏氟乙烯、16重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、45重量份的所述无机填料、15重量份的所述固化催化剂和6重量份的所述硅烷偶联剂。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，包括：
(a)乙烯-醋酸乙烯聚合物，(b)聚偏氟乙烯，(c)含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐，(d)无机填料，(e)固化催化剂，和(f)硅烷偶联剂；
其中所述粘结剂组合物包括100重量份的所述乙烯-醋酸乙烯聚合物、1～20重量份的所述聚偏氟乙烯、1～20重量份的所述含氟丙烯酸单体或含氟马来酸酐、10～80重量份的所述无机填料、0.1～20重量份的所述固化催化剂和0.1～10重量份的所述硅烷偶联剂。
2.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，其中所述乙烯-醋酸乙烯聚合物具有50000～5000000g/mol的重均分子量。
3.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，进一步包括液态环氧树脂，所述液态环氧树脂选自由双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团或更多官能团环氧树脂、橡胶改性的环氧树脂、氨基甲酸乙酯改性的环氧树脂、丙烯酸类化合物改性的环氧树脂、光敏环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
4.如权利要求3所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，进一步包括固态环氧树脂，所述固态环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、多官能团环氧树脂、氨基环氧树脂、含杂环的环氧树脂、取代的环氧树脂、萘酚环氧树脂、它们的衍生物和它们的混合物组成的组中。
5.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，进一步包括酚醛环氧树脂，所述酚醛环氧树脂选自由双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛清漆环氧树脂、酚醛环氧树脂和它们的混合物组成的组中。
6.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，其中所述无机填料选自由金粉、银粉、铜粉、镍、矾土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氮化铝、氧化硅、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化铁、陶瓷和它们的混合物组成的组中。
7.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，其中所述固化催化剂选自由三聚氰胺催化剂、咪唑催化剂、三苯基膦催化剂和它们的混合物组成的组中。
8.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，其中所述硅烷偶联剂选自由含环氧的硅烷，包括2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷；含胺的硅烷，包括N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁烯)丙基胺和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；含巯基的硅烷，包括3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷；和含异氰酸酯的硅烷，包括3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷组成的组中。
9.如权利要求1所述的用于太阳能电池封装的粘结剂组合物，基于100重量份的所述粘结剂组合物，进一步包括20～500重量份的有机溶剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170426 |