CN107502209A - 一种三层结构的太阳能电池封装胶膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种三层结构型太阳能电池封装胶膜，其结构是由芯层和位于芯层上下两个皮层组成。通过紫外线辐照，选择性地使芯层发生预交联，皮层不发生预交联。因此，本发明的胶膜柔软、透明、粘接性好、耐蠕变，在缩短了组件端层压时间的同时，保持了胶膜较大的粘接性能。

Description

一种三层结构的太阳能电池封装胶膜及制备方法
技术领域
本发明涉及光伏封装领域，具体涉及一种三层结构的太阳能电池封装胶膜及制备方法。
背景技术
EVA，尤其是VA含量高于25wt％的EVA，因其具有高透明、柔软、粘接性能好、易交联，成本低的特点而成为自80年代以来光伏封装领域的主导材料。然而，EVA由于吸水性和水汽透过率偏高、使用过程中产生醋酸的固有特性，在面对越来越高的系统电压及高湿度使用环境下，显得不够可靠，如会产生电势诱导衰减。另外，醋酸及层压过程中残留的有机过氧化物，均会造成与之相接触的电池片的金属栅线被腐蚀，氧化，从而降低发电效率。
基于茂金属催化技术的乙烯-α-烯烃共聚物具有分子量分布窄，共聚单体分布均匀的特点，因而力学性能优异，且具有吸水性和水汽透过率低的优点，逐渐受到行业的青睐，在双玻无边框组件，及高湿环境中的单玻组件应用广泛。目前聚烯烃封装胶膜的技术方式主要是交联型和热塑性两种。交联型聚烯烃主要选用熔点较低的聚烯烃，添加有机过氧化物，助交联剂，增粘剂等助剂通过熔融挤出制得，技术手段类似于EVA。然而，聚烯烃因其固有的分子结构特点，其交联速度都不如EVA，且在层压过程中易产生边角气泡，电池片拼片，溢胶等问题。热塑性聚烯烃胶膜则通过选用高熔点的乙烯-α-烯烃，熔点通常高于90℃，因其不需要交联，具有层压速度快，不宜产生气泡的优点，但同时也因其未经过交联，高温下，例如90℃下的耐蠕变性差，不能作为建筑使用的组件如BIPV，双玻组件的封装。再者，因其高熔点的特性，往往伴随而来的是胶膜的雾度偏高，在一定程度上影响电池的发电功率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种三层结构的太阳能电池封装胶膜及制备方法，该封装胶膜粘结性和水汽阻隔性好，且耐蠕变，能够超快速层压。具体技术方案如下：
一种三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，该胶膜由芯层和位于芯层上下的两个皮层组成；
所述的芯层包含54.8-98.85wt％的烯烃共聚物a、0.5-1.5wt％的助交联剂、0.5-3wt％光引发剂、0-0.3wt％的有机过氧化物、0-40wt％的颜/填料、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的皮层包含0-99.85wt％的烯烃共聚物b、0-99.85wt％的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的胶膜是通过三层共挤的方式制备，并通过在线或离线的方式进行紫外光辐射，使所述的芯层发生预交联，且预交联度大于5％，所述的皮层不发生预交联。
进一步地，所述的烯烃共聚物a和烯烃共聚物b均由乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸的离子化合物、乙烯-甲基丙烯酸、乙烯-甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸的离子化合物、乙烯-α烯烃共聚物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的助交联剂由多烯丙基化合物、多(甲基)丙烯酰氧基化合物，二乙烯基苯、肟、马来酰亚胺中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、苯偶姻及其烷基醚、二烷氧基苯乙酮类、α-羟基烷基苯酮类、α-胺烷基苯酮类、二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100-170℃；
所述的颜/填料选自钛白粉、二氧化硅、中空玻璃微珠、氧化锌、三氧化二铝、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、滑石粉、炭黑、云母粉、高岭土、偶氮黄、联苯胺黄HR、永固橙R、酞菁蓝、喹吖啶酮、铁红中的任意一种；
所述的芯层和所述的皮层的抗氧剂均由受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两者按任意配比混合组成；
所述的芯层和所述的皮层的光稳定剂均为受阻胺类光稳定剂；
所述α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，α，β不饱和羰基化合物为马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、肉桂酸以及上述酸的酸酐、酯、盐衍生物中的任意一种，接枝的基体聚合物为烯烃均聚物或烯烃共聚物。
进一步地，所述的烯烃共聚物a的熔融指数为1-40g/10min，熔融峰值温度为40-90℃。
进一步地，所述的烯烃共聚物a优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，且醋酸乙烯酯含量为18-33wt％。
进一步地，所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、α-氨基苯酮类、α-羟基烷基苯酮类、二苯甲酮中的一种或多种按任意比例混合组成。
进一步地，所述的烯烃共聚物b为乙烯-α烯烃共聚物，其熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa-20MPa；所述的α烯烃由丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯中的任意一种或两种按任意配比组成；所述的α烯烃在共聚物中所占的比重为10-40wt％。
进一步地，所述的烯烃共聚物b为乙烯-(甲基)丙烯酸的离子聚合物，其离子聚合物熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa-20MPa；(甲基)丙烯酸单元在共聚物中占比为10-40wt％，其中(甲基)丙烯酸的20-90％被一价或二价或三价的金属阳离子中和。
进一步地，所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，所接枝的聚合物与烯烃共聚物b相同；所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，接枝率大于0.3％。
进一步地，所述的芯层的厚度为300-600微米，所述的皮层的厚度为40-100微米。
进一步地，所选用的紫外光为UVA紫外光。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明的三层胶膜与玻璃及电池片直接接触时，吸水率和水汽透过率低，且不含醋酸成分，能够有效遏制电势诱导衰减(PID)现象；
(2)本发明提供的胶膜，其芯层经过紫外预交联，而皮层不发生预交联，降低了层压过程中产生气泡、电池片拼片、溢胶的风险；由于有皮层的保护，阻隔了氧气的干扰，从而使得芯层紫外预交联的效率和速度提高；该胶膜的芯层在后期层压过程中还可进一步热交联，耐蠕变性提高；该胶膜不仅可缩短组件层压的时间还能保持皮层的粘接性能；
(3)本发明提供的胶膜的皮层不含有机过氧化物，降低了电池片被腐蚀和氧化的风险，适合对过氧化物敏感的电池。
(4)由于有皮层的保护，且芯层采取了紫外预交联，因此，在芯层中添加颜/填料在后期组件层压过程中不会发生上溢，保证组件的美观度。
具体实施方式
一种三层结构的太阳能电池封装胶膜，该胶膜由芯层和位于芯层上下的两个皮层组成；
所述的芯层包含54.8-98.85wt％的烯烃共聚物a、0.5-1.5wt％的助交联剂、0.5-3wt％光引发剂、0-0.3wt％的有机过氧化物、0-40wt％的颜/填料、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的皮层包含0-99.85wt％的烯烃共聚物b、0-99.85wt％的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的胶膜是通过三层共挤的方式制备，并通过在线或离线的方式进行紫外光辐射，使所述的芯层发生预交联，且预交联度大于5％，所述的皮层不发生预交联。
所述的烯烃共聚物a和烯烃共聚物b均由乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸的离子化合物、乙烯-甲基丙烯酸、乙烯-甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸的离子化合物、乙烯-α烯烃共聚物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的助交联剂由多烯丙基化合物、多(甲基)丙烯酰氧基化合物，二乙烯基苯、肟、马来酰亚胺中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、苯偶姻及其烷基醚、二烷氧基苯乙酮类、α-羟基烷基苯酮类、α-胺烷基苯酮类、二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100-170℃；
所述的颜/填料选自钛白粉、二氧化硅、中空玻璃微珠、氧化锌、三氧化二铝、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、滑石粉、炭黑、云母粉、高岭土、偶氮黄、联苯胺黄HR、永固橙R、酞菁蓝、喹吖啶酮、铁红中的任意一种；
所述的芯层和所述的皮层的抗氧剂均由受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两者按任意配比混合组成；
所述的芯层和所述的皮层的光稳定剂均为受阻胺类光稳定剂；
所述α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，α，β不饱和羰基化合物为马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、肉桂酸以及上述酸的酸酐、酯、盐衍生物中的一种，接枝的基体聚合物由烯烃均聚物或烯烃共聚物。
所述的烯烃共聚物a的熔融指数为1-40g/10min，熔融峰值温度为40-90℃。
熔融峰值温度超过90℃，则会造成胶膜透光性的降低，低于40℃，则胶膜内聚能密度低，力学强度低；考虑到加工的便利性，熔融指数为1-40g/10min，小于1g/10min，则流动性差，加工不便；若高于40g/10min，则烯烃共聚物a的分子量过低，不利于交联。
所述的烯烃共聚物a优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，且醋酸乙烯酯含量为18-33wt％。
所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、α-氨基苯酮类、α-羟基烷基苯酮类、二苯甲酮中的一种或多种按任意比例混合组成。
所述的烯烃共聚物b为乙烯-α烯烃共聚物，其熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa-20MPa；所述的α烯烃由丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯中的一种或两种按任意配比混合组成；所述的α烯烃在共聚物中所占的比重为10-40wt％。
所述的烯烃共聚物b为乙烯-(甲基)丙烯酸的离子聚合物，其离子聚合物熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa至20MPa；(甲基)丙烯酸单元在共聚物中占比为10-40wt％，其中(甲基)丙烯酸的20-90％被一价或二价或三价的金属阳离子中和。
所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，所接枝的聚合物与烯烃共聚物b相同。所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，接枝率大于0.3％。
所述的芯层的厚度为300-600微米，所述的皮层的厚度为40-100微米。
所述的紫外光辐照过程中，所选用的紫外光为UVA紫外光。因为UVA紫外光的穿透能力较强，能够使芯层交联的效率提高。
所述的单酰基膦氧化物为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷(TPO)；所述的双酰基膦氧化物为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷(819)；所述的苯偶姻及其烷基醚由2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙酮(651)，2-乙氧基-1,2-二苯乙酮，2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮中的一种或多种按任意配比混合组成；所述的二烷氧基苯乙酮类由2,2-二乙氧基苯乙酮；所述的α-羟烷基苯酮类由2-羟基环己基苯基酮(184)，2-羟基异丙基苯基酮(1173)，2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(2959)中的一种或多种按任意配比混合组成；所述的α-氨基苯酮类由2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)，2-苯基-2,2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮(369)中的一种或两者按任意配比混合组成；
实施例1
芯层配料：
烯烃共聚物a：97.77wt％乙烯-醋酸乙烯共聚物(以下简称EVA)(其中乙酸乙烯酯(以下简称VA)含量28wtwt％，MI：28，熔融峰值温度，下称MP，为52℃)
助交联剂：1.5wt％三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯
光引发剂：0.3wt％双酰基膦氧化物光引发剂819，0.2wt％α羟基环己基苯基酮(184)；
有机过氧化物：0
颜/填料：0
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：59.77wt％乙烯-辛烯共聚物(熔融峰值温度，下称MP：95℃，MI：15，30摄氏度下的储能模量(下称E’)为20MPa，辛烯在共聚物中所占比例10wt％)；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：40wt％马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物，其中马来酸酐接枝率为0.8wt％；
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S1。
实施例2
芯层配料：
烯烃共聚物a：96.27wt％EVA，(VA含量33wtwt％，MI：40，MP：90℃)
助交联剂：0.5wt％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
光引发剂：1wt％二苯甲酮，2wt％α羟基环己基苯基酮(184)；
有机过氧化物：0
颜/填料：0
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：0；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：99.77wt％马来酸酐接枝的乙烯-丁烯共聚物(MP：40℃，MI：1，E’：1MPa，丁烯在共聚物中所占比例为40wt％)，其中马来酸酐接枝率为0.3wt％；
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S2。
实施例3
芯层配料：
烯烃共聚物a：97.47wt％EVA(VA含量18wtwt％，MP：40℃，MI：1)
助交联剂：1wt％三烯丙基异氰尿酸酯
光引发剂：1wt％2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)；
有机过氧化物：0.3wt％过氧化-2-乙基己基叔丁基碳酸酯(TBEC)
颜/填料：0
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：79.77wt％乙烯-丙烯-己烯共聚物(MP：52℃，MI：3.6，E’：10MPa，丙烯在共聚物中所占比例为3wt％，己烯在共聚物中所占比例为7wt％)；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：20wt％甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的低密度聚乙烯，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为0.6wt％；
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S3。
实施例4
芯层配料：
烯烃共聚物a：97.87wt％乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)(MMA含量15wtwt％，MI：25，MP：80℃)
助交联剂：0.7wt％乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETERMER 2380)
光引发剂：0.5wt％2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)；0.5wt％α羟基环己基苯基酮；
有机过氧化物：0.2wt％1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷(231)
颜/填料：0
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：99.77wt％乙烯-甲基丙烯酸共聚物的锌离子化合物(MP：85℃，MI：5，E’：10MPa，甲基丙烯酸单元占共聚物含量10wt％，其中80wt％被锌离子中和)；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：0；
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S4。
实施例5
芯层配料：
烯烃共聚物a：91.27wt％EVA，(VA含量28wtwt％，MI：28，MP：60℃)
助交联剂：0.5wt％乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯
光引发剂：2wt％2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)
有机过氧化物：0
颜/填料：6wt％钛白粉
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：99.77wt％乙烯-甲基丙烯酸共聚物的镁离子化合物(MP：80℃，MI：3.6，E’：8MPa甲基丙烯酸单元占共聚物含量50wt％，其中20wt％被镁离子中和)；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：0；
抗氧剂：0.08wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.15wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S5。
实施例6
芯层配料：
烯烃共聚物a：54.8wt％EVA，(VA含量28wt％，MI：28，MP：52℃)
助交联剂：1.5wt％三烯丙基异氰尿酸酯
光引发剂：3wt％2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)
有机过氧化物：0.3wt％过氧化-2-乙基己基叔丁基碳酸酯(TBEC)
颜/填料：40wt％高光硫酸钡
抗氧剂：0.2wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.2wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：99.85wt％乙烯-甲基丙烯酸共聚物的镁离子化合物(MP：85℃，MI：3.6，E’：10MPa甲基丙烯酸单元占共聚物含量50wt％，其中20wt％被镁离子中和)；
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：0；
抗氧剂：0.05wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.1wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S6。
实施例7
芯层配料：
烯烃共聚物a：98.85wt％EVA，(VA含量33wt％，MI：4.5，MP：52℃)
助交联剂：0.5wt％乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯
光引发剂：0.5wt％2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-吗啉-1-丙酮(907)
有机过氧化物：0
颜/填料：0
抗氧剂：0.05wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.1wt％受阻胺类光稳定剂770DF
皮层配料：
烯烃共聚物b：0
α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物：99.85wt％丙烯酸羟乙酯接枝的乙烯-丁烯共聚物(MP：52℃，MI：8，E’：5MPa)，其中丙烯酸羟乙酯的接枝率为0.8％
抗氧剂：0.05wt％抗氧剂168
光稳定剂：0.1wt％受阻胺类光稳定剂UV3529
将各组配方分别在混合器中混合均匀，通过三台挤出机熔融挤出，通过分配器，将芯层置于中间层，皮层置于芯层的上下两侧，经模口呈水平设置的模头流延成膜，通过螺杆转速的匹配设置，三层胶膜的厚度分别为皮层/芯层/皮层＝45/360/45微米，总厚度450微米。流延膜从模头流出后采用UVA紫外光在线辐照，辐照计量5J/cm2。辐照后的胶膜经压花后冷却，分切，收卷即得到三层结构的聚合物封装胶膜，计为S7。
为了更好地证明本发明的有益效果，这里给出三个对比例，分别为EVA、交联型POE-1、热塑型POE-2。将实施例1-7的配方以及对比例列在表1中。
表1实施例1-5的配方以及对比例
性能测试
将实施例和对比例作透光率、剥离强度、水汽透过率、蠕变性能测试，以及组件的层压特性对比，可靠性对比。
性能测试方案：
1.透光率测试：
测试式样厚度为450微米，经层压后表面无花纹。按GB/T2410-2008的分光光度计法，取400-1100nm区间的透光率平均值。
2.剥离强度测试：
准备尺寸为300mm*150mm的试样两块，3mm厚的干净玻璃一块，背板一块；按玻璃/两层试样/背板次序叠放好后，置于层压机中层压，层压条件为145℃，按试样与背板层按10mm的宽幅切割三条，用于测试试样于玻璃之间的粘接强度。
按GB/T2790的试验方法，以100mm/min的速度在拉力机上测试。
3.水汽透过率测试
水汽透过率WVTR使用分析设备(MoconPermatran W Model 101K)测量，38℃，100％RH；单位：g/(m2·day)。所测试样厚度均为450微米，且经过充分层压。
4.蠕变测试
将200*200*3.2mm的玻璃/两层胶膜/200*200*3.2mm的玻璃层叠好后充分层压，将其中一面玻璃用结构胶竖直悬挂于105℃的烘箱1000h，然后测量两块玻璃相对滑移的距离d，蠕变率P＝d/200*100％
5.湿热老化后的剥离强度试验
将测试2中层压好的试样放入湿热老化箱，85℃，85％RH，1000小时。老化实验后的层压件从老化箱中取出必须平衡24小时后才能测试剥离强度。
6.组件层压外观及可靠性
采用双玻封装的形式，60片常规晶硅电池片，电池片正面和背面采用相同的试样，(S5只用做电池片背层)。层压条件和剥离强度测试一致。观察层压后组件的外观以及湿热老化1000小时后的外观。
测试结果如表2所示。
表2实施例和对比例的性能测试结果
注：○表示无缺陷
实施例S1-S7于EVA相比，具有明显短的层压时间，优异的剥离强度保持性，低水汽透光率；于POE-1相比较具有明显短的层压时间，优异的剥离强度保持性，以及更好的组件老化性能；于POE-2相比较具有高的透光率，低的蠕变性，以及更好的组件老化性能。

Claims (10)

1.一种三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，该胶膜由芯层和位于芯层上下的两个皮层组成；
所述的芯层包含54.8-98.85wt％的烯烃共聚物a、0.5-1.5wt％的助交联剂、0.5-3wt％光引发剂、0-0.3wt％的有机过氧化物、0-40wt％的颜/填料、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的皮层包含0-99.85wt％的烯烃共聚物b、0-99.85wt％的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物、0.05-0.2wt％的抗氧剂、0.1-0.2wt％的光稳定剂；
所述的胶膜是通过三层共挤的方式制备，并通过在线或离线的方式进行紫外光辐射，使所述的芯层发生预交联，且预交联度大于5％，所述的皮层不发生预交联。
2.如权利要求1所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的烯烃共聚物a和烯烃共聚物b均由乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸的离子化合物、乙烯-甲基丙烯酸、乙烯-甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸的离子化合物、乙烯-α烯烃共聚物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的助交联剂由多烯丙基化合物、多(甲基)丙烯酰氧基化合物，二乙烯基苯、肟、马来酰亚胺中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、苯偶姻及其烷基醚、二烷氧基苯乙酮类、α-羟基烷基苯酮类、α-胺烷基苯酮类、二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物中的一种或多种按任意配比混合组成；
所述的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为100-170℃；
所述的颜/填料选自钛白粉、二氧化硅、中空玻璃微珠、氧化锌、三氧化二铝、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、滑石粉、炭黑、云母粉、高岭土、偶氮黄、联苯胺黄HR、永固橙R、酞菁蓝、喹吖啶酮、铁红中的任意一种；
所述的芯层和所述的皮层的抗氧剂均由受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两者按任意配比混合组成；
所述的芯层和所述的皮层的光稳定剂均为受阻胺类光稳定剂；
所述α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，α，β不饱和羰基化合物为马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、肉桂酸以及上述酸的酸酐、酯、盐衍生物中的任意一种，接枝的基体聚合物为烯烃均聚物或烯烃共聚物。
3.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的烯烃共聚物a的熔融指数为1-40g/10min，熔融峰值温度为40-90℃。
4.如权利要求3所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的烯烃共聚物a优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，且醋酸乙烯酯含量为18-33wt％。
5.如权利要求1所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的光引发剂由单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物、α-氨基苯酮类、α-羟基烷基苯酮类、二苯甲酮中的一种或多种按任意比例混合组成。
6.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的烯烃共聚物b为乙烯-α烯烃共聚物，其熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa-20MPa；所述的α烯烃由丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯中的任意一种或两种按任意配比混合组成；所述的α烯烃在共聚物中所占的比重为10-40wt％。
7.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的烯烃共聚物b为乙烯-(甲基)丙烯酸的离子聚合物，其离子聚合物熔融指数为1-15g/10min，熔融峰值温度为45-120℃，30℃下的储能模量E′为1.0MPa-20MPa；(甲基)丙烯酸单元在共聚物中占比为10-40wt％，其中(甲基)丙烯酸的20-90％被一价或二价或三价的金属阳离子中和。
8.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，所接枝的聚合物与烯烃共聚物b相同；所述的α，β不饱和羰基化合物接枝聚合物中，接枝率大于0.3％。
9.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所述的芯层的厚度为300-600微米，所述的皮层的厚度为40-100微米。
10.如权利要求1或2所述的三层结构的太阳能电池封装胶膜，其特征在于，所选用的紫外光为UVA紫外光。
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Application publication date: 20171222

Assignee: Foster (Chuzhou) new material Co.,Ltd.

Assignor: HANGZHOU FIRST APPLIED MATERIAL Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021330000558

Denomination of invention: A three-layer solar cell packaging adhesive film and its preparation method

Granted publication date: 20200320

License type: Common License

Record date: 20211022