CN108034372A - 一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料eva胶膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，本发明将VA含量为8～21wt％的EVA与熔点范围为70～130℃的低密度聚乙烯或乙烯基共聚物掺杂成基体树脂；再将基体树脂与吸收钠离子的络合物和其它助剂经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备胶膜。本发明通过适当降低VA含量，提高EVA胶膜的体积电阻率，并从源头上降低光伏体系中的醋酸含量，降低离子迁移率。通过加入高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物，提高EVA胶膜的体积电阻率，同时降低水汽透过率。通过添加吸收钠离子的络合物，降低电池表面钠离子的富集，减弱甚至消除在电池片减反层引起的钝化现象，增强胶膜的抗电势诱导衰减性能。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件用封装EVA(Ethylene Vinyl Acetate，乙烯-醋酸乙烯酯)胶膜领域，具体涉及一种增强光伏封装材料EVA抗PID(Potential Induced Degradation，电势诱导衰减)的制备方法。
背景技术
太阳能是取之不尽用之不竭的可再生能源，兼具清洁、高效、绿色环保无污染等优异特性，利用光生伏特效应，将太阳能转化为电能，造福于人类的生活和经济的发展等，太阳能组件的长期可靠稳定运行对可持续发展有着长远的战略性意义。
但是，晶体硅太阳能电池组件长期可靠稳定运行面临着一个严峻挑战，即PID效应(电势诱导衰减)。PID效应可使太阳能电池组件的输出功率衰减20％，严重时衰减50％以上。引起PID效应的真正原因尚无定论，目前普遍认为与电池、玻璃、胶膜、温度、湿度和电压等有关。在PID测试环境85℃、RH85％、偏压1000V的作用下，水分渗透扩散进入封装胶膜EVA中，引起EVA分子中的酯键水解产生自由移动的醋酸(CH3COOH)，醋酸与含有硅酸盐成分的玻璃表面的钠的化合物反应析出钠离子，在外加电场的作用下，钠离子向电池表面移动并富集于减反层，漏电流增大，使组件的Voc，Isc，FF和Pmax产生衰减。
由此可知，为降低PID现象的发生及其对组件性能的影响，防止水汽通过封装材料进入光伏组件和降低钠离子在85℃高温下的迁移率是行之有效的解决方案。光伏组件用封装胶膜，作为太阳能组件中不可或缺的组成部分，其性能对组件的长期可靠稳定运行有举足轻重的作用。并且与电池片和组件等相比，从生产工艺、光伏领域降本的趋势等诸方面出发，改善封装材料EVA的生产配方将切实有效地提高光伏组件的抗PID性能，更能得到光伏行业的接受、使用和发展。
从EVA生产工艺和配方等为着眼点，针对上述问题，国内外相关研究机构或企事业单位提出了一些解决方法。在生产工艺方面：美国DupontTM提出杜邦离子型聚合物的PID保护膜，该PID保护膜基于超过15年晶硅组件实绩验证的离子型聚合物技术制备获得，厚度50μm左右，将其置于光伏玻璃与EVA封装胶膜之间能有效阻挡钠离子迁移到电池的表面，彻底解决PID问题，但该材料价格较为昂贵，限制了其在市场上的推广和应用。在EVA配方上：CN103254802A公开了一种抗光伏组件潜在电势诱导衰减(PID)的光伏EVA封装胶膜，通过金属离子捕捉剂捕捉光伏组件中的离子，该方法不仅会引入Mg2+和Ca2+等新的金属离子，并且其所述的阳离子捕捉机理会生成H+，进一步促进CH3COOH的产生，加剧PID效应，另外，该方法制备的胶膜的抗PID的持久稳定性受到行业内质疑。CN103525321B提供了一种抗PID的光伏EVA膜，但该发明也存在不足之处：(1)胶膜中加入的疏水剂含量一定，组件在高温高湿的条件下使用时，疏水剂最终会吸水达到饱和，很难满足组件预期二三十年的使用寿命；(2)聚烯烃离聚物在锁定钠离子的同时，体系中可能会释放出新的Ca2+、Zn2+、Li+或K+，不能从根源上解决光伏组件系统中离子迁移问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其通过以下方法制备得到：将VA含量为8～21wt％的EVA与熔点范围为70～130℃的聚乙烯或乙烯基共聚物掺杂成基体树脂；EVA的含量为基体树脂的75～92wt％。再将100质量份的基体树脂与0.01～5质量份的吸收钠离子的络合物、0.01～1.5质量份的交联剂、0.5～10质量份的助交联剂、0.1～0.4质量份的紫外光吸收剂、0.1～5质量份的增粘剂、0.1～1.0质量份的光稳定剂经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备抗电势诱导衰减性能的EVA胶膜。
进一步地，所述EVA中，所述VA含量优选为12-21wt％。所述吸收钠离子的络合物的用量优选为0.05～3质量份。
进一步地，所述吸收钠离子的络合物的用量优选为0.1～1质量份。
进一步地，所述熔点范围为70～130℃的聚乙烯或乙烯基共聚物的密度为0.880～0.936g/cm3。
进一步地，所述乙烯基共聚物优选熔点范围为80～130℃的乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。
进一步地，所述吸收钠离子的络合物由无机离子捕捉剂、瓜环同系物及其衍生物、具有-COC-重复单元的聚醚类聚合物、冠醚化合物中的一种或多种按任意配比混合组成。所述无机离子捕捉剂由硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐中的一种或多种按任意配比混合组成；所述瓜环同系物及其衍生物由五元瓜环、对称四甲基六元瓜环中的一种或两种按任意配比混合组成；所述具有-COC-重复单元的聚醚类聚合物由聚环氧乙烷、环氧氯丙烷、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物-环氧丙烷共聚物中的一种或多种按任意配比混合组成；所述冠醚化合物由含中心功能基的氮支套索冠醚化合物、N-苯氧乙基单氮杂-18-冠-6、N-苯氧乙基单氮杂-15-冠-5中的一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地，所述无机离子捕捉剂优选由Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+的硅酸盐、铍硅酸盐、硼硅酸盐中的一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地，所述交联剂为过氧化物类交联剂；所述助交联剂选自多官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类助交联剂；所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增粘剂为硅烷偶联剂；所述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。
进一步地，所述过氧化物类交联剂优选为叔丁基过氧化碳酸异丙酯，所述甲基丙烯酸酯类助交联剂优选为三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
进一步地，所述封装材料EVA胶膜的厚度为0.32～0.48mm。
本发明的有益效果是：本发明制备的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜不仅具有稳定持久优异的抗PID性能，并且体积电阻率高，水汽阻隔能力高，收缩率低。通过适当降低EVA胶膜中VA含量，在保证透光率高于90％的前提下，从源头上降低光伏组件体系中的醋酸含量，提高EVA胶膜的体积电阻率，降低水汽透过率。通过加入高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物，EVA与聚乙烯具有相似的碳碳长链结构，物理化学性质比较相似，因此相容性优异，离子迁移率受自由体积显著影响而降低。当高聚物发生交联等效应时，分子结构间的空间致密化，密度增加，分子体积电阻率升高，由于高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物的引入，同时降低了胶膜的水汽透过率。通过添加吸收钠离子的络合物，降低电池表面钠离子的富集，降低了钠离子移动速度，减弱甚至消除其在电池片减反层富集而引起的钝化现象，减少甚至杜绝漏电流的发生，进而增强胶膜的抗PID性能。
具体实施方式
常规光伏封装用EVA的VA含量为26％～33％，熔点范围为48℃～85℃，在PID测试的85℃RH85％环境中，EVA处于完全熔融的熔体状态，钠离子在熔体中的迁移速度快速。本发明通过降低EVA胶膜中VA含量，在保证透光率高于90％的前提下，EVA的熔融温度增加使组件经受PID测试时的离子迁移能力减弱，同时VA含量的降低使光伏组件体系中游离的醋酸含量降低，提升了所述封装材料的抗PID性能。通过高熔点(100℃～130℃)聚乙烯或乙烯基共聚物的加入，一方面材料在高熔点区的稳定性继续得以提升，另一方面聚合物链中没有极性的醋酸根基团大幅降低了胶膜的水汽透过率；另外由于聚乙烯或乙烯基共聚物与EVA具有相似的碳碳长链结构，物理化学性质比较相似，因此相容性优异，EVA胶膜的粘合性、透光率得以保留。
为进一步增强所述封装材料的抗PID性能，通过在EVA胶膜中添加吸收钠离子的络合物，与光伏组件体系中的钠离子形成稳定的钠离子络合物，降低钠离子的迁移速率，减少电池表面钠离子的富集，同时由于高熔点聚乙烯或乙烯基共聚物在EVA中的加入，使基体树脂熔点提高，水汽阻隔率提高，钠离子在85℃RH85％环境中的迁移速率受限而降低，二者协同作用，减弱甚至消除在电池片减反层引起的钝化现象，进而增强胶膜的抗PID性能。
本发明通过将VA含量相对较低的EVA与高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物掺杂，与吸收钠离子的络合物以及其他助剂经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备抗PID性能的EVA胶膜。
根据本发明的技术方案，所述增强光伏材料EVA抗PID的制备方法：(1)采用VA含量相对较低的EVA与高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物成分组成基体树脂，(2)添加吸收钠离子的络合物，可以采用其中的一种或两种综合使用。
根据本发明的技术方案，所述增强光伏材料EVA抗PID的制备方法：所述封装材料基体树脂中EVA的含量为75～92wt％，所述封装材料基体树脂中高熔点聚乙烯或乙烯基共聚物的含量为8～25wt％。
基体树脂中EVA中的醋酸乙烯酯含量(VA含量)为8～21wt％，优选的，12-21wt％。
高熔点聚乙烯或乙烯基共聚物的熔点范围为70～130℃，聚乙烯或乙烯基共聚物的密度是0.880～0.936g/cm3。
所述封装材料基体树脂中高熔点的乙烯基共聚物优选熔点范围为80～130℃的乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。所述高熔点聚乙烯或乙烯基共聚物具有良好的耐候性、疏水性、抗老化性和绝缘性。由于聚乙烯或乙烯基共聚物与EVA具有相似的碳碳长链结构，物理化学性质比较相似，因此相容性优异，EVA胶膜的粘合性、透光率得以保留。本发明封装材料用于光伏组件，所述聚乙烯或乙烯基共聚物与电池片、焊带和玻璃均具有良好的粘结性能。
根据本发明进一步的实施方案，以100份质量的基体树脂为基准，所述吸收钠离子的络合物的质量百分含量为0.01～5份，更优选的，0.05～3份，最优选的，0.1～1份。
根据本发明进一步的实施方案，所述封装材料EVA中添加的钠离子吸收络合物包括但不限于无机离子捕捉剂(IXE)，如硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐等中的一种或几种的组合，优选的，本发明所采用的硅酸盐类无机离子捕捉剂具体为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+等的硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐等；所述硅酸盐类化合物能熔融入树脂使用，且大部分硅酸盐都是不可溶解的，因此不会在光伏组件体系中引入新的离子。硅酸盐矿物的晶体结构中，最基本的结构单元是Si-O络阴离子。大部分硅酸盐矿物属于四氧硅酸盐，其Si4+具有4次配位，形成Si-O4配位四面体，这样的硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，彼此间由其他金属阳离子来连接。硅氧四面体间还可通过共用角顶上的O2-(称为桥氧)而相互连接，从而构成四面体群、环、链、层和架等不同连接形式的硅氧骨干，硅氧骨干与硅氧骨干之间再借助于其他金属阳离子来连接。因此，所形成的钠离子络合物可以稳定存在。
根据本发明进一步的实施方案，所述封装材料EVA中添加的钠离子吸收络合物包括但不限于瓜环同系物及其衍生物，如五元瓜环、对称四甲基六元瓜环等中的一种或几种的组合。进一步的，所述瓜环同系物及其衍生物，如对称四甲基六元瓜环，与钠离子形成的配合物自组装成“分子胶囊”结构，对称四甲基六元瓜环两端端口或羰基氧分别与一个钠离子直接配位，同时与光伏体系中微量的水分子配位，既降低了钠离子的离子迁移率，又减少了光伏体系中的自由水。
所述封装材料EVA中添加的钠离子吸收络合物包括但不限于具有-COC-重复单元的聚醚类聚合物，如聚环氧乙烷、环氧氯丙烷、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物或环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物-环氧丙烷共聚物等中的一种或几种的组合。
所述封装材料EVA中添加的钠离子吸收络合物包括但不限于冠醚化合物，如含中心功能基的氮支套索冠醚化合物、N-苯氧乙基单氮杂-18-冠-6(18CE)与N-苯氧乙基单氮杂-15-冠-5(15CE)等中的一种或几种的组合。进一步的，含中心功能基的氮支套索冠醚化合物的边臂支链的给电子基团可在适当的位置与钠离子配对，形成很稳定的络合物，使阳离子流动力学体积增大，从而降低了移动速度，体系电导率逐渐减小，体积电阻率提高。
以100份质量的基体树脂为基准，其它组分的质量份数分别为：交联剂0.01～1.5份、助交联剂0.5～10、紫外光吸收剂0.1～0.4份、增粘剂0.1～5份、光稳定剂0.1～1.0份。
所述交联剂包括但不限于过氧化物类交联剂，如叔丁基过氧化碳酸异丙酯；助交联剂包括但不限于多官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类，如三乙二醇二甲基丙烯酸酯；紫外光吸收剂包括但不限于2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；增粘剂为硅烷偶联剂；光稳定剂为本领域常规用于EVA胶膜的光稳定剂，包括但不限于癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种封装材料，具有抗PID性能。
本例中，基体树脂：以质量分数计，取90％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，10％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-1。
实施例2
本例中，基体树脂：以质量分数计，取90％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，10％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份对称四甲基六元瓜环，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-2。
实施例3
本例中，基体树脂：以质量分数计，取90％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，10％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-3。
实施例4
本例中，基体树脂：以质量分数计，取90％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，10％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份聚环氧乙烷，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-4。
实施例5
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份对称四甲基六元瓜环，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-5。
实施例6
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-6。
实施例7
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份聚环氧乙烷，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-7。
实施例8
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为16％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点80℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-8。
实施例9
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为16％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点90℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-9。
实施例10
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点聚乙烯(熔点90℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-10。
实施例11
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)(熔点90℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-11。
实施例12
本例中，基体树脂：以质量分数计，取75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)质量含量为20％，美国杜邦公司)，25％的高熔点乙烯丙烯共聚物(EP)(熔点90℃)。以100份质量的上述基体树脂为基准，加入1份硅酸钙，0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯、吸收钠离子的络合物及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-12。
比较例1
本例中，以质量分数计，取100份VA(醋酸乙烯)质量含量为20％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美国杜邦公司)，加入0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-13。
比较例2
本例中，以质量分数计，取100份VA(醋酸乙烯)质量含量为28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美国杜邦公司)，加入0.8份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.8份三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.2份硅烷偶联剂、0.1份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。将上述乙烯-醋酸乙烯酯及其他助剂的混合物经预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序，制得所述EVA胶膜，记为E-14。
性能测试
对实施例1～12和比较例1～2的封装材料制备层压件进行透光率、水汽透过率、体积电阻率和PID测试。层压后各实施例及比较例胶膜的厚度为0.45mm，其中，透光率依据GB/T 2410-2008进行测定，水汽透过率依据GB/T 26253-2010(红外法)进行测试，体积电阻率依据GB/T 1410-2006进行测试。将上述实施例及对比例所得EVA胶膜与相同电池片、玻璃和背板经过相同工艺制成光伏组件，光伏组件PID试验依据IEC TS 62804-1:2015进行测试，测试条件加严到85℃，85％RH，外加负1500V恒定直流电压，经192h后，测定光伏组件PID试验前后的功率衰减。
表1：实施例1～12和比较例1～2的封装材料的测试结果
由上表1所述实施例和比较例的性能测试数据对比可知：
本发明方案的太阳能电池封装材料，其原料和配方的选用，能够从源头上减少醋酸的释放，降低钠离子的迁移速率，所得EVA胶膜具有更优异的水汽阻隔性，水汽透过率较低；体积电阻率高达1016Ω·cm；透光率达90％以上；测试组件功率衰减长期低于5％。
由上述实施例可知，通过适当降低EVA胶膜中VA含量，在保证透光率高于90％的前提下，从源头上降低光伏组件体系中的醋酸含量，提高EVA胶膜的体积电阻率。通过加入高熔点的聚乙烯或乙烯基共聚物，由于EVA与聚乙烯或乙烯基共聚物具有相似的碳碳长链结构，物理化学性质比较相似，相容性优异，提高了EVA胶膜的体积电阻率，降低了胶膜的水汽透过率。通过添加吸收钠离子的络合物，降低离子迁移速率，降低电池表面钠离子的富集，减弱甚至消除在电池片减反层引起的钝化现象，增强胶膜的抗电势诱导衰减性能。
本发明方案可以给光伏组件提供一种抗电势诱导衰减的太阳能电池封装材料，不仅能提高体积电阻率和水汽阻隔性，同时能够保持组件长期可靠稳定运行。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，其通过以下方法制备得到：将VA含量为8～21wt％的EVA与熔点范围为70～130℃的聚乙烯或乙烯基共聚物掺杂成基体树脂；EVA的含量为基体树脂的75～92wt％。再将100质量份的基体树脂与0.01～5质量份的吸收钠离子的络合物、0.01～1.5质量份的交联剂、0.5～10质量份的助交联剂、0.1～0.4质量份的紫外光吸收剂、0.1～5质量份的增粘剂、0.1～1.0质量份的光稳定剂经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备抗电势诱导衰减性能的EVA胶膜。
2.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述EVA中，所述VA含量优选为12-21wt％。所述吸收钠离子的络合物的用量优选为0.05～3质量份。
3.根据权利要求2所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述吸收钠离子的络合物的用量优选为0.1～1质量份。
4.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述熔点范围为70～130℃的聚乙烯或乙烯基共聚物的密度约为0.880～0.936g/cm3。
5.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述乙烯基共聚物优选熔点范围为80～130℃的乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等。
6.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述吸收钠离子的络合物由无机离子捕捉剂、瓜环同系物及其衍生物、具有-COC-重复单元的聚醚类聚合物、冠醚化合物中的一种或多种按任意配比混合组成。所述无机离子捕捉剂由硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐中的一种或多种按任意配比混合组成；所述瓜环同系物及其衍生物由五元瓜环、对称四甲基六元瓜环中的一种或两种按任意配比混合组成；所述具有-COC-重复单元的聚醚类聚合物由聚环氧乙烷、环氧氯丙烷、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物-环氧丙烷共聚物中的一种或多种按任意配比混合组成；所述冠醚化合物由含中心功能基的氮支套索冠醚化合物、N-苯氧乙基单氮杂-18-冠-6、N-苯氧乙基单氮杂-15-冠-5中的一种或多种按任意配比混合组成。
7.根据权利要求6所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述无机离子捕捉剂优选由Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+的硅酸盐、铍硅酸盐、硼硅酸盐中的一种或多种按任意配比混合组成。
8.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述交联剂为过氧化物类交联剂；所述助交联剂选自多官能团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类助交联剂；所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增粘剂可为硅烷偶联剂；所述光稳定剂可为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。
9.根据权利要求8所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述过氧化物类交联剂优选为叔丁基过氧化碳酸异丙酯，所述甲基丙烯酸酯类助交联剂优选为三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
10.根据权利要求1～8任一项所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料EVA胶膜，其特征在于，所述封装材料EVA胶膜的厚度约为0.32～0.48mm。
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