CN108148217B - 一种光伏组件封装用白色eva及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件封装用白色EVA复合材料及其制备方法和应用，所述白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层。在本发明中，通过在白色EVA基层上覆有透明耐候层和硅钛化成膜层，从而有效抑制组件中由于白色EVA流动性强而带来的翻边溢胶等外观异常，并且不会影响白色EVA的光线发射及散射，能有效提升组件功率，其制备方法简单高效，方便易行，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于光伏材料技术领域，涉及一种光伏组件封装用白色EVA及其制备方法和应用。
背景技术
现有太阳能光伏组件的结构中采用高透面、抗紫外及耐老化性能优异、粘结性较好、具有弹性的EVA胶层将太阳能电池片封装起来，并和上层保护材料(玻璃)、下层保护材料(背板或玻璃)粘合在一起。
通过在电池片背面铺设白色EVA，可有效将光伏电池片阵列缝隙中的太阳光充分得到反射、散射，使得电池片能多次利用太阳光，从而提升组件功率。目前高反射白色EVA封装胶膜的使用一直存在局限性，主要是在层压过程中由于热和压力的作用，白色EVA的流动性强，易向上翻边至电池片上或汇流条上，影响电池片反射太阳光，减少电池片上的光照量，降低组件的光电转换效率，影响组件功率和外观。
CN202592874U公开了在白色EVA胶膜上复合高透光玻璃纤维布层，形成两层复合的胶膜结构，有效防止了白色EVA污染电池片。但玻璃纤维布与EVA是不同的材料，两者存在兼容性差的问题。
因此，在本领域中，开发能够防止白色EVA翻边至电池片上或汇流条上的材料或方法是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光伏组件封装用白色EVA复合材料及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种光伏组件封装用白色EVA复合材料，所述白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层。
在本发明中，通过在白色EVA基层上覆有透明耐候层和硅钛化成膜层，从而有效抑制组件中由于白色EVA流动性强而带来的翻边溢胶等外观异常，并且不会影响白色EVA的光线发射及散射，能有效提升组件功率。
优选地，所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层。
在本发明中透明耐候层致密度高，光透过率高，化学稳定性强，防止白色EVA层的溢胶。
优选地，所述可固化聚合物为改性四氟乙烯树脂、改性三氟氯乙烯树脂、改性聚烯烃、聚乙烯-醋酸乙烯酯、氟改性丙烯酸树脂中的一种或至少两种的混合物。
优选地，所述固化时使用的固化剂为异氰酸酯类、氨基树脂类、改性丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合。进一步优选地，所述固化剂为二异氰酸酯、芳香族聚氨酯或环氧丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述改性为表面改性、填充改性、共混改性或结构改性。
优选地，所述改性为化学改性。
优选地，所述改性四氟乙烯树脂为在聚四氟乙烯分子链上引入六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚。
优选地，所述三氟氯乙烯树脂为在聚三氟氯乙烯分子链上引入六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚。
在本发明中例如可以通过共聚法，在聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯分子链上引入六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚，得到改性聚合物，此改性聚合物既能保留未改性聚合物的大部分物理化学性能，又能有较好的熔融加工性能。
优选地，所述氟改性丙烯酸树脂为结构式为ROOC-CH＝CH2的氟烷基丙烯酸酯，和/或结构式为
的氟化烷基丙烯酸树脂，其中R为1-20个(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个)碳原子的氟化烷基，R1为1-20个(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个)碳原子的氟化烷基，R2为氢或甲基，p为不为0的整数(例如p为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50等)。
优选地，所述氟改性丙烯酸树脂的重均分子量为5000-8000，例如5000、5500、6000、6500、7000、7500或8000。
在本发明中，例如R和R1可以独立地为-CH2CF3、-CH2C2F5、-CH2(CF2)2H、-CH2-C3F7等。
优选地，所述硅钛化成膜层为在透明耐候层表面进行等离子体硅钛化处理形成的。
在本发明中，所述硅钛化成膜层均匀性及致密性好，从而可以保证具有良好表观，不发生表观缺陷。
在本发明中，所述白色EVA层为太阳能组件中使用的常规白色EVA层，通过在其上进行透明耐候层以及硅钛化成膜层的改进，而避免白色EVA层压后的外观缺陷，且能大幅提升组件CTM值，降低组件封装功率损失。
优选地，所述白色EVA层的厚度为200-600μm，例如200μm、230μm、250μm、280μm、300μm、350μm、380μm、400μm、450μm、480μm、500μm、550μm、580μm或600μm。
优选地，所述透明耐候层的厚度为10-50μm，例如10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、25μm、28μm、30μm、33μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm、48μm或50μm。在本发明中，如果透明耐候层的厚度太薄，则不能有效阻止白色EVA溢胶或翻边，如果透明耐候层的厚度太厚，则在一定程度上影响白色EVA的反射率，从而影响组件的发电效率。
优选地，所述硅钛化成膜层的厚度为0.1-5μm，例如0.1μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.3μm、1.5μm、1.8μm、2μm、2.3μm、2.5μm、2.8μm、3μm、3.5μm、3.8μm、4μm、4.3μm、4.5μm、4.8μm或5μm。在本发明中，如果透明硅钛化成膜层的厚度太薄，则有机涂层外观致密性不好，如果硅钛化成膜层的厚度太厚，则在一定程度上影响白色EVA的反射率，从而影响发电效率。
另一方面，本发明提供了如上所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，固化得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，从而得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
通过本发明所述方法可以简单高效地制备得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料，方法简单可行，易于工业化。
优选地，步骤(1)所述透明耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂以及溶剂。
在本发明中，所述透明耐候层聚合物涂料中的可固化聚合物和固化剂已经在上文中加以阐述，在此不再赘述。
优选地，所述溶剂为乙酸乙酯
优选地，所述固化时的温度为60-90℃，例如60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、80℃、85℃或90℃，所述固化的时间为20-120s，例如20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s、70s、80s、90s、100s、110s或120s。
优选地，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为1.5-5kW，例如1.5kW、1.8kW、2kW、2.3kW、2.5kW、2.8kW、3kW、3.4kW、3.8kW、4kW、4.3kW、4.5kW、4.8kW或5kW。
另一方面，本发明提供了如上所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料在光伏组件制备中的应用。
本发明的光伏组件封装用白色EVA复合材料用于光伏组件中，可以避免有效解决白色EVA层压后上翻至电池片细栅线和汇流条而产生的外观问题，不影响白色EVA的光线发射及散射，能有效提升组件功率。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在白色EVA基层上覆有透明耐候层和硅钛化成膜层，从而有效抑制组件中由于白色EVA流动性强而带来的翻边溢胶等外观异常，并且不会影响白色EVA的光线发射及散射，能有效提升组件功率。制备方法简单高效，方便易行，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为400μm，透明耐候层的厚度为30μm，硅钛化成膜层的厚度为3μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为在聚四氟乙烯分子链上引入六氟丙烯。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂二异氰酸酯以及溶剂乙酸乙酯，在70℃下固化40s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为2.5kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
实施例2
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为500μm，透明耐候层的厚度为40μm，硅钛化成膜层的厚度为2μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为在聚四氟乙烯分子链上引入六氟丙烯。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂二异氰酸酯以及溶剂乙酸乙酯，在90℃下固化40s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为2.5kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
实施例3
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为600μm，透明耐候层的厚度为50μm，硅钛化成膜层的厚度为5μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为聚三氟氯乙烯分子链上引入全氟烷基乙烯基醚。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂环氧丙烯酸以及溶剂乙酸乙酯，在60℃下固化120s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为1.5kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
实施例4
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为200μm，透明耐候层的厚度为10μm，硅钛化成膜层的厚度为0.1μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为在聚四氟乙烯分子链上引入全氟烷基乙烯基醚。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂二异氰酸酯以及溶剂乙酸乙酯，在70℃下固化20s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为5kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
实施例5
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为550μm，透明耐候层的厚度为35μm，硅钛化成膜层的厚度为4.5μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为在聚四氟乙烯分子链上引入六氟丙烯。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂二异氰酸酯以及溶剂乙酸乙酯，在75℃下固化30s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为2.5kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
实施例6
在本实施例中，所述光伏组件封装用白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层，其中白色EVA层的厚度为600μm，透明耐候层的厚度为25μm，硅钛化成膜层的厚度为1μm；
其中所述透明耐候层为由可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为氟改性丙烯酸树脂。
制备方法如下：
(1)在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，其中所述耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂环氧丙烯酸以及溶剂乙酸乙酯，在85℃下固化60s，得到透明耐候层；
(2)对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为4kW，得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
将实施例1-6制备得到的白色EVA复合材料替代现有太阳能电池组件中的白色EVA，制备得到太阳能电池组件，即该太阳能电池组件从下至上依次包括背板、白色EVA复合材料层、电池组层、透明EVA层和上层玻璃保护层。太阳能电池组件进行测试发现其并未产生白色EVA层溢白的现象。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种光伏组件封装用白色EVA复合材料，其特征在于，所述白色EVA复合材料包括白色EVA层、覆于白色EVA层上的透明耐候层以及位于透明耐候层之上的硅钛化成膜层；所述透明耐候层为可固化聚合物固化形成的聚合物薄膜层，所述可固化聚合物为改性四氟乙烯树脂、改性三氟氯乙烯树脂、改性聚烯烃、聚乙烯-醋酸乙烯酯、氟改性丙烯酸树脂中的一种或至少两种的混合物，所述改性四氟乙烯树脂为在聚四氟乙烯分子链上引入六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚；所述三氟氯乙烯树脂为在聚三氟氯乙烯分子链上引入六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚；所述氟改性丙烯酸树脂为结构式为
的氟化烷基丙烯酸树脂，R1为1-20个碳原子的氟化烷基，R2为氢或甲基，p为不为0的整数，且所述氟改性丙烯酸树脂的重均分子量为5000-8000；所述透明耐候层的厚度为10-50 μm，所述硅钛化成膜层的厚度为0.1-5 μm。
2.根据权利要求1所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料，其特征在于，所述固化时使用的固化剂为异氰酸酯类、氨基树脂类、改性丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料，其特征在于，所述固化剂为二异氰酸酯、芳香族聚氨酯或环氧丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料，其特征在于，所述硅钛化成膜层为在透明耐候层表面进行等离子体硅钛化处理形成的。
5.根据权利要求1所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料，其特征在于，所述白色EVA层的厚度为200-600 μm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）在白色EVA层的一侧涂覆透明耐候层聚合物涂料，固化得到透明耐候层；
（2）对透明耐候层的表面进行等离子体硅钛化处理形成硅钛化成膜层，从而得到所述光伏组件封装用白色EVA复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述透明耐候层聚合物涂料包括可固化聚合物、固化剂以及溶剂；
所述溶剂为乙酸乙酯；
所述固化时的温度为60-90℃，所述固化的时间为20-120s；
所述等离子体硅钛化处理利用电晕处理来实现，所述电晕处理的电晕强度为1.5-5kW。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏组件封装用白色EVA复合材料在光伏组件制备中的应用。
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