CN108264883A - 液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法 - Google Patents

液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及硅胶领域，公开了一种液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法。本发明涉及一种液体光学硅胶组合物，该组合物含有乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂、催化剂、抑制剂和增粘剂，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.001‑0.1：0.0001‑0.08：0.001‑0.05，所述含氢硅油含有第一含氢硅油和第二含氢硅油，所述第一含氢硅油的含氢量为0.1‑1重量％，所述第二含氢硅油的含氢量为0.01‑0.1重量％，所述含氢MQ硅树脂的含氢量小于1重量％。本发明的组合物能够快速固化，且湿热条件下的稳定性较高。

Description

液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备 方法
技术领域
本发明涉及硅胶领域，具体地，涉及一种液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法。
背景技术
太阳能电池可利用其光生伏打效应将太阳能转化为电能，具有绿色环保、取之不尽用之不竭的优点，是一种可替代常规油气能源的重要发展方向。太阳能电池一般可分为晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池。其中，经过多年的研发和市场推广，目前晶体硅太阳能电池已经逐步在太阳能电池领域中占据主导地位。
通常来说，晶体硅太阳能电池的制备方法包括将玻璃片、透明EVA胶膜、电池片、EVA胶膜和背板依次叠放在一起并进行热压成型。
相对EVA胶膜而言，液体硅胶材料有着更好的耐候性，尤其是耐紫外性能，因此，其在光伏领域得到新的发展与应用。
但在使用与实践过程中发现，常规的硅胶组合物在双玻组件制备过程中固化速度慢，强度不高，但提高固化速度和强度的同时，容易导致在湿热条件下出现副反应，导致组件出现异常。因此，现在急需研发一种固化速度快，强度高且湿热稳定性较高的硅胶组合物。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中硅胶组合物湿热时容易出现副反应且固化速度慢的缺陷，提供一种液体光学硅胶组合物、光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种液体光学硅胶组合物，该组合物含有乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂、催化剂、抑制剂和增粘剂，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.001-0.1：0.0001-0.08：0.001-0.05，所述含氢硅油含有第一含氢硅油和第二含氢硅油，所述第一含氢硅油的含氢量为0.1-1重量％，所述第二含氢硅油的含氢量为0.01-0.1重量％，所述含氢MQ硅树脂的含氢量小于1重量％。
第二方面，本发明提供了一种制备光学硅胶的方法，该方法包括：将液体光学硅胶组合物的各组分混合，然后固化，其中，所述液体光学硅胶组合物为上述组合物。
第三方面，本发明提供了上述方法制备的光学硅胶。
第四方面，本发明提供了一种双玻光伏组件，该双玻光伏组件包括上述光学硅胶。
本发明提供了一种既可快速固化，又可在湿热条件下保持稳定性的液体光学硅胶组合物，其固化时间可以短至6-23min。并且，采用本发明的液体硅胶组合物制得的光学硅胶能够用于制备双玻光伏组件。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种液体光学硅胶组合物，该组合物含有乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂、催化剂、抑制剂和增粘剂，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.001-0.1：0.0001-0.08：0.001-0.05，所述含氢硅油含有第一含氢硅油和第二含氢硅油，所述第一含氢硅油的含氢量为0.1-1重量％，所述第二含氢硅油的含氢量为0.01-0.1重量％，所述含氢MQ硅树脂的含氢量小于1重量％。
优选地，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.005-0.05：0.0001-0.05：0.001-0.02，从而能够显著提高组合物的固化速度并提高其在湿热下的稳定性。
本发明中，含氢MQ硅树脂的定义为含有硅氢反应基团的MQ硅树脂，在反应体系中通过加入四甲氧基二硅氧烷制备而成，含氢MQ硅树脂的制备方法可以为本领域各种常规方法，例如含氢MQ硅树脂的制备方法可以包括：将正硅酸乙酯400-600重量份、六甲基二硅氧烷200-300重量份、四甲基二硅氧烷100-200重量份、盐酸50-100重量份、乙醇30-70重量份、水80-150重量份，在50-90℃回流反应2-5h，反应结束后，蒸馏出体系中的乙醇。冷却至室温，加入400-600重量份甲苯萃取，去除水相，有机相用去离子水洗涤至中性。然后60-100℃、-0.1～-0.07MPa减压蒸馏，得到含氢MQ树脂。
本发明中，所述第一含氢硅油的含氢量大于所述第二含氢硅油的含氢量。
根据本发明所述的组合物，所述含氢MQ硅树脂的含氢量优选小于0.5重量％，但是其最小值应大于0。
根据本发明所述的组合物，优选地，所述第二含氢硅油和含氢MQ硅树脂中的总含氢量与第一含氢硅油中的含氢量比例为1：1-99，优选为1：1-80，更优选为1：1-70，更优选为1：1-60，更优选为1：1-50，从而能够显著提高组合物的固化速度并提高其在湿热下的稳定性。进一步优选地，所述第二含氢硅油和含氢MQ硅树脂中的总含氢量与第一含氢硅油中的含氢量比例为1：1-40，1：1-30，1：1-20，1：1-10以及期间的任意点值。
根据本发明所述的组合物，优选地，所述组合物总含氢量与乙烯基含量的比例为0.9-2.5：1，优选为1.2-1.8：1，从而能够显著提高组合物的固化速度并提高其在湿热下的稳定性。
根据本发明所述的组合物，所述增粘剂可以为本领域各种常规的增粘剂，例如可以为含有乙烯基的硅烷偶联剂和/或硅氧烷低聚物。本发明的硅烷偶联剂可以为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明的增粘剂中一般都含有乙烯基。根据本发明所述的组合物，优选地，所述乙烯基硅油和所述增粘剂中的乙烯基含量比例为2-3：1，从而能够有效控制组合物的粘度，进而能够显著提高组合物固化速度。
根据本发明所述的组合物，所述催化剂可以为本领域各种能够催化乙烯基硅油与含氢硅油、含氢MQ硅树脂反应的铂系催化剂，例如可以为氯铂酸/烯烃络合物、氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。本发明中，可以控制最终组合物体系中pt的含量为2-20ppm。
根据本发明所述的组合物，所述抑制剂可以本领域各种抑制剂，例如可以为炔醇和四甲基四乙烯基环四硅氧烷(V4)中的至少一种。本发明中，以液体光学硅胶组合物的总重量为基准，抑制剂的含量可以为0.0001-0.1重量％。
根据本发明所述的组合物，乙烯基硅油可以由两种不同粘度的乙烯基硅油组成，例如其可以由高粘度乙烯基硅油(粘度可以为100000-150000cps)和低粘度乙烯基硅油(粘度可以为4000-5000cps)按照重量比6-10:1的方式混合形成。
在本发明的一种优选实施方式中，本发明所述的组合物不含无机填料，使用MQ树脂为增强材料，能够显著提高组合物的固化速度并提高其在湿热下的稳定性，同时保持高的透明性。常规的无机填料例如可以为白炭黑、氧化铝等。如果组合物含有填料则会影响液体光学硅胶组合物的光学性能，使得制得的光学硅胶透光性变差。
本发明的液体光学硅胶组合物在实际储存的时候可以分组储存，只要使得在存储过程中乙烯基硅油不与含氢硅油、含氢MQ硅树脂反应即可，例如可以将液体光学硅胶组合物分成A、B组分，其中A组分中可以含有催化剂和增粘剂；B组分中可以含有含氢硅油、含氢MQ硅树脂和抑制剂；A、B组分中均含有乙烯基硅油，乙烯基硅油的含量可根据实际需要在A、B组分中均等或不均等的含有，最终保证A组分、B组分以一定比例混合后达到本发明所述液体光学硅胶组合物中各成分的重量比例。
第二方面，本发明提供了一种制备光学硅胶的方法，该方法包括：将液体光学硅胶组合物的各组分混合，然后固化，其中，所述液体光学硅胶组合物为上述组合物。
根据本发明所述的方法，如上所述，可以将液体光学硅胶组合物分组储存，然后在使用前将液体光学硅胶组合物的各组分混合，然后再固化。固化的条件可以为包括：温度为60-75℃。本发明的液体光学硅胶组合物在60-75℃的温度下可以快速固化，固化的时间可以短至6-23min。
第三方面，本发明提供了上述方法制备的光学硅胶。
第四方面，本发明提供了一种双玻光伏组件，其特征在于，该双玻光伏组件包括上述光学硅胶。
本发明所述双玻光伏组件的结构包括依次层叠的正面玻璃、第一光学硅胶、太阳能电池片、第二光学硅胶和背面玻璃，所述组件可以通过在60-75℃下经层压机抽真空、层压固化而成，其中，第一光学硅胶和第二光学硅胶中的至少一种为本发明上述的光学硅胶。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
含氢MQ硅树脂B043的制备方法为：将正硅酸乙酯500重量份、六甲基二硅氧烷250重量份、四甲基二硅氧烷150重量份、盐酸70重量份、乙醇50重量份、水120重量份，在75℃回流反应3h，反应结束后，蒸馏出体系中的乙醇。冷却至室温，加入500重量份甲苯萃取，去除水相，有机相用去离子水洗涤至中性。然后80℃、-0.09MPa减压蒸馏，得到含氢MQ硅树脂B043。
实施例1-7
本实施例用于说明本发明的液体光学硅胶组合物。
将液体光学硅胶组合物分成A、B组分储存，A组分由乙烯基硅油、催化剂和增粘剂组成，B组分由乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和抑制剂组成。其中，液体光学硅胶组合物中各成分的性能说明参见下表1，具体组成参见下表2，各组分的重点比例参见下表3。
对比例1-2
将液体光学硅胶组合物分成A、B组分储存，A组分由乙烯基硅油、催化剂和增粘剂组成，B组分由乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和抑制剂组成。其中，液体光学硅胶组合物中各成分的性能说明参见下表1，具体组成参见下表2，各组分的重点比例参见下表3。
表1
表2
表3
应用例
本应用例用于说明本发明的光学硅胶和双玻光伏组件及其制备方法。
按照上表1-3的液体光学硅胶组合物的组成将A组分和B组分混合，然后在60℃下固化，记录固化的时间(结果参见下表4)，得到光学硅胶A1-A7和D1-D2，然后将得到的光学硅胶用于制备双玻光伏组件，所述双玻光伏组件的制备方法为：将正面玻璃、光学硅胶(A1-A7)、太阳能电池片、光学硅胶(A1-A7)和背面玻璃在60-75℃下经层压机抽真空、层压固化以制备双玻光伏组件。
表4
测试例1
热稳定性测试：将光学硅胶A1-A7和D1-D2采用DSC设备进行85℃恒温失重测试，1h后的重量变化记录如表5所示。
表5
编号 失重(％)
实施例1 2.5
实施例2 1.8
实施例3 2.8
实施例4 2.3
实施例5 2.4
实施例6 2.3
实施例7 2.6
对比例1 3.2
对比例2 8.7
测试例2
在表1-3的A组分和B组分混合后的混合物未固化前，将其涂于两层玻璃之间，四周采用软质胶带封边，然后在60℃下固化，固化后在85℃，湿度为85％时，放置96h后观察玻璃边缘胶带封边是否会产生不良状况，即胶带是否会崩开，如果崩开记录为异常，如果未崩开则记录为OK，结果见下表6。
表6
本发明提供了一种既可快速固化，又可在湿热条件下保持稳定性的液体光学硅胶组合物，其固化时间可以短至6-23min。并且，采用本发明的液体硅胶组合物制得的光学硅胶能够用于制备双玻光伏组件。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种液体光学硅胶组合物，其特征在于，该组合物含有乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂、催化剂、抑制剂和增粘剂，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.001-0.1：0.0001-0.08：0.001-0.05，所述含氢硅油含有第一含氢硅油和第二含氢硅油，所述第一含氢硅油的含氢量为0.1-1重量％，所述第二含氢硅油的含氢量为0.01-0.1重量％，所述含氢MQ硅树脂的含氢量小于1重量％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述第二含氢硅油和含氢MQ硅树脂中的总含氢量与第一含氢硅油中的含氢量比例为1：1-99，优选为1：1-80，更优选为1：1-70，更优选为1：1-60，更优选为1：1-50。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物总含氢量与乙烯基含量的比例为0.9-2.5：1，优选为1.2-1.8：1。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述乙烯基硅油、含氢硅油、含氢MQ硅树脂和增粘剂的重量比为1：0.005-0.05：0.0001-0.05：0.001-0.02。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述增粘剂为含有乙烯基的硅烷偶联剂和/或硅氧烷低聚物；
优选地，所述乙烯基硅油和所述增粘剂中的乙烯基含量比例为2-3：1。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述催化剂为铂系催化剂，优选为氯铂酸/烯烃络合物和/或氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的组合物，其中，该组合物不含无机填料。
8.一种制备光学硅胶的方法，其特征在于，该方法包括：将液体光学硅胶组合物的各组分混合，然后固化，其中，所述液体光学硅胶组合物为权利要求1-7中任意一项所述的组合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述固化的条件包括：温度为60-75℃。
10.权利要求8或9所述的方法制备的光学硅胶。
11.一种双玻光伏组件，其特征在于，该双玻光伏组件包括权利要求10所述的光学硅胶。
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