CN108795303A - 一种太阳能封装膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能封装膜及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明加入异佛尔酮二异氰酸酯与六氟双酚A等合成膜基料，引入氟碳链，提高膜的耐热老化及耐紫外老化性能和膜基料的透光率，将太阳光最大程度的传递到电池板，以三水合乙酸铅、单硫代苯甲酸制备光转化剂，促进紫外波段激发和可见光区发射，实现太阳能电池能量转换效率的提高，加入光稳定剂，吸收波长范围更宽的紫外光。本发明解决了目前太阳能封装膜透光率、耐候性差的问题。

Description

一种太阳能封装膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池封装膜及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能电池是借助于两层高分子封装膜将硅晶片包装于其中，再和上、下保护层材料（玻璃和TPT膜）粘结。为此，封装膜必须是透光的，而且透光率要高，才能保证封装后的太阳能电池组件具有足够的光电转换效率；另外，封装膜的粘合力必须要强，才能更好的固定和保护好太阳电池片；再者，封装膜在固化封装前必须是柔软的，易于改变形状，才能根据太阳能电池的形状进行封装而不会损坏电池片。但封装后它又必须是热固性的，因为太阳能组建要在高温的条件下运行，如果是热塑性的就会发生形变，严重的还会流胶，失去对硅晶片的保护作用。太阳能电池板是置于户外恶劣气候下，所以对封装材料的要求25年以上不老化，故人们一直追求性能优越的太阳能电池封装胶膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前太阳能封装膜透光率、耐候性差的问题，提供一种太阳能封装膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种太阳能封装膜，按重量份数计包括如下组分，80~100份羟基丙烯酸树脂、3~5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2~0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、2~6份紫外光吸收剂、2~5份偶联剂，还包括200~300份膜基料、3~5份转光功能物、3~7份光稳定剂；

所述膜基料的制备方法，包括如下步骤：

取聚四氢呋喃醚二醇按质量比3~6：0.5~1.5加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比3~5：2~4加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量0.5~2%的二醋酸二丁基锡，升温至60~70℃，通入氮气保护，搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比8~10：3~5加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量60~70%的六氟双酚A和搅拌混合物质量2~5倍的N,N-二甲基甲酰胺，于80~90℃搅拌混合，即得膜基料。

所述转光功能物的制备方法，包括如下步骤：

（1）取三水合乙酸铅按质量比3~6：30~40加入去离子水混合，加入三水合乙酸铅质量3~5倍的单硫代苯甲酸，于25~35℃保温，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤3~5次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比1~3：10~15加入N,N二甲基甲酰胺搅拌混合，再加入干燥物质量10~15倍的油酸胺，于40~50℃保温，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

所述光稳定剂：取柠檬酸按质量比2~3：3~4加入去离子水搅拌混合，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至180~200℃保温，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.2~0.4：30~40加入上清液，于25~30℃搅拌混合10~15min，再升温至170~180℃保温，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

所述紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比按质量比2~5：3~5加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

所述偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比2~5：3~5加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

一种太阳能封装膜的制备方法包括如下步骤：

按质量份数计，取200~300份膜基料、3~5份转光功能物、80~100份羟基丙烯酸树脂、3~5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2~0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、3~7份光稳定剂、2~6份紫外光吸收剂、2~5份偶联剂搅拌混合，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于70~75℃保温4~6天，再于25~30℃静置，即得太阳能封装膜。

所述混合物的搅拌混合条件为：升温至95~105℃搅拌混合20~30min。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以异佛尔酮二异氰酸酯与六氟双酚A共同作为硬段，其中六氟双酚A作为扩链剂将氟元素引入，以聚四氢呋喃二醇和聚己内酯二醇作为软段，合成膜基料，氟碳链的引入提高热塑性薄膜的耐热老化及耐紫外老化性能，所制备的膜基料氟含量低，不至于对封装膜的透明性和粘结性产生较大的影响，同时通过软段的引入，减少了合成膜基料过程中形成的结晶，提高膜基料的透光率，从而将太阳光最大程度的传递到电池板；

（2）本发明以三水合乙酸铅、单硫代苯甲酸为原料，加入油酸胺制备光转化剂，促进紫外波段激发和可见光区发射，将不能吸收利用的紫外光和中远红外光通过上转换、下转换转换为太阳能电池可吸收利用的400~1100nm波段，进而实现太阳能电池能量转换效率的提高；

（3）本发明利用水热反应以柠檬酸为碳源制备碳量子点，再以2,2,6,6-四甲基哌啶胺为修饰剂，制备得到一种光稳定剂，当碳量子点表层电子受紫外光激发后形成电子-空穴对，电子在迁移过程中瞬间被表面缺陷捕获，进而产生荧光，而环氧基团和羧基基团被认为是非辐射复合的中心，氨基可与之发生亲核反应，生成了C-NH-和-CONH-，从而增强了碳量子点的荧光强度，碳量子点内部具有大的共轭体系，胺基基团为供电子基团，增加了共轭体系的电子云密度，能够降低电子跃迁时所需要的能量，因此能够吸收波长范围更宽的紫外光，提高了封装膜的耐光性能，防止了封装膜的老化、开裂；

（4）本发明加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032，提高封装膜与电池间的剥离强度，同时疏水性较好的偶联剂能够有效地提高湿热老化条件封装膜的剥离强度，加入过氧化碳酸叔丁基异丙酯交联固化和三烯丙基三聚氰酸酯促进粘结，提高胶膜的力学性能和粘结性能。

具体实施方式

膜基料：取聚四氢呋喃醚二醇按质量比3~6：0.5~1.5加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比3~5：2~4加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量0.5~2%的二醋酸二丁基锡，升温至60~70℃，通入氮气保护，搅拌混合1~2h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比8~10：3~5加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量60~70%的六氟双酚A和搅拌混合物质量2~5倍的N,N-二甲基甲酰胺，于80~90℃搅拌混合5~6h，即得膜基料。

转光功能物：（1）取三水合乙酸铅按质量比3~6：30~40加入去离子水混合20~30min，加入三水合乙酸铅质量3~5倍的单硫代苯甲酸，于25~35℃保温2~3h，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤3~5次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比1~3：10~15加入N,N二甲基甲酰胺，搅拌混合30~40min，再加入干燥物质量10~15倍的油酸胺，于40~50℃保温1~3h，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

光稳定剂：取柠檬酸按质量比2~3：3~4加入去离子水搅拌混合10~15min，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至180~200℃保温4~5h，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.2~0.4：30~40加入上清液，于25~30℃搅拌混合10~15min，再升温至170~180℃保温50~60min，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比2~5：3~7加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比2~5：3~5加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

一种太阳能封装膜的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取200~300份膜基料、3~5份转光功能物、80~100份羟基丙烯酸树脂、3~5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2~0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、3~7份光稳定剂、2~6份紫外光吸收剂、2~5份偶联剂混合，升温至95~105℃搅拌混合20~30min，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于70~75℃保温4~6天，再于25~30℃静置24~36h，即得太阳能封装膜。

实施例1

膜基料：取聚四氢呋喃醚二醇按质量比3：0.5加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比3：2加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量0.5%的二醋酸二丁基锡，升温至60℃，通入氮气保护，搅拌混合1h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比8：3加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量60%的六氟双酚A和搅拌混合物质量2倍的N,N-二甲基甲酰胺，于80℃搅拌混合5h，即得膜基料。

转光功能物：（1）取三水合乙酸铅按质量比3：30加入去离子水混合20min，加入三水合乙酸铅质量3倍的单硫代苯甲酸，于25保温2h，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤3次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比1：10加入N,N二甲基甲酰胺，搅拌混合30min，再加入干燥物质量10倍的油酸胺，于40℃保温1h，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

光稳定剂：取柠檬酸按质量比2：3加入去离子水搅拌混合10min，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至180℃保温4h，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.2：30加入上清液，于25℃搅拌混合10min，再升温至170℃保温50min，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比2：3加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比2：3加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

一种太阳能封装膜的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取200份膜基料、3份转光功能物、80份羟基丙烯酸树脂、3份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2份三烯丙基三聚氰酸酯、3份光稳定剂、2份紫外光吸收剂、2份偶联剂混合，升温至95℃搅拌混合20min，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于70℃保温4天，再于25℃静置24h，即得太阳能封装膜。

实施例2

膜基料：取聚四氢呋喃醚二醇按质量比4：1加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比4：3加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量1.5%的二醋酸二丁基锡，升温至65℃，通入氮气保护，搅拌混合1.5h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比9：4加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量65%的六氟双酚A和搅拌混合物质量3倍的N,N-二甲基甲酰胺，于85℃搅拌混合5.5h，即得膜基料。

转光功能物：（1）取三水合乙酸铅按质量比4：35加入去离子水混合25min，加入三水合乙酸铅质量4倍的单硫代苯甲酸，于30℃保温2.5h，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤4次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比2：13加入N,N二甲基甲酰胺，搅拌混合35min，再加入干燥物质量13倍的油酸胺，于45℃保温2h，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

光稳定剂：取柠檬酸按质量比2.5：3.5加入去离子水搅拌混合103min，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至190℃保温4.5h，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.3：35加入上清液，于28℃搅拌混合13min，再升温至175℃保温55min，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比3：5加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比3：4加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

一种太阳能封装膜的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取250份膜基料、4份转光功能物、90份羟基丙烯酸树脂、4份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.4份三烯丙基三聚氰酸酯、5份光稳定剂、4份紫外光吸收剂、3份偶联剂混合，升温至100℃搅拌混合25min，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于73℃保温5天，再于28℃静置30h，即得太阳能封装膜。

实施例3

膜基料：取聚四氢呋喃醚二醇按质量比6：1.5加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比5：4加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量2%的二醋酸二丁基锡，升温至70℃，通入氮气保护，搅拌混合2h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比10：5加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量70%的六氟双酚A和搅拌混合物质量5倍的N,N-二甲基甲酰胺，于90℃搅拌混合6h，即得膜基料。

转光功能物：（1）取三水合乙酸铅按质量比6：40加入去离子水混合30min，加入三水合乙酸铅质量5倍的单硫代苯甲酸，于35℃保温3h，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤5次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比3：15加入N,N二甲基甲酰胺，搅拌混合40min，再加入干燥物质量15倍的油酸胺，于50℃保温3h，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

光稳定剂：取柠檬酸按质量比3：4加入去离子水搅拌混合15min，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至200℃保温5h，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.4：40加入上清液，于30℃搅拌混合15min，再升温至180℃保温60min，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比5：7加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比5：5加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

一种太阳能封装膜的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取300份膜基料、5份转光功能物、100份羟基丙烯酸树脂、5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、7份光稳定剂、6份紫外光吸收剂、5份偶联剂混合，升温至105℃搅拌混合30min，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于75℃保温6天，再于30℃静置36h，即得太阳能封装膜。

对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少膜基料。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少转光功能物。

对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少光稳定剂。

对比例4：上海市某公司生产的太阳能封装膜。

对实施例1~3和对比例1~4制备的产品进行试用检测效果。试用结果请参见表1：

表1：

综合上述，本发明的太阳能封装膜透光率、耐候性优异，值得推广使用。

Claims (7)

1.一种太阳能封装膜，按重量份数计包括如下组分，80~100份羟基丙烯酸树脂、3~5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2~0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、2~6份紫外光吸收剂、2~5份偶联剂，其特征在于，还包括200~300份膜基料、3~5份转光功能物、3~7份光稳定剂；

所述膜基料的制备方法，包括如下步骤：

取聚四氢呋喃醚二醇按质量比3~6：0.5~1.5加入聚己内酯二醇混合，得混合物，取混合物按质量比3~5：2~4加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入混合物质量0.5~2%的二醋酸二丁基锡，升温至60~70℃，通入氮气保护，搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比8~10：3~5加入二丁胺混合，再加入搅拌混合物质量60~70%的六氟双酚A和搅拌混合物质量2~5倍的N,N-二甲基甲酰胺，于80~90℃搅拌混合，即得膜基料。

2.根据权利要求1所述的太阳能封装膜，其特征在于，所述转光功能物的制备方法，包括如下步骤：

（1）取三水合乙酸铅按质量比3~6：30~40加入去离子水混合，加入三水合乙酸铅质量3~5倍的单硫代苯甲酸，于25~35℃保温，离心，取沉淀物经无水乙醇、丙酮洗涤3~5次，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按质量比1~3：10~15加入N,N二甲基甲酰胺搅拌混合，再加入干燥物质量10~15倍的油酸胺，于40~50℃保温，离心，取沉淀经无水乙醇洗涤，干燥，即得转光功能物。

3.根据权利要求1所述的太阳能封装膜，其特征在于，所述光稳定剂：取柠檬酸按质量比2~3：3~4加入去离子水搅拌混合，转移至聚苯衬里水热反应釜中，升温至180~200℃保温，冷却至室温，离心，取上清液，取2,2,6,6-四甲基哌啶胺按质量比0.2~0.4：30~40加入上清液，于25~30℃搅拌混合10~15min，再升温至170~180℃保温，冷却至室温，过滤，取滤液透析，旋转蒸发，即得光稳定剂。

4.根据权利要求1所述的太阳能封装膜，其特征在于，所述紫外光吸收剂：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮按质量比按质量比2~5：3~5加入2-（2’-羟基-3’,5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑混合，即得。

5.根据权利要求1所述的太阳能封装膜，其特征在于，所述偶联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按质量比2~5：3~5加入水性硅烷电子玻纤硅烷Z-6032混合，即得。

6.一种如权利要求1~5任意一项所述的太阳能封装膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

按质量份数计，取200~300份膜基料、3~5份转光功能物、80~100份羟基丙烯酸树脂、3~5份过氧化碳酸叔丁基异丙酯、0.2~0.5份三烯丙基三聚氰酸酯、3~7份光稳定剂、2~6份紫外光吸收剂、2~5份偶联剂搅拌混合，得混合物，真空脱气，将混合物倒入聚四氟乙烯薄膜模具中，均匀辊压，于70~75℃保温4~6天，再于25~30℃静置，即得太阳能封装膜。

7.根据权利要求6所述的太阳能封装膜的制备方法，其特征在于，所述混合物的搅拌混合条件为：升温至95~105℃搅拌混合20~30min。