CN109554141B - 抗pid的乙烯醋酸乙烯酯胶膜、封装组件及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，包括如下配比的组分：EVA树脂80～99.69重量份；有机过氧化物交联剂0.1～3重量份；交联促进剂0.1～3重量份；防老化剂0.05～2重量份；硅烷偶联剂0.01～2重量份；抗PID助剂0.05～10重量份。本发明还提供了一种封装组件及其封装方法。采用了本发明中的抗PID的胶膜、封装组件及封装方法，抗PID助剂为主链是碳链、支链含有若干羟基的树脂，该结构与EVA树脂的水解产物结构相似，可以抑制EVA水解反应的进行，有效的减少EVA树脂的水解，保证了EVA膜的交联密度，能有效阻隔EVA和玻璃表面的离子聚集到电池表面，从而抑制组件PID现象。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域，尤其涉及封装胶膜，具体是指一种抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜、封装组件及封装方法。
背景技术
PID(Potential Induced Degradation)是潜在电势诱导衰减，电光伏电池板的一种特性，处理不好会导致光伏电池板的功率和效率下降。近年来，越来越多的客户反应电站组件发电量出现不同程度的降低，低于预期值，很多已经证实是由于PID造成。目前PID现象已被更多的人所了解，并有越来越多的研究机构和组件制造商对其进行了深入的研究和发表文章。
为了减少PID的影响，目前国内外已经做了多种努力。在电池层面，尝试过以上各种改变，比如改变基极电阻率、发射极电阻率、减反膜SI/N比例、厚度及致密性，均无法在电池效率、成本及抗PID性能之间取得一个平衡点。最后发现在PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)前通过热氧化形成一层纳米级厚的SiO2膜，可以得到良好的PID-Resistive电池。但是该工艺较为复杂，且具有相当的不稳定性，成本也较高。在组件层面，也有一些方法，比如采用高体积电阻率封装材料、低Na玻璃，但在成本急剧控制的今天，也不太现实。
EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物的简称，光伏EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在夹胶玻璃中间。由于光伏EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品。光伏EVA胶膜虽然占组件整体成本的很少一部分，但却与组件可靠性息息相关，技术要求较高。因此从成本控制、工艺路线等方面考虑，优化光伏EVA配方使其具有抗PID性能成为最现实可行的方法之一。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够抑制组件PID现象产生的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜、封装组件及封装方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，所述的胶膜包括如下配比的组分：
较佳地，所述的抗PID助剂为主链是碳链、支链含有若干羟基的树脂。
较佳地，所述的抗PID助剂为乙烯-乙烯醇系共聚物、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇-马来酸乙烯醇单酯四元无规共聚物中的一种或多种。
较佳地，所述的EVA树脂为VA重量百分含量为20～50％的EVA树脂；所述的有机过氧化物交联剂为二烷基过氧化物、烷基芳基过氧化物、二芳基过氧化物、氢过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮中的一种或多种。
较佳地，所述的EVA树脂为VA重量百分含量为25～33％的EVA树脂；所述的交联促进剂为丙烯酸类、甲基丙烯酸类、丙烯酰胺类、烯丙基类、环氧化合物类中的一种或多种；所述的防老化剂为光稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化分解剂中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。
本发明另一方面提供了一种封装组件，所述的封装组件依次包括前保护层、第一胶膜、被封装体、第二胶膜、封装基板，所述的第一胶膜和/或第二胶膜为所述的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜。
较佳地，所述的被封装体为晶硅电池片、发光半导体LED、有机发光半导体OLED或显示屏。
较佳地，所述的前保护层为透明保护层，所述的封装基板为玻璃、陶瓷或塑料。
较佳地，所述的前保护层为透明玻璃、透明陶瓷或透明塑料。
较佳地，所述的第一胶膜为权利要求1所述的胶膜，第二胶膜为普通乙烯-醋酸乙烯酯树脂胶膜。
本发明另一方面还提供了一种封装所述的封装组件的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤(1)：将所述第一、第二胶膜置于前保护层与封装基板之间，并与被封装体构成封装组件；
步骤(2)：加热所述的封装组件，以使第一、第二胶膜进一步发生交联反应，完成封装。
较佳地，所述的步骤(2)中在加热封装时，还包括进行加压或抽真空。
采用了本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜、封装组件及封装方法，采用的抗PID助剂为主链是碳链，支链含有若干羟基的树脂，该结构与EVA树脂的水解产物结构相似，可以抑制EVA水解反应的进行，有效的减少EVA树脂的水解，保证了EVA膜的交联密度，能有效阻隔EVA和玻璃表面的离子聚集到电池表面，从而抑制组件PID现象产生。
附图说明
图1为本发明的封装组件的结构示意图。
附图标记
1 前玻璃
2 晶硅电池片
3 抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜
4 后玻璃
5 普通EVA胶膜
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
为了克服封装用EVA膜胶膜在光伏、发光半导体LED、有机发光半导体OLED、显示屏等领域的组件封装过程中的缺陷，本发明提供了一种用于封装领域的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，其中，抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜由如下配比的组分制成：
所述抗PID助剂为主链是碳链、支链含有若干羟基的树脂，包括但不限于乙烯-乙烯醇系共聚物、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇-马来酸乙烯醇单酯四元无规共聚物中的一种或多种。
本发明提供的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜中，所述EVA树脂为VA重量百分含量为20～50％的EVA树脂；更佳地，VA含量为25～33％的EVA树脂。
本发明提出的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜中，所述的有机过氧化物交联剂包括但不限于二烷基过氧化物、烷基芳基过氧化物、二芳基过氧化物、氢过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮中的一种或多种。可以是但不限于过氧化二异丙苯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷一种或几种。
本发明提出的制备抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜中，所述的交联促进剂包括但不限于丙烯酸类、甲基丙烯酸类、丙烯酰胺类、烯丙基类、环氧化合物类中的一种或多种。
作为(甲基)丙烯酸类助交联剂的具体例，可列举出三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚丁二烯二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸锌等。
作为丙烯酰胺类助交联剂的具体例，可列举出N,N′-间苯撑双马来酰亚胺、4,4′-二硫代双苯基马来酰亚胺、4,4-甲撑二苯基双马来酰亚胺等。
作为烯丙基类助交联剂的具体例，可列举出三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、二烯丙基邻苯二酸酯等。
作为环氧化合物类助交联剂的具体例，可列举出环氧丙烯酸酯、胺改性环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯齐聚物等。
最佳地，所述的助交联剂包括但不限于三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
本发明提出的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜中，所述的防老化剂包括但不限于光稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化分解剂中的一种或多种。其可以但不限于酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸类、苯甲酮类、苯并三唑类，例如：不限于四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯和N,N'-二仲丁基对苯二胺的一种或几种。
本发明提出的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜中，所述硅烷偶联剂指在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。其经典产物可用通式YSiX3表示，Y可以为乙烯基、环氧基、甲基丙烯酸酯基、氨基、硫醇基等，X可以为甲氧基、乙氧基、氯等。其在塑料中通常用于提高塑料的粘结力或提高填充物的分散性。可以是但不限于硅烷偶联剂A-171、A-174(KH570)、A151、A187(KH560)、A1100(KH550)以及A189(KH590)等一种或几种。
本发明的另一目的在于提供一种应用该抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法，包括以下步骤：
将所述胶膜置于前保护层与封装基板之间，并与被封装体构成封装组件；
加热所述封装组件以使所述胶膜进一步发生交联反应并完成封装。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述封装组件在加热封装时，还可以对所述封装组件进行加压或抽真空进行封装。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述被封装体包括但不限于：晶硅电池片、发光半导体LED、有机发光半导体OLED、显示屏等。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述前保护层与所述封装基板之间设置有两层胶膜，且所述的胶膜中的至少一层为所述抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，两层所述的胶膜之间设置有被封装体。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述的前保护层为透明保护层，具体为透明玻璃、透明陶瓷或透明塑料等。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述的胶膜包括一层普通乙烯-醋酸乙烯酯树脂胶膜和一层抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，且所述的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜设置于近所述的前保护层处。
本发明提出的应用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的封装方法中，所述封装基板为玻璃、陶瓷或塑料等。
实施例1：
本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的一种实施例的配方组分如下：
| 成分 | 重量份数 |
| EVA树脂，VA含量28％ | 80 |
| 乙烯-乙烯醇系共聚物 | 10 |
| 三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) | 3 |
| 3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550) | 2 |
| 过氧化二异丙苯(过氧化物交联剂DCP) | 3 |
| N,N'-二仲丁基对苯二胺(抗氧剂4720) | 2 |
将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出机的温度为90℃，模具温度为90℃；通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜/电池片/普通EVA膜/背板的结构次序层叠并在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减3％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
实施例2：
本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的一种实施例的配方组分如下：
| 成分 | 重量份数 |
| EVA树脂 | 99.69 |
| 聚乙烯醇 | 0.05 |
| 3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550) | 0.01 |
| 三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) | 0.1 |
| 过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC) | 0.1 |
| 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010) | 0.05 |
将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出机的温度为160℃，模具温度为160℃；通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜/电池片/普通EVA膜/背板的结构次序层叠并在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减5％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
实施例3：
本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的一种实施例的配方组分如下：
| 成分 | 重量份数 |
| EVA树脂，VA含量25％ | 91.5 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物 | 3 |
| 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA) | 2 |
| 过氧化二异丙苯(DCP) | 1 |
| 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010) | 2 |
| 乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A-171) | 0.5 |
将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出机的温度为260℃，模具温度为260℃；通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜/电池片/普通EVA膜/背板的结构次序层叠并在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减1％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
实施例4：
本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的一种实施例的配方组分如下：
| 成分 | 重量份数 |
| EVA树脂 | 96 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇-马来酸乙烯醇单酯四元无规共聚物 | 1.5 |
| 三聚氰酸三烯丙酯(TAC) | 0.5 |
| 过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC) | 1 |
| 癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯(抗氧剂770) | 0.5 |
| 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174) | 0.5 |
将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出机的温度为160℃，模具温度为160℃；通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜/电池片/普通EVA膜/背板的结构次序层叠并在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减1.5％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
实施例5：
本发明中的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜的一种实施例的配方组分如下：
| 成分 | 重量份数 |
| EVA树脂，VA含量33％ | 97.2 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物 | 0.8 |
| 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA) | 0.3 |
| 过氧化二异丙苯(DCP) | 0.7 |
| 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010) | 0.2 |
| 乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A-171) | 0.8 |
将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出机的温度为130℃，模具温度为130℃；通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜/电池片/普通EVA膜/背板的结构次序层叠并在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减0.5％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
实施例6：
本发明对于使用抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜制备的封装组件的一较佳实施例以太阳能光伏电池组件为例。
由图1所示，该太阳能光伏电池组件包括前玻璃1后部封装层，前玻璃1后封装层之间设置有胶膜，胶膜为两层，且胶膜中的至少一层为抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜胶膜。层胶膜之间设置有晶硅电池片2或者是CIGS电池片(太阳能薄膜电池片)。胶膜包括一层EVA胶膜和一层抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，且抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜设置于近前玻璃处。后部封装层为背板或后玻璃。后玻璃或背板，使用常规的较薄的光伏组件后玻璃或者是光伏组件背板外，还可以采用其它有一定支撑作用的材料，比如PMMA膜(聚甲基丙烯酸甲酯膜材、聚酰亚胺膜或片材、PVC(聚氯乙烯)型材、金属板材甚至石材等。
如图1所示，一种光伏组件结构由前到后依次是：前玻璃1、抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜3、晶硅电池片2、普通EVA胶膜5，后玻璃4。将此结构在145℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，500hr)中，功率衰减0.5％，同等条件下，上下两层均使用普通EVA膜的组件功率衰减19％。
本发明同现有技术相比，具有下优点和有益效果：
由于本发明采用的抗PID助剂为主链是碳链，支链含有若干羟基的树脂，该结构与EVA树脂的水解产物结构相似，可以抑制EVA水解反应的进行，有效的减少EVA树脂的水解，保证了EVA膜的交联密度，能有效阻隔EVA和玻璃表面的离子聚集到电池表面，从而抑制组件PID现象产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与本申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (10)
1.一种抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，其特征在于，所述的胶膜包括如下配比的组分：
所述的抗PID助剂为聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇-马来酸乙烯醇单酯四元无规共聚物中的一种或多种，所述的抗PID助剂用于抑制EVA水解反应；
所述的EVA树脂为VA重量百分含量为25％～33％的EVA树脂。
2.根据权利要求1所述的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，其特征在于，所述的有机过氧化物交联剂为二烷基过氧化物、烷基芳基过氧化物、二芳基过氧化物、氢过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的抗PID的乙烯醋酸乙烯酯胶膜，其特征在于，所述的交联促进剂为丙烯酸类、甲基丙烯酸类、丙烯酰胺类、烯丙基类、环氧化合物类中的一种或多种；所述的防老化剂为光稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化分解剂中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。
4.一种封装组件，其特征在于，所述的封装组件依次包括前保护层、第一胶膜、被封装体、第二胶膜、封装基板，所述的第一胶膜和/或第二胶膜为权利要求1至3中任一项所述的胶膜。
5.根据权利要求4所述的封装组件，其特征在于，所述的被封装体为晶硅电池片、发光半导体LED、有机发光半导体OLED或显示屏。
6.根据权利要求4所述的封装组件，其特征在于，所述的前保护层为透明保护层，所述的封装基板为玻璃、陶瓷或塑料。
7.根据权利要求4所述的封装组件，其特征在于，所述的前保护层为透明玻璃、透明陶瓷或透明塑料。
8.根据权利要求4所述的封装组件，其特征在于，所述的第一胶膜为权利要求1至3中任一项所述的胶膜，第二胶膜为普通乙烯-醋酸乙烯酯树脂胶膜。
9.一种封装权利要求4至8中任一项所述的封装组件的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤(1)：将所述第一、第二胶膜置于前保护层与封装基板之间，并与被封装体构成封装组件；
步骤(2)：加热所述的封装组件，以使第一、第二胶膜进一步发生交联反应，完成封装。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中在加热封装时，还包括进行加压或抽真空。
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| CN104449436A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 明冠新材料股份有限公司 | 一种太阳能组件封装用高水汽氧气阻隔性的eva胶膜及其制备方法 |
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| WO2017138510A1 (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 東ソー株式会社 | 架橋エチレン－酢酸ビニル共重合体ケン化物、ホットメルト接着剤樹脂組成物、接着剤及びその成形体 |
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2017
- 2017-09-25 CN CN201710874936.0A patent/CN109554141B/zh active Active
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