CN109735239B - 一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂及其制备方法，解决了现有导电胶粘剂技术抗湿热老化性能差，在85℃，85％的老化条件下，接触电阻随着老化时间而显著升高的问题。本发明包括丙烯酸酯预聚体15％～25％，丙烯酸酯单体10％～30％，抗老化助剂1％～5％，粘接助剂1％～5％，引发剂0.3％～1.5％，导电填料40％～65％。本发明具有优异的抗老化性能，高的粘接强度，以及较低的体积电阻和接触电阻，效果十分显著。

Description

一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电胶粘剂组合物，具体涉及一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂及其制备方法。

背景技术

叠瓦太阳能电池组件表现出比传统组件更高的光电转化效率。叠瓦组件采用导电胶粘剂粘接电池片，需要在工作环境中长期使用，寿命长达25年，要求导电胶粘剂具有优异的抗老化性能。

尽管与Pb～Sn焊料相比，导电胶粘剂具有线分辨率高，不含Pb类或其他类有毒金属，可低温连接，具有良好的柔韧性和抗疲劳性能等优势，导电胶也存在抗老化性能差的问题，具体来说，在湿热环境中导电胶接头的接触电阻随时间延长而快速升高。

近年来，很多公司致力于导电胶粘剂产品开发，但往往侧重于导电胶成本的降低，没有关注导电胶抗老化性能的提高。CN107004456公布了一种导电组合物作为导电性粘着剂以用于机械和电连接电导体与太阳能电池的电触点的用途，包含2到35％的银粒子以及10到63％的非金属粒子。大幅度地降低了银含量，从而降低了成本。另一些公司关注了导电胶抗老化性能的问题，如CN107955582A采用有机硅胶粘剂提高导电胶抗老化性能，但是粘接性能差是有机硅导电胶的主要困难，CN107955582A中公布的导电胶粘剂剪切强度只有3～4.5MPa，远低于丙烯酸酯导电胶粘剂的6～10MPa。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有导电胶粘剂技术抗湿热老化性能差，在85℃，85％的老化条件下，接触电阻随着老化时间而显著升高。本发明提供了一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂及其制备方法，获得的导电胶粘剂接触电阻更稳定，同时兼顾了产品的经济性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，按重量计，包括：

进一步，所述的丙烯酸酯预聚体包含一种或多种具有式(1)结构的化合物。

所述式(1)中的R₁选自甲基、乙基或丙基，R₂选自乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基，异丁基或聚醚基，R₃选自选自甲基、乙基或丙基。

本发明通过带有式(1)结构的丙烯酸酯预聚体，合成的式(1)结构含有环己烷和烷基，具有较好的耐水和耐热性能，配合疏水性的丙烯酸酯单体不仅具有为导电胶黏剂提供了良好的粘接性能，而且赋予了导电胶粘剂优异的耐湿热老化性能。

进一步地，所述的丙烯酸酯单体选自疏水的丙烯酸酯单体，优选丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯。

所述抗老化助剂选自具有式(2)结构的化合物；

所述的式(2)中的R₄选自短链烷烃甲基，乙基，丙基，正丁基，正戊基，正己基中的一种或多种。

本发明采用了具有式(2)结构的抗老化助剂。这种结构可以保护导电填料银片在储存和使用的过程中被氧化。众所周知，当银被氧化成氧化银时，导电率会显著下降。而式(2)结构具有抗氧化的作用。更有益的是，和其他的抗氧化剂相比，式(2)结构被氧化后形成了短链的二元酸。发明人发现，短链的二元酸对银有很强的亲和作用，会附着在银的表面，形成良好的电子转移通道，提升导电率，效果十分显著。

本发明采用了大比表面片状银粉或大比表面片状银粉和细银粉的组合作为导电填料。发明人发现，大比表面的片状银粉，可以增加银粉的接触或形成有效电子通道的几率。在达到相同导电率的条件下，使用大比表面的片状银粉可以减少银粉的用量，从而获得优异性价比的产品。并且添加少量的细银粉，有利于改善接触电阻。

所述的片状银粉比表面为1.0～1.5m²/g，平均粒径为5～10μm。所述的细银粉为球状银粉，平均粒径为0.3～1μm。

一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂采用如下方法制备：

(1)首先将丙烯酸酯预聚体，丙烯酸酯单体，抗老化助剂和粘接助剂加入到双行星混合机中，搅拌30min～60min，使上述物料混合均匀；

(2)然后在该双行星混合机中加入导电填料，混合30min～60min；

(3)双行星混合机反应釜夹套接上冷却水，充分冷却，使反应釜内物料冷却到20℃以内；

(4)加入引发剂，在冷却的条件下，温和地搅拌，使引发剂混合均匀。

(5)真空脱泡，过滤后分装。

制备的抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，粘度(15s^-1)为25000～40000mPa·s，适合于印刷或点胶工艺。制备的导电胶粘剂在150℃下能够在3min内固化。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明制备的导电胶粘剂具有优异的抗老化性能，在85℃、85％湿度的条件下老化，该导电胶粘剂接触电阻仅有微小的升高，因而，本发明可以获得稳定的接触电阻，解决了导电胶存在的老化性能差的问题，适合于太阳能叠瓦组件长期使用。

2、在获得相同体积电阻率和接触电阻的条件下，本发明使用的银粉含量更少，从而获得高性价比的产品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种抗老化叠瓦组件用导电胶粘剂，其组成如下表1所示，按重量百分比计，该组成的配比如表2所示：

表1

表2

上述抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂采用如下方法制备：

(1)首先将丙烯酸酯预聚体，丙烯酸酯单体，抗老化助剂和粘接助剂加入到双行星混合机中，搅拌30min～60min，使上述物料混合均匀。

(2)然后在该双行星混合机中加入导电填料，混合30min～60min。

(3)双行星混合机反应釜夹套接上冷却水，充分冷却，使反应釜内物料冷却到20℃以内。

(4)加入引发剂，在冷却的条件下，温和地搅拌，使引发剂混合均匀。

(5)真空脱泡，过滤后分装。

本发明中各实施例制备的测试单体检测后的结果如表3 所示。

表3

通过上述实验数据可知：本发明获得的导电胶粘剂具有合适的黏度，适合于印刷工艺，极快的固化速度，高的粘接强度，以及较低的体积电阻和接触电阻，特别地，本发明通过引入具有耐水性的预聚体和配合抗老化助剂，获得的导电胶粘剂在湿热老化的条件下，可以获得稳定的接触电阻，解决了导电胶存在的老化性能差的问题。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，其特征在于，按重量计，包括：

所述抗老化助剂选自具有式(2)结构的化合物；

所述的式(2)中的R₄选自甲基，乙基，丙基，正丁基，正戊基，正己基中的一种或多种；

所述的导电填料为大比表面片状银粉和细银粉的组合；

所述的大比表面片状银粉的比表面积为1.0～1.5m²/g，平均粒径为5～10μm；

所述的细银粉为球状银粉，平均粒径为0.3～1μm。

2.根据权利要求1所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸酯预聚体包含一种或多种具有式(1)结构的化合物；

所述式(1)中的R₁选自甲基、乙基或丙基，R₂选自乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基，异丁基或聚醚基，R₃选自甲基、乙基或丙基。

3.根据权利要求1所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为疏水的丙烯酸酯单体。

4.根据权利要求1所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，其特征在于，所述粘接助剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化酯类自由基引发剂。

6.如权利要求1所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：

(1)首先将丙烯酸酯预聚体、丙烯酸酯单体、抗老化助剂和粘接助剂加入到混合机中搅拌30min～60min，混合均匀；

(2)然后在该混合机中加入导电填料，混合30min～60min；

(3)将反应釜内物料冷却到20℃以内；

(4)加入引发剂，混合均匀；

(5)经过真空脱泡、过滤后制成导电胶粘剂。

7.根据权利要求6所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂的制备方法，其特征在于，制成的导电胶粘剂的粘度为25000～32000mPa·s。

8.根据权利要求6所述的一种抗老化太阳能叠瓦组件用导电胶粘剂的制备方法，其特征在于，制成的导电胶粘剂在150℃下在3min内固化。