CN109749702B - 一种用于叠瓦光伏组件的导电胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、导电粒子和有机稀释剂；其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量20‑35％的环氧改性有机硅树脂、占所述导电胶重量6‑20％潜伏性固化剂、占所述导电胶重量1‑3％的触变剂；所述导电粒子包括占所述导电胶重量50‑65％的微米片状银粉和占所述导电胶重量3‑10％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度0.5‑1.7g/cm³，平均粒径3‑8μm。本发明的导电胶具有良好的导电性能、可靠性、剪切强度，本发明的制备方法工艺简单，成本低。

Description

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电胶，具体涉及一种用于叠瓦光伏组件的导电胶及其制 备方法。

背景技术

单体太阳能电池片不能直接作为电源使用，作为电源必须将若干电池片电 学互联后封装在玻璃或有机聚合物中形成可以长期使用的组件，即光伏组件。 常规的组件一般是以含铜基材的涂锡焊带作为互联条将电池片串联在一起。而 目前在光伏行业中备受推崇的是高效的叠瓦组件技术，它是通过激光切割将电 池片切割成小片，然后通过导电胶相互粘接形成电池串，进而制作成组件。该 技术与常规组件相比，减小了互联条连接电池片导致的内部损耗，增大了组件 的转化效率。

导电胶是一种由树脂基体和导电填料组成的经固化或干燥后具有导电性能 的胶黏剂。常用的基体树脂有环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂等。环氧树 脂具有优异的粘接性、机械强度高、化学稳定性好等优点，但是存在着质脆、 耐候性差等缺点；丙烯酸树脂具有良好的成膜性能，耐候性良好，固化速度快， 但是环保性较差；有机硅树脂具有优良的耐高低温、耐气候老化等特点，但其 粘接性较差。

目前，应用在叠瓦光伏组件中的导电胶，采用的是点胶机或丝网印刷的方 法，大多选用的是有机硅加成体系，填充一定量的导电填料，但是传统有机硅 导电胶并不能满足市场的需求，市场需要的粘接性好，导电性能好，储存稳定 性好。常用的商用导电胶是以银为导电粒子，且填充量一般都超过75wt％，导 致成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种用于叠瓦光伏 组件的导电胶及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于叠瓦光伏组件的导 电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量20-35％的环氧改性有机硅树 脂、占所述导电胶重量6-20％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1-3％的触变 剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量50-65％的微米片状银粉和占所述导 电胶重量3-10％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度0.5-1.7g/cm³，平 均粒径3-8μm。

所述环氧改性有机硅树脂既能维持环氧树脂优异的粘接性，又具有有机硅 树脂优异的耐候性；所用的固化剂为潜伏性固化剂，改善导电胶的储存稳定性； 导电粒子为低松装密度的微米片状银粉，辅以掺杂纳米银颗粒，在维持导电胶 良好导电性的基础上，有助于降低导电粒子的含量，降低导电胶成本，纳米银 颗粒可以填充在片银的空隙中，形成更有效的导电通路，且会有助于改善导电 胶的印刷性。

优选地，所述微米片状银粉的松装密度为0.8-1.2g/cm³。

优选地，所述潜伏性固化剂选自改性脂肪族胺类固化剂、双氰胺类固化剂、 咪唑类固化剂、有机酰肼类固化剂。

优选地，所述环氧改性有机硅树脂的硅单体选自甲基三乙氧基硅烷、二甲 基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有 机硅树脂的环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-44、 双酚A型环氧树脂E-51中的一种或几种混合物。

优选地，所述微米片状银粉占所述导电胶重量的55-60％。

优选地，所述纳米银颗粒占所述导电胶重量的4-7％。

优选地，所述环氧改性有机硅树脂占所述导电胶重量的22-25％。

优选地，所述潜伏性固化剂占所述导电胶重量的6-10％。

优选地，所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，一定温度下反应一段时间后制得 有机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂。

优选地，所述环氧改性有机硅树脂的制备方法的步骤(1)中，合成有机硅 中间体的反应温度为30-50℃，时间为30-60分钟。

环氧改性有机硅树脂合成机理：

本发明还提供一种上述任意一种用于叠瓦光伏组件的导电胶的制备方法， 所述方法包括以下步骤：

(1)先将树脂基体搅拌20-30min混匀；

(2)添加导电粒子和有机稀释剂搅拌20-30min混匀，随后在三辊机上经 轧制得导电胶。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于叠瓦光伏组件的导电胶及 其制备方法，本发明的导电胶具有良好的导电性能、可靠性、剪切强度，本发 明的制备方法工艺简单，成本低。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对 本发明作进一步说明。

实施例1

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量22％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量60％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

本实施例的用于叠瓦光伏组件的导电胶的制备方法，所述方法包括以下步 骤：

(1)先将树脂基体搅拌25min混匀；

(2)添加导电粒子和有机稀释剂搅拌25min混匀，随后在三辊机上经轧制 得导电胶。

实施例2

作为本发明实施例的一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，本实施例与实施例1 的唯一区别为：所述微米片状银粉的松装密度0.5g/cm³。

实施例3

作为本发明实施例的一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，本实施例与实施例1 的唯一区别为：所述微米片状银粉的松装密度0.8g/cm³。

实施例4

作为本发明实施例的一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，本实施例与实施例1 的唯一区别为：所述微米片状银粉的松装密度1.5g/cm³。

实施例5

作为本发明实施例的一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，本实施例与实施例1 的唯一区别为：所述微米片状银粉的松装密度1.7g/cm³。

对比例1

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量22％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量60％的普通银粉和占所述导电胶重量 5％的纳米银颗粒，银粉平均粒径3-8μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

实施例6

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量20％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量60％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

实施例7

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量25％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量60％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

对比例2

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量22％的双酚A型环氧树脂、占 所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量60％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

实施例8

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量22％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量50％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

实施例9

一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、 导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量22％的环氧改性有机硅树脂、 占所述导电胶重量7％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量55％的微米片状银粉和占所述导电胶 重量5％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度1.2g/cm³，平均粒径3-8 μm，余量为有机稀释剂；

所述环氧改性有机硅树脂的硅单体为甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的 环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)先合成有机硅中间体：将甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯 基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷混合，40℃下反应45分钟时间后制得有 机硅中间体；

(2)将环氧树脂改性剂和有机硅中间体装入树脂反应釜中，加入催化剂，在 170-190℃回流反应制得环氧改性有机硅树脂；

所述潜伏性固化剂选自双氰胺类固化剂。

实施例10

对实施例1-9、对比例1-2的导电胶的导电性能、可靠性、剪切强度进行检 测。

1、导电性能测试：根据ASTMD257-91标准方法制备样品，具体制备过程 如下：在尺寸为25.4mm×76.2mm的载玻片上粘贴两条平行的胶带，将制备好 的导电胶填充到两条胶带的空隙处，并用刮刀涂覆均匀，然后移除胶带。经固 化和冷却至室温后，用RTS-9型双电测四探针测试仪测试导电胶的体积电阻率 ρ(Ω·cm)。

2、可靠性测试：

(1)在高温高湿(85℃/85％RH)环境下经1000h测试导电胶的导电性变化和剪 切强度变化值；

(2)在温度循环载荷(-40～150℃)下测试导电胶的导电性变化和剪切强度变化值。试验参数设定值：温度范围-40～150℃，周期：每个循环2h，升温和降温过 程各1h，累计循环1000次。

3、剪切强度：参照GB7124-86测试导电胶的剪切强度。。

表1实施例1-9、对比例1-2的导电胶的导电性能、可靠性、剪切强度

由实施例1和对比例1的结果表明，包含有微米片状银粉的导电胶的导电 性能、可靠性、剪切强度明显优于包含有普通银粉的导电胶。

由实施例1和对比例2的结果表明，包含有环氧改性有机硅树脂的导电胶 的导电性能、可靠性、剪切强度明显优于包含有双酚A型环氧树脂。

由实施例1-5的结果表明，微米片状银粉的低松装密度为0.8-1.2g/cm³时， 导电胶的导电性能、可靠性、剪切强度更优。

由实施例1、实施例6-7的结果表明，导电胶中环氧改性有机硅树脂的含量 为22-25％时，导电胶的导电性能、可靠性、剪切强度更优。

由实施例1、实施例8-9的结果表明，导电胶中微米片状银粉的含量为 55-60％时，导电胶的导电性能、可靠性、剪切强度更优。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本 发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的 普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种用于叠瓦光伏组件的导电胶，其特征在于，所述导电胶包括以下组分：树脂基体、导电粒子和有机稀释剂；

其中，所述树脂基体包括占所述导电胶重量20-35％的环氧改性有机硅树脂、占所述导电胶重量6-20％潜伏性固化剂和占所述导电胶重量1-3％的触变剂；

所述导电粒子包括占所述导电胶重量50-65％的微米片状银粉和占所述导电胶重量3-10％的纳米银颗粒，所述微米片状银粉的松装密度为0.8-1.2g/cm³，平均粒径3-8μm。

2.根据权利要求1所述的导电胶，其特征在于，所述潜伏性固化剂选自脂肪族胺类固化剂、双氰胺类固化剂、咪唑类固化剂、有机酰肼类固化剂。

3.根据权利要求1所述的导电胶，其特征在于，所述环氧改性有机硅树脂的硅单体选自甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷，所述环氧改性有机硅树脂的环氧树脂改性剂为双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-51中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求2所述的导电胶，其特征在于，所述微米片状银粉占所述导电胶重量的55-60％。

5.根据权利要求4所述的导电胶，其特征在于，所述纳米银颗粒占所述导电胶重量的4-7％。

6.根据权利要求4所述的导电胶，其特征在于，所述环氧改性有机硅树脂占所述导电胶重量的22-25％。

7.根据权利要求4所述的导电胶，其特征在于，所述潜伏性固化剂占所述导电胶重量的6-10％。

8.一种如权利要求1-7任一所述用于叠瓦光伏组件的导电胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)先将所述树脂基体搅拌20-30min混匀；

(2)添加导电粒子和有机稀释剂搅拌20-30min混匀，随后在三辊机上经轧制得导电胶。