CN110079221A - 一种双层复合高可靠高增益白色eva光伏胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及EVA光伏胶膜技术领域，特别是一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜及其制备方法，由上层透明EVA层和下层白色反光EVA层构成；所述上层透明EVA层为透明EVA流延复合层，厚度在50~250μm；下层白色反光EVA层表面设置有金字塔型的反光结构，厚度在300~550μm。采用上述结构和方法后，本发明高可靠性高增益白色EVA胶膜具有与电池片粘结强度高，组件可靠性好的特点；同时比常规白色EVA胶膜具有更高的放光率及更好的反射效果，结构正面经过辐照交联后其表面结构不会受到层压过程中的加热而融化，保证了高反光结构的完整性，提高了电池片间隙之间的反射光线的漫反射效果，使得组件功率得到大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及EVA光伏胶膜技术领域，特别是一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜及其制备方法。
背景技术
目前太阳能电池光电转化效应难以提高,一直维持在19%~21%之间，而且由电池片封装成组件后其还存在一个封装损耗，因此如何提高光伏电池的光电转换效率成为世界光伏产业关注的焦点和各国政府新能源产业布局的重要参考。而组件之所以存在封装损耗，这些损失的来源是多方面的,其中包括电池片间的间隔以及电池片与组件边缘的空白处。
太阳能光伏组件基本结构由上到下由5层组成：上层高透型光伏玻璃﹑上层EVA胶膜﹑电池片﹑下层EVA胶膜﹑光伏背板或下层光伏玻璃。由于这种结构，太阳光从玻璃入射，经过上层EVA胶膜，到达电池片实现光电转换，太阳光在电池片间的间隔以及电池片与组件边缘的空白处的光线都会漏掉，如果最下面是光伏玻璃，那么太阳光会直接射出100%都损失掉，如果是光伏背板，由于背板反射率不高，只有70-80%的光线被反射到电池片表面继续发电，这样也有20-30%的太阳光被损失掉。目前常规的白色EVA胶膜仍然存在增益效果有限、反射率低等影响很难在进一步提升组件的发电效率，同时常规的白色EVA胶膜为了解决白膜的褶皱和溢白等外观问题，一般都采用电子辐射预处理技术，但是目前电子辐射技术应用在光伏领域的时间较短，电子辐射发生器工作并不稳定，容易造成辐射的不均匀性，且辐照预交联技术的白膜对组件的可靠性还存在一定的影响，造成剥离强度偏低的情况。因此，开发一款高可靠性高增益的白色EVA胶膜就成为太阳能产业界研究的热点。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，由上层透明EVA层和下层白色反光EVA层构成；所述上层透明EVA层为透明EVA流延复合层，厚度在50~250μm；下层白色反光EVA层表面设置有金字塔型的反光结构，厚度在300~550μm。
优选的，所述上层透明EVA层按照质量百分比计包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂含量为 90%～99%，抗氧剂含量为 0.03%～2%，光稳定剂含量为0.01~0.65%，交联剂含量为0.20%～2.1%，硅烷偶联剂含量为0.1%～2%。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的摩尔含量为20%～50%，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～25g/10min。
优选的，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，所述主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
优选的，所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
优选的，所述光稳定剂为2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮中的一种。
优选的，所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
优选的，所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为1,1-双（过氧化叔丁基）环己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、1,1-双（过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三（2-羟乙基）异氰脲酸三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷\γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
优选的，所述下层白色反光EVA层按照质量百分比计包括以下组分：低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂含量为76%～85%，抗氧剂含量为 0.03%～3%，交联剂含量为0.20%～2.1%，硅烷偶联剂含量为0.06%～4.1%，白色填料含量为5.0%～20.0%。
优选的，所述白色填料为钛白粉，白炭黑，硫酸钡的白色颗粒，表面经过有机物和无机物包覆处理，加工成25-75%浓度的EVA白色母粒后使用。
优选的，所述低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的摩尔含量为18%～55%，所述低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～18g/10min。
优选的，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，所述主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
优选的，所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
优选的，所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为1,1-双（过氧化叔丁基）环己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、1,1-双（过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
优选的，所述EVA光伏胶膜的总厚度为350~800μm。
本发明还公开了一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
下层白色反光EVA层按比例将熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物，白色母粒、抗氧剂及交联剂和硅烷偶联剂充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为80~100℃，经挤出流延或者压延，金字塔结构辊压花，高能电子束辐照交联，得到具有反光结构的下层白色反光EVA层；
然后上层透明EVA层按比例将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，抗氧剂，光稳定剂，交联剂和硅烷偶联剂充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为70~90℃，经挤出流延或者压延，高能电子束辐照交联，得到上层透明EVA层；
将得到的具有反光结构且经过电子辐照的下层白色反光EVA层经过流延涂敷设备涂敷一层透明EVA胶层在反光结构层表面，然后经压花-冷却-裁切-收卷-包装得到双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜。
采用上述结构和方法后，本发明高可靠性高增益白色EVA胶膜具有与电池片粘结强度高，组件可靠性好的特点；同时比常规白色EVA胶膜具有更高的放光率及更好的反射效果，结构正面经过辐照交联后其表面结构不会受到层压过程中的加热而融化，保证了高反光结构的完整性，提高了电池片间隙之间的反射光线的漫反射效果，使得组件功率得到大大提升。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种三层复合高可靠高效增益EVA光伏胶膜的结构示意图。
图2为本发明中间白色反光EVA层的反光结构示意图。
图中：1为上层透明EVA层，2为下层白色反光EVA层，4为反光结构。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，由上层透明EVA层和下层白色反光EVA层构成；所述上层透明EVA层为透明EVA流延复合层，厚度在50~250μm；下层白色反光EVA层表面设置有金字塔型的反光结构，厚度在300~550μm。本发明中，所述EVA光伏胶膜的总厚度为350~800μm。
第一步下层白色反光EVA层生产工艺及配方设计：
主料：乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），VA含量为26%。
钛白粉：表面经过有机物包覆处理，加工成30-70%浓度的EVA白色母粒后使用。
抗氧剂:主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯;辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
交联剂:交联固化剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯和3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯的复配物；助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的复配物。
硅烷偶联剂：乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷。
配方按照EVA：钛白粉：抗氧剂：交联剂：硅烷偶联剂=100-X:X:0.1:2:0.6，X=5-20，将上述材料按表1的比例充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为80~100℃，经挤出流延或者压延，金字塔结构辊压花，高能电子束辐照交联，得到具有反光结构的下层白色反光EVA层。
第二步上层透明EVA层流延涂敷及配方设计：
主料：乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），VA含量为33%。
抗氧剂:主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
光稳定剂:2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
交联剂:交联固化剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯和3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯的复配物；助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯和丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的复配物。
硅烷偶联剂：乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷。
配方按照EVA：抗氧剂：光稳定剂：交联剂：硅烷偶联剂=97: 0.3:0.4:2:0.3将上述材料按比例充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为70~90℃，经挤出流延或者压延，高能电子束辐照交联，得到上层透明EVA层。
将得到的具有反光结构且经过电子辐照的下层白色反光EVA层经过流延涂敷设备涂敷一层透明EVA胶层在反光结构层表面，然后经压花-冷却-裁切-收卷-包装得到双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，最后包装入库。然后进行胶膜反射率、封装组件外观测试和封装组件功率测试。
表1—各实施实例配方及测试数据
由以上实施实例可以看出，该高可靠高增益反光白色EVA胶膜可同时采用流延和压延法并经过涂敷进行生产，同时采用反光结构辐照预交联的技术保证了放光结构的完整性，有效提高了该白膜反射光线后的漫反射，使得组件功率得到了大大的提升。同时该复合白膜与玻璃的粘结强度高，组件在经过UV60KWh和DH1000h后的老化测试后剥离强度均高于65N/cm，可靠性好。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (18)
1.一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：由上层透明EVA层和下层白色反光EVA层构成；所述上层透明EVA层为透明EVA流延复合层，厚度在50~250μm；下层白色反光EVA层表面设置有金字塔型的反光结构，厚度在300~550μm。
2.按照权利要求1所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于，所述上层透明EVA层按照质量百分比计包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂含量为90%～99%，抗氧剂含量为 0.03%～2%，光稳定剂含量为0.01~0.65%，交联剂含量为0.20%～2.1%，硅烷偶联剂含量为0.1%～2%。
3.按照权利要求2所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的摩尔含量为20%～50%，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～25g/10min。
4.按照权利要求2所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，所述主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
5.按照权利要求4所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
6.按照权利要求2所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述光稳定剂为2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮中的一种。
7.按照权利要求6所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
8.按照权利要求2所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为1,1-双（过氧化叔丁基）环己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、1,1-双（过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三（2-羟乙基）异氰脲酸三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。
9.按照权利要求2所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷\γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
10.按照权利要求1所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于，所述下层白色反光EVA层按照质量百分比计包括以下组分：低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂含量为76%～85%，抗氧剂含量为 0.03%～3%，交联剂含量为0.20%～2.1%，硅烷偶联剂含量为0.06%～4.1%，白色填料含量为5.0%～20.0%。
11.按照权利要求10所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于: 所述白色填料为钛白粉，白炭黑，硫酸钡的白色颗粒，表面经过有机物和无机物包覆处理，加工成25-75%浓度的EVA白色母粒后使用。
12.按照权利要求10所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于: 所述低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的摩尔含量为18%～55%，所述低熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～18g/10min。
13.按照权利要求10所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于: 所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，所述主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
14.按照权利要求13所述一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于:所述辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
15.按照权利要求10所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于: 所述交联剂包括交联固化剂和助交联剂，所述交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，所述有机过氧化物包括为1,1-双（过氧化叔丁基）环己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、1,1-双（过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二（叔戊基过氧）戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二（叔丁基过氧）丁酸乙酯中的一种或几种；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。
16.按照权利要求10所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于: 所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
17.按照权利要求1-16中任一项所述的一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜，其特征在于:所述EVA光伏胶膜的总厚度为350~800μm。
18.一种双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
下层白色反光EVA层按比例将熔指乙烯-醋酸乙烯共聚物，白色母粒、抗氧剂及交联剂和硅烷偶联剂充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为80~100℃，经挤出流延或者压延，金字塔结构辊压花，高能电子束辐照交联，得到具有反光结构的下层白色反光EVA层；
然后上层透明EVA层按比例将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，抗氧剂，光稳定剂，交联剂和硅烷偶联剂充分混合均匀，分别加入到两个挤出机料斗，进行熔融共挤出，挤出机、模头各区域的温度设定为70~90℃，经挤出流延或者压延，高能电子束辐照交联，得到上层透明EVA层；
将得到的具有反光结构且经过电子辐照的下层白色反光EVA层经过流延涂敷设备涂敷一层透明EVA胶层在反光结构层表面，然后经压花-冷却-裁切-收卷-包装得到双层复合高可靠高增益白色EVA光伏胶膜。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190802 |