CN110183973A - 一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法。导电胶：按质量份数由40‑94份的导电金属粉、1‑25份多官能团丙烯酸酯单体A、5‑25份的改性丙烯酸树脂、0.5‑6份的丙烯酸酯低聚物、0.1‑5份的引发剂A、0.2‑3份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒制备而成，卤素包括氟、氯、溴。制备方法：一、制备含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒；二、将各组份真空搅拌混匀，研磨分散，真空脱泡，即完成制备。本发明的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法，具有良好的强度和柔韧性；导电胶表面具有一定疏水性能，具有较好的抗湿热性能和耐高低温性能，有利于改善银迁移现象；制备方法简单，反应条件温和，有利于大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及导电胶粘剂技术领域，特别是涉及一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法。
背景技术
太阳能电池叠瓦组件导电胶是一种干燥或固化后具有导电性能的胶粘剂，相比于传统的Pb/Sn金属合金焊料具有以下优势：分辨率高，自身密度小，符合产品微型化、轻量化的要求；可有效地减小疲劳与应力开裂的问题；柔性和耐疲劳性优良，可粘接的基材较多；工艺简单，可明显降低成本；对人体、环境的污染大大降低；能有效的对填充材料起到防腐保护作用。
导电胶通常以基体树脂和导电填料为主要组成成分，除此之外还包括固化剂、稀释剂、增韧剂、分散剂和其他一些助剂，以导电金属粉作为导电填料的丙烯酸系导电胶在实际使用中存在以下缺陷：丙烯酸树脂基材的吸湿性会加剧银粉在潮湿环境中的电迁移现象，即在电场的作用下，银离子从高电位向低电位迁移，并形成絮状或枝蔓状扩展，在高低电位相连的边界上形成黑色氧化银，导致导电胶的可靠性降低，沉降稳定性变差。
发明内容
本发明提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法，导电胶的组分中加入了含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒，微凝胶表面和内部的基团与导电胶基材发生交联，使得导电胶具有良好的强度和柔韧性；利用微凝胶颗粒在聚合物中迁移的特点，形成具有一定疏水性能的胶体表面，导电胶具有较好的抗湿热性能和耐高低温性能，有利于改善银迁移现象，适于太阳能电池叠瓦组件的制造，制备方法简单，反应条件温和，有利于大规模生产。
一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，按质量份数由40-94份的导电金属粉、1-25份多官能团丙烯酸酯单体A、5-25份的改性丙烯酸树脂、0.5-6份的丙烯酸酯低聚物、0.1-5份的引发剂A、0.2-3份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒制备而成，其中，卤素包括氟、氯、溴；丙烯酸酯低聚物的分子量为100-10000。
所述导电金属粉为片状金属粉或球形金属粉中的一种或其中两种的组合，平均粒径小于2.5μm。
所述导电金属粉为银粉。
所述导电胶还包括添加剂，所述添加剂包括但不限于消泡剂、稳定剂、固化剂、偶联剂、阻滞剂。
所述多官能团丙烯酸酯单体A为1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、异氰脲酸酯三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、乙氧基化的三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化的三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、乙氧基化的甘油三丙烯酸酯、丙氧基化的甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、芳基氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯、三聚氰胺三丙烯酸酯、环氧酚醛三丙烯酸酯、脂族环氧三丙烯酸酯、聚酯三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、芳基氨基甲酸乙酯四丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯四丙烯酸酯、三聚氰胺四丙烯酸酯、环氧酚醛四丙烯酸酯和聚酯四丙烯酸酯中的一种或其种几种任意比例的组合物。
所述改性丙烯酸树脂为双酚A改性环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯改性丙烯酸树脂、二官能团聚氨酯改性丙烯酸树脂、四官能团改性丙烯酸树脂、六官能团改性丙烯酸树脂和改性环氧丙烯酸树脂中的一种或其种几种任意比例的组合物。
所述引发剂A包括酰类过氧化物，氢过氧化物，二烷基过氧化物，酯类过氧化物，酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物；其中，酰类过氧化物包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰；氢过氧化物包括但不限于异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢；二烷基过氧化物包括但不限于过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯；酯类过氧化物包括但不限于过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯；酮类过氧化物包括但不限于过氧化甲乙酮、过氧化环己酮；二碳酸酯过氧化物包括但不限于过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯。
所述含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒由多官能团丙烯酸酯单体B、含卤素丙烯酸酯基单体、反应型乳化剂、引发剂B和水制备而成，其中，多官能团丙烯酸酯单体B与含卤素丙烯酸酯基单体的摩尔比为(2-3)：1；反应过程中，多官能团丙烯酸酯单体B和含卤素丙烯酸酯基单体共同占反应体系的质量百分比为1.3-4.7％，反应型乳化剂占反应体系的质量百分比为1-3％，引发剂B占反应体系的质量百分比为0.3-2％，余量为水；所述引发剂B为过硫酸盐；所述多官能团丙烯酸酯单体B为含有甲氧基、乙氧基或丙氧基的多官能团丙烯酸酯单体，其为双官能团单体、三官能团单体和四官能团单体中的一种或其中几种任意比例的组合物。
所述多官能团丙烯酸酯单体B包括1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯中的一种或其中几种任意比例的混合物。
所述含卤素丙烯酸酯基单体包括但不限于(甲基)丙烯酸全氟烷基酯、2-溴甲基丙烯酸乙酯、2-氯甲基丙烯酸乙酯、2-(氯甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯和全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或其中几种任意比例的组合物。
所述反应型乳化剂包括但不限于烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠。
一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒；二、将40-94份的导电金属粉、1-25份多官能团丙烯酸酯单体A、5-25份的改性丙烯酸树脂、0.5-6份的丙烯酸酯低聚物、0.1-5份的引发剂A、0.2-3份的步骤一制备的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒真空搅拌混匀，研磨分散，真空脱泡，即完成导电胶的制备。
步骤一中的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒的制备方法为：按反应体系的质量百分含量准备1.3-4.7％的多官能团丙烯酸酯单体B和含卤素丙烯酸酯基单体，1-3％反应型乳化剂，0.3-2％的引发剂B，余量的水，其中，多官能团丙烯酸酯单体B与含卤素丙烯酸酯基单体的摩尔比为(2-3)∶1；将反应型乳化剂、多官能团丙烯酸酯单体B中的1/3-1/2、引发剂B中的1/2-2/3溶解于水中形成混合溶液，加热至60-90℃，于氮气保护下高速搅拌20-120min，然后滴加含卤素丙烯酸酯基单体、剩余的多官能团丙烯酸酯单体B和引发剂B，在氮气保护下继续保温反应3-8h，冷冻干燥，得到含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒。
本发明的优点：本发明的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶及其制备方法，导电胶的组分中加入了含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒，微凝胶表面和内部的基团与导电胶基材发生交联，使得导电胶具有良好的强度和柔韧性；利用微凝胶颗粒在聚合物中迁移的特点，形成具有一定疏水性能的胶体表面，导电胶具有较好的抗湿热性能和耐高低温性能，有利于改善银迁移现象，适于太阳能电池叠瓦组件的制造，制备方法简单，反应条件温和，有利于大规模生产。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例一
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，按质量份数由50份的导电金属粉、18.6份多官能团丙烯酸酯单体A、23份的改性丙烯酸树脂、3份的丙烯酸酯低聚物、3份的引发剂A、2份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒、0.2份的阻滞剂、0.2份的固化剂制备而成；
所述导电金属粉为银粉；
所述多官能团丙烯酸酯单体A为1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯；
所述改性丙烯酸树脂为聚酯改性丙烯酸树脂(平均分子量为8500)；
所述丙烯酸酯低聚物为甲基丙烯酸甲酯低聚物(平均分子量为2000)；
所述引发剂A为过氧化月桂酰；
所述含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒由多官能团丙烯酸酯单体B、含卤素丙烯酸酯基单体、反应型乳化剂、引发剂B和水制备而成，其中，多官能团丙烯酸酯单体B与含卤素丙烯酸酯基单体的摩尔比为2：1；反应过程中，多官能团丙烯酸酯单体B和含卤素丙烯酸酯基单体共同占反应体系的质量百分比为1.4％，反应型乳化剂占反应体系的质量百分比为2.2％，引发剂B占反应体系的质量百分比为2.0％，余量为水；
所述多官能团丙烯酸酯单体B为甘油三丙烯酸酯；
所述含卤素丙烯酸酯基单体为丙烯酸三氟乙酯；
反应型乳化剂为烯丙基醚类磺酸盐；
所述引发剂B为过硫酸铵。
制备方法：
一、制备含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒：将反应型乳化剂、多官能团丙烯酸酯单体B中的1/3、引发剂B中的1/2溶解于水中形成混合溶液，加热至80℃，于氮气保护下高速搅拌40min，然后滴加含卤素丙烯酸酯基单体、剩余的多官能团丙烯酸酯单体B和引发剂B，反应体系在氮气保护下继续保温反应4h，冷冻干燥得到含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒，粒径分布为50-800nm；
二、将导电金属粉、多官能团丙烯酸酯单体A、改性丙烯酸树脂、丙烯酸酯低聚物、引发剂A、步骤一制备的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒加入至双行星搅拌釜中，开启公转搅拌和自转高速分散，持续搅拌40分钟，使体系混合均匀，接着使用三辊研磨机研磨分散；然后将分散好的导电胶测试粘度、固化速度和固化后性能，然后真空脱泡，包装成品。
本实施例的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒的粒径通常小于导电银粉，由于微凝胶颗粒基材为丙烯酸酯聚合物，与导电胶的其他组分具有良好的相容性，卤素与碳形成的链段容易自迁移到导电胶的表面形成迁移堆积，使导电胶的表面能降低，表现出一定的疏水性能，有助于提高导电胶的抗湿热性能，改善湿热条件下的银迁移；利用含卤素丙烯酸酯基微凝胶与基材之间的缠结作用，提高胶体固化后的柔性和应力吸收性能。
本实施例的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒中的多官能团丙烯酸酯单体B中含有的甲氧基、乙氧基或丙氧基赋予含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒较好的柔顺性，进而改善导电胶的柔韧性和应力吸收性能。
实施例二
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：按质量份数由55份的导电金属粉、16.9份多官能团丙烯酸酯单体A、20份的改性丙烯酸树脂、2.5份的丙烯酸酯低聚物、2.5份的引发剂A、2.5份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒、0.3份的阻滞剂、0.3份的固化剂制备而成。
实施例三
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：按质量份数由60份的导电金属粉、14.4份多官能团丙烯酸酯单体A、18份的改性丙烯酸树脂、2份的丙烯酸酯低聚物、2份的引发剂A、2.8份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒、0.4份的阻滞剂、0.4份的固化剂制备而成。
实施例四
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：按质量份数由70份的导电金属粉、8份多官能团丙烯酸酯单体A、15份的改性丙烯酸树脂、1.5份的丙烯酸酯低聚物、1.5份的引发剂A、3份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒、0.5份的阻滞剂、0.5份的固化剂制备而成。
实施例一至实施例四的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶的各组分配比如下表所示：
实施例五
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：所述含卤素丙烯酸酯基单体为甲基丙烯酸六氟乙酯。
实施例六
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：所述多官能团丙烯酸酯单体B为二乙二醇二甲基丙烯酸酯。
实施例七
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：所述改性丙烯酸树脂为聚氨酯丙烯酸树脂(平均分子量为2800)。
实施例八
本实施例提供了一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其与实施例一的不同点在于：所述多官能团丙烯酸酯单体A为环氧酚醛三丙烯酸酯。
实施例一至实施例八的太阳能电池叠瓦组件用导电胶的性能实测值见下表：
其中，如各实施例和对比例所制得的导电胶在固化条件为175℃。
导电胶的体积电阻率1、剪切强度、湿热条件下(85℃，湿度85％的条件下处理400h)测量导电胶的体积电阻率2，零下35℃条件下测量的体积电阻率3。
通过以上实施例可以看出，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。在较快固化速度条件下，得到较大的剪切强度，以及较低的体积电阻率。特别的，本发明通引入微凝胶颗粒，获得的导电胶在耐候性(高低温及高湿度)方面表现出优异性能，主要是体积电阻率变化率较小。
上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：按质量份数由40-94份的导电金属粉、1-25份多官能团丙烯酸酯单体A、5-25份的改性丙烯酸树脂、0.5-6份的丙烯酸酯低聚物、0.1-5份的引发剂A、0.2-3份的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒制备而成，其中，卤素包括氟、氯、溴；丙烯酸酯低聚物的分子量为100-10000。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述多官能团丙烯酸酯单体A为1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、异氰脲酸酯三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、乙氧基化的三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化的三甲氧基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、乙氧基化的甘油三丙烯酸酯、丙氧基化的甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、芳基氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯三丙烯酸酯、三聚氰胺三丙烯酸酯、环氧酚醛三丙烯酸酯、脂族环氧三丙烯酸酯、聚酯三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、芳基氨基甲酸乙酯四丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯四丙烯酸酯、三聚氰胺四丙烯酸酯、环氧酚醛四丙烯酸酯和聚酯四丙烯酸酯中的一种或其种几种任意比例的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述改性丙烯酸树脂为双酚A改性环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯改性丙烯酸树脂、二官能团聚氨酯改性丙烯酸树脂、四官能团改性丙烯酸树脂、六官能团改性丙烯酸树脂和改性环氧丙烯酸树脂中的一种或其种几种任意比例的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述引发剂A包括酰类过氧化物，氢过氧化物，二烷基过氧化物，酯类过氧化物，酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物；其中，酰类过氧化物包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰；氢过氧化物包括但不限于异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢；二烷基过氧化物包括但不限于过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯；酯类过氧化物包括但不限于过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯；酮类过氧化物包括但不限于过氧化甲乙酮、过氧化环己酮；二碳酸酯过氧化物包括但不限于过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒由多官能团丙烯酸酯单体B、含卤素丙烯酸酯基单体、反应型乳化剂、引发剂B和水制备而成，其中，多官能团丙烯酸酯单体B与含卤素丙烯酸酯基单体的摩尔比为(2-3)：1；反应过程中，多官能团丙烯酸酯单体B和含卤素丙烯酸酯基单体共同占反应体系的质量百分比为1.3-4.7％，反应型乳化剂占反应体系的质量百分比为1-3％，引发剂B占反应体系的质量百分比为0.3-2％，余量为水；所述引发剂B为过硫酸盐；所述多官能团丙烯酸酯单体B为含有甲氧基、乙氧基或丙氧基的多官能团丙烯酸酯单体，其为双官能团单体、三官能团单体和四官能团单体中的一种或其中几种任意比例的组合物。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述多官能团丙烯酸酯单体B包括1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯中的一种或其中几种任意比例的组合物。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述含卤素丙烯酸酯基单体包括但不限于(甲基)丙烯酸全氟烷基酯、2-溴甲基丙烯酸乙酯、2-氯甲基丙烯酸乙酯、2-(氯甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯和全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或其中几种任意比例的组合物。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶，其特征在于：所述反应型乳化剂包括但不限于烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐、马来酸衍生物、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠。
9.一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶的制备方法，其特征在于：具体是按以下步骤进行的：一、制备含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒；二、将40-94份的导电金属粉、1-25份多官能团丙烯酸酯单体A、5-25份的改性丙烯酸树脂、0.5-6份的丙烯酸酯低聚物、0.1-5份的引发剂A、0.2-3份的步骤一制备的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒真空搅拌混匀，研磨分散，真空脱泡，即完成导电胶的制备。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能电池叠瓦组件用导电胶的制备方法，其特征在于：步骤一中的含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒的制备方法为：按反应体系的质量百分含量准备1.3-4.7％的多官能团丙烯酸酯单体B和含卤素丙烯酸酯基单体，1-3％反应型乳化剂，0.3-2％的引发剂B，余量的水，其中，多官能团丙烯酸酯单体B与含卤素丙烯酸酯基单体的摩尔比为(2-3)：1；将反应型乳化剂、多官能团丙烯酸酯单体B中的1/3-1/2、引发剂B中的1/2-2/3溶解于水中形成混合溶液，加热至60-90℃，于氮气保护下高速搅拌20-120min，然后滴加含卤素丙烯酸酯基单体、剩余的多官能团丙烯酸酯单体B和引发剂B，在氮气保护下继续保温反应3-8h，冷冻干燥，得到含卤素丙烯酸酯基微凝胶颗粒。
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| CN102443373A (zh) * | 2010-10-05 | 2012-05-09 | 第一毛织株式会社 | 导体间的电连接材料和包括此电连接材料的太阳能电池 |
| CN108949070A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-07 | 简兵 | 光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶 |
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