CN110894411B - 一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶及其制备方法，其特征在于本发明涉及的环氧导电胶包括：环氧树脂单体、增韧树脂、银粉、流变剂、以及用于环氧树脂单体固化的潜伏型引发剂。其有益效果是：创新性地使用四氟化硼类潜伏型固化剂制备叠瓦太阳能组件用环氧导电胶，实现了环氧导电胶的快速固化（在150度下20秒内固化），解决了环氧导电胶固化速度慢和易于老化等根本问题。同时辅以增韧环氧树脂有效地降低了环氧导电胶的脆性，大幅度降低叠瓦组件制造过程中的隐裂，提升叠瓦组件的良率。

Description

一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子基导电材料领域，特别涉及一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶及其制备方法。
背景技术
随着光伏技术的进步和市场竞争的加剧，中国光伏行业开始进入高效产品比拼的时代。作为主流高效组件技术之一的叠瓦组件技术目前受到广泛关注。传统组件电池片之间采用互联条焊接的连接方式，电池片之间存在2~3mm的空白区域无法利用，同时汇流条的使用增加了组件内部的损耗，降低了组件转换效率。叠瓦组件利用激光将栅线重新设计的电池片切割成合理图形的小片，将每小片用导电胶粘接串联排版后层压成组件。这样使得电池以更紧密的方式互相连结，在相同的面积下，叠片组件可以放置多于常规组件13%以上的电池片，大幅度提高了组件的输出功率。
导电胶是叠瓦组件的关键材料，导电胶的固化速度决定了组件工厂的产能，导电胶的性能稳定性决定了组件的长期可靠性。环氧导电胶虽然具有良好的粘接性能，但是常规的环氧导电胶都需要较高的固化温度和较长的固化时间（通常需要数小时），因为叠瓦组件生产工艺要求导电胶在150℃下30秒钟内完成固化，这就大大限制了环氧导电胶在叠瓦组件中的应用。此外常规的环氧导电胶固化后都很脆，而太阳能电池片本身也较脆，使用环氧导电胶粘接电池片经常会造成电池片的隐裂，从而降低了叠瓦组件的良率。
由于叠瓦太阳能组件技术是近几年兴起的新技术路线，所以叠瓦太阳能组件用导电胶的研发也基本处于起步阶段。专利申请号授权公告号CN109536122A，公布日期为2019年3月29日的发明专利中提供了一种光伏叠瓦组件用有机硅改性丙烯酸导电胶的制备方法。该发明在丙烯酸体系中加入了有机硅改性的丙烯酸酯用以克服丙烯酸酯易于老化的问题，但是整体体系的固化时间较慢（在145℃下至少需10分钟才能完全固化），无法满足叠瓦组件生产中的快速固化的要求。因此开发一种既可以快速固化，有具有良好粘接性和耐老化性的导电胶将在叠瓦组件制造中具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶及其制备方法。本发明的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，包括环氧树脂单体、增韧树脂、银粉、流变剂以及用于环氧树脂单体固化的潜伏型引发剂。环氧树脂单体在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为20-50%，增韧树脂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为1-10%，银粉在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为40-80%，潜伏型固化引发剂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为0.01-6%，流变剂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为2-10%。
用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶中使用四氟化硼类潜伏型固化剂作为环氧树脂单体的固化剂，可以实现叠瓦太阳能组件用环氧导电胶的快速固化并且具有优异的耐老化特性。其中四氟化硼类潜伏型固化剂为2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐，2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为0.01-6%。
其中环氧树脂单体包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和环戊二烯环氧树脂中的一种或任意两种的混合物，环氧树脂单体在叠瓦组件用环氧导电胶的重量百分比为20-50%。
其中银粉为球状银粉、片状银粉、无定型银粉或树枝状银粉，平均粒径1~20um，银粉在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为40-80%。
其中增韧树脂为液体聚硫橡胶、聚乙烯醇缩醛或聚醚多元醇中的一种或两种混合物，增韧树脂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为1-10%。
其中流变剂包括氢化蓖麻油、乙基纤维素、气相二氧化硅或膨润土的一种或几种。流变剂在HIT太阳能电池用低温银浆的重量百分比为2-10%。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明提供的叠瓦太阳能组件的环氧导电胶创新性地使用2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐作为潜伏型固化引发剂，可以使导电胶实现快速固化（160℃下30秒内完全固化），从而满足叠瓦组件生产过程中对导电胶快速固化的要求。同时在环氧导电胶中引入的增韧树脂，在确保环氧导电胶的粘接力的同时降低导电胶的脆性，从而降低叠瓦组件制造过程中的隐裂。本专利申请人经过大量的试验对潜伏型固化剂和增韧树脂的种类和添加量进行了选择和优化，使得叠瓦太阳能组件用环氧导电胶具有快速固化、高粘接力和高韧性等特点，解决了常规导电胶的一系列问题，在叠瓦组件的制造中具有很高的实用价值。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本实施例提供的一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，包括环氧树脂单体、增韧树脂、银粉、流变剂以及用于环氧树脂单体固化的潜伏型引发剂，其具体的加工工艺流程为：精确称量环氧树脂单体、增韧树脂和流变剂，在0-30℃的条件下双行星搅拌混合30分钟后加入银粉继续搅拌30分钟，然后按量添加2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐搅拌5分钟，真空脱泡灌装即可得用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶
下述以多个实施例对用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的制备方法进行描述。
实施例1
本实施例的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的制备方法为精确称量300克双酚A型环氧树脂、50克液体聚硫橡胶和30克氢化蓖麻油，在0-30℃的条件下双行星搅拌混合30分钟后加入600克平均粒径为5um的片状银粉继续搅拌30分钟，然后加入20克2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐再搅拌5分钟，真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：
粘度：183,700mPa.s
粘接强度：9MPa（粘接基材为铝）
密度：2.8克/立方厘米
固化速度：28秒（150℃）
体积电阻率：3.6×10-4Ω.cm
高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：4.5×10-4Ω.cm
本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的固化速度和粘接力远高于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定。
实施例2
本实施例的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的制备方法为精确称量280克双酚F型环氧树脂、40克聚乙烯醇缩醛和30克乙基纤维素，在0-30℃的条件下双行星搅拌混合30分钟后加入620克平均粒径为2um的球状银粉继续搅拌30分钟，然后加入40克2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐再搅拌5分钟，真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：
粘度：95,900mPa.s
粘接强度：12MPa（粘接基材为铝）
密度：2.9克/立方厘米
固化速度：15秒（150℃）
体积电阻率：2.8×10-4Ω.cm
高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：3.2×10-4Ω.cm
本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的固化速度和粘接力远高于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定。
实施例3
本实施例的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的制备方法为精确称量160克脂肪型环氧树脂、26克乙基纤维素和13克气相二氧化硅，在0-30℃的条件下双行星搅拌混合30分钟后加入290克平均粒径为8um的片状银粉继续搅拌30分钟，然后加入13克2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐再搅拌5分钟，真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：
粘度：164,600mPa.s
粘接强度：7MPa（粘接基材为铝）
密度：3.2克/立方厘米
固化速度：22秒（150℃）
体积电阻率：4.9×10-4Ω.cm
高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：5.8×10-4Ω.cm
本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的固化速度和粘接力远高于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定。
实施例4
本实施例的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的制备方法为精确称量600克环戊二烯环氧树脂、90克聚醚多元醇和50克膨润土，在0-30℃的条件下双行星搅拌混合30分钟后加入1000克平均粒径为1um的球状银粉继续搅拌30分钟，然后加入50克2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐再搅拌5分钟，真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：
粘度：145,800mPa.s
粘接强度：7MPa（粘接基材为铝）
密度：3.6克/立方厘米
固化速度：18秒（150℃）
体积电阻率：4.6×10-4Ω.cm
高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：5.9×10-4Ω.cm
本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶的固化速度和粘接力远高于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定。
最后应当说明的是，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地说明，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 (5)

1.一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，包括环氧树脂单体、增韧树脂、银粉、流变剂以及用于环氧树脂单体固化的潜伏型引发剂；其特征在于：所述潜伏型引发剂为四氟化硼类潜伏型引发剂，所述四氟化硼类潜伏型引发剂为2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐，在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为0.01-6％；所述环氧树脂单体在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为20-50％；所述增韧树脂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为1-10％；所述银粉在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为40-80％；所述流变剂在叠瓦太阳能组件用环氧导电胶中的重量百分比为2-10％；所述环氧树脂单体、增韧树脂、银粉、流变剂、潜伏型引发剂重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，其特征在于：所述环氧树脂单体包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和环戊二烯环氧树脂中的一种或任意两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，其特征在于：所述银粉为球状银粉、片状银粉、无定型银粉或树枝状银粉，平均粒径1～20微米。
4.根据权利要求1所述的一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，其特征在于：所述增韧树脂为液体聚硫橡胶、聚乙烯醇缩醛或聚醚多元醇中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，其特征在于：所述流变剂包括氢化蓖麻油、乙基纤维素、气相二氧化硅或膨润土的一种或几种。
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