CN111073531A - 一种低温固化poe胶膜及其封装的双玻组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温固化POE胶膜，由POE树脂、光引发剂、交联助剂、增粘偶联剂和抗氧剂制备而成；低温固化POE胶膜在45‑55℃温度下、紫外灯照射进行交联固化；本发明加入了优选的助剂组合，抗老化性能优异，剥离强度高，可通过紫外灯低温快速固化，相比现有的高温层压固化，较大幅度的降低了固化温度，缩短了固化时间，进而减少了能量的损耗，提高了生产效率。本发明还公开了一种双玻组件，由上述低温固化POE胶膜封装而成，在较低温度下进行熔融层压贴合，无气泡产生，经紫外灯低温快速固化后，得到的双玻组件性能稳定，制备工艺简单，流程少，成本低，有利于工业化生产。

Description

一种低温固化POE胶膜及其封装的双玻组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件封装材料技术领域，尤其涉及一种低温固化POE胶膜及其封装的双玻组件。
背景技术
随着社会的不断发展，环境污染和能源短缺成为人类面临的最大挑战，利用太阳能电池将清洁的、可再生的太阳能转换成电能是解决这两个问题最有效的方法之一。目前光伏行业发展极快，也逐步向多元化的方向发展，高功率、高耐老化、低成本的组件开发日益成为行业各企业研发的重要方向。
目前光伏组件厂来说，各种辅材的成本、生产效率的高低、能耗的多少直接影响了组件的成本。其中，封装用的POE胶膜，一方面直接影响了层压的温度，进而决定了能耗的多少；另一方面决定了层压的时间，进而决定了组件的生产效率等问题。因此，层压温度的多少，加工时间的长短带来的效益是非常明显的。
目前POE胶膜封装组件时的层压温度大约在140-155℃之间，整个层压时间约为15-25min，才能到达很好的固化效果，所需能量较高，时间也较长，增加了生产成本，降低了生产效率；而且组件需要在层压机上完成交联反应，在层压过程中容易产生起泡和未融问题，增加了封装次品率。因此需开发一种低温固化、且所需加工时间较短的POE胶膜。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低温固化POE胶膜，加入了优选的助剂组合，抗老化性能优异，剥离强度高，可通过紫外灯低温快速固化，相比现有的高温层压固化，较大幅度的降低了固化温度，缩短了固化时间，减少了产品的次品率，进而减少了能量的损耗，提高了生产效率；
本发明的目的之二在于提供一种双玻组件，由上述低温固化POE胶膜封装而成，在较低温度下即能进行熔融层压贴合，无气泡产生，经紫外灯低温快速固化后，得到的双玻组件性能稳定，制备工艺简单，流程少，成本低，有利于工业化生产。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：POE树脂100份、光引发剂0.1-0.8份、交联助剂0.4-2.0份、增粘偶联剂0.2-2.0份、抗氧剂0.1-1.0份；
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、1-羟基环己基苯甲基酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2－苯基苄-二甲基胺-4'-吗啉代丙基苯基酮、1-羟基环己基苯基丙酮中的一种或两种以上的组合物；
所述低温固化POE胶膜通过以下方法固化：70-90℃熔融5-10min后，45-55℃紫外灯照射30-90ss；所述紫外灯的能量为5000mj/cm2-15000 mj/cm2。
进一步地，所述POE树脂熔融指数30-70g/10min、熔点为65-80℃。
所述交联助剂为三异丙基异三聚氰酸酯、3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合物。
所述增粘偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合物。
所述抗氧剂为2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或两种以上的组合物。
进一步地，所述低温固化POE胶膜通过以下方法制备：将配方量的POE树脂、光引发剂、交联助剂、增粘偶联剂和抗氧剂混合均匀后，投入流延机中，经过塑化挤出、流延、牵引、收卷制成低温固化POE胶膜。
所述成低温固化POE胶膜厚度为0.1mm-1.0mm。
实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种双玻组件，包括从上至下依次粘结的超白玻璃、上述低温固化POE胶膜、单晶或多晶硅太阳能电池片、上述低温固化POE胶膜和浮法玻璃；
进一步地，所述双玻组件通过以下方法制备：
S1：将超白玻璃、低温固化POE胶膜、单晶或多晶硅太阳能电池片、低温固化POE胶膜和浮法玻璃按照顺序叠加，然后在70-90℃下层压5-10min进行贴合；
低温贴合过程为低温熔融过程，70-90℃下熔融贴合层压，且层压过程不进行交联反应，无气泡产生，各层贴合度较好。
S2：45-55℃温度下，对S1中贴合后的组件进行紫外灯双面照射进行固化交联。
所述紫外灯的能量为9000mj/cm2。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的低温固化POE胶膜加入了光引发剂，在制备双玻组件时，紫外光透过透明的超白玻璃和浮法玻璃层达到低温固化POE封装胶层，其中的光引发剂可高效引发液态POE封装胶中的POE树脂、交联助剂、增粘偶联剂进行交联反应，短时间内实现封装胶膜的固化；本申请光引发剂抗黄变性能优异，可保证封装的双玻组件的透明度，提高双玻组件的使用寿命。
(2)本发明的低温固化POE胶膜，抗老化性能优异，剥离强度高，可在较低温度70-90℃下进行熔融；在封装双玻组件时，先通过低温熔融，利用层压实现双玻组件各层间的有效粘合，无气泡产生，再通过紫外光双面照射实现封装胶膜的快速交联固化，整个双玻组件的封装可在5-10min内完成，制备工艺简单，流程少，成本低；而且封装效果好，得到的双玻组件性能稳定，生产合格率高，有利于工业化生产。
附图说明
图1为本发明含有低温固化POE胶膜的双玻组件结构示意图；
图中：1、超白玻璃；2、低温固化POE胶膜；3、单晶或多晶硅太阳能电池片；4、浮法玻璃。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
POE树脂100份、光引发剂0.1-0.8份、交联助剂0.4-2.0份、增粘偶联剂0.2-2.0份、抗氧剂0.1-1.0份；
光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、1-羟基环己基苯甲基酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2－苯基苄-二甲基胺-4'-吗啉代丙基苯基酮、1-羟基环己基苯基丙酮中的一种或两种以上的组合物；
上述低温固化POE胶膜通过以下方法固化：70-90℃熔融5-10min后，45-55℃紫外灯照射30-90s；紫外灯的能量为5000mj/cm2-15000 mj/cm2。
其中，POE树脂的熔融指数为30-70g/10min、熔点为65-80℃。
上述光引发剂为高效率、不黄变的紫外光引发剂，具有低气味、非黄变、色彩稳定性好等特点，还能很好的与其他组分共存，不影响POE胶膜本身的优势。
交联助剂为三异丙基异三聚氰酸酯、3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合物，所述增粘偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合物；抗氧剂为2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或两种以上的组合物。
上述低温固化POE胶膜通过以下方法制备：
将配方量的POE树脂、光引发剂、交联助剂、增粘偶联剂和抗氧剂混合均匀后，投入流延机中，经过塑化挤出、流延、牵引、收卷制成低温固化POE胶膜。
其中，成低温固化POE胶膜厚度为0.1mm-1.0mm。
如图1所示，一种双玻组件，包括从上至下依次粘结的超白玻璃1、低温固化POE胶膜2、单晶或多晶硅太阳能电池片3、低温固化POE胶膜2和浮法玻璃4；其中低温固化POE胶膜为上述的低温固化POE胶膜。
上述双玻组件通过以下方法制备：
S1：将超白玻璃1、低温固化POE胶膜2、单晶或多晶硅太阳能电池片3、低温固化POE胶膜2和浮法玻璃4按照图1的顺序叠加，然后在70-90℃温度下层压5-10min进行粘结贴合；贴合过程为低温熔融过程，70-90℃下熔融层压，无气泡产生，各层贴合度较好；
S2：对S1中贴合后的组件进行紫外灯双面照射进行固化交联。紫外灯的能量为5000mj/cm2-15000 mj/cm2。可将低温固化POE胶膜的交联度控制在75-85％。
实施例1
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.8份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、0.5份三异丙基异三聚氰酸酯、0.3份乙烯基三甲氧基硅烷、0.1份2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚；
其中，POE树脂的熔融指数为10g/10min、熔点为85℃。
本实施例的低温固化POE胶膜是通过以下方法制备的：
将配方量的POE树脂、光引发剂、交联助剂、增粘偶联剂和抗氧剂经过混料釜混合均匀，投入到95℃的流延机中并设定好参数，经过塑化挤出、流延、牵引、收卷制成厚度约为0.5mm的低温固化POE胶膜。
实施例2
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.7份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、0.8份3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.5份乙烯基三甲氧基硅烷、0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
其中，POE树脂的熔融指数为30g/10min、熔点为80℃。
本实施例的低温固化POE胶膜的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
实施例3
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.6份1-羟基环己基苯甲基酮、1.0份3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯、0.8份乙烯基三甲氧基硅烷、0.3份2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮；
其中，POE树脂的熔融指数为40g/10min、熔点为75℃。
本实施例的低温固化POE胶膜的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
实施例4
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.5份苯甲酰甲酸甲酯、1.2份乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、1.0份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.4份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；
其中，POE树脂的熔融指数为60g/10min、熔点为70℃。
本实施例的低温固化POE胶膜的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
实施例5
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.4份2,4-二乙基硫杂蒽酮、1.4份季戊四醇四丙烯酸酯、1.2份甲基二甲氧基硅烷、0.5份2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
其中，POE树脂的熔融指数为70g/10min、熔点为65℃；2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的重量比为2:3。
本实施例的低温固化POE胶膜的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
实施例6
一种低温固化POE胶膜，由以下按重量比计的组分制备而成：
100份POE树脂、0.3份2-苯基苄-二甲基胺-4'-吗啉代丙基苯基酮、1.6份二缩三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯、1.4份甲基三乙氧基硅烷和0.6份2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮；
其中，POE树脂的熔融指数为80g/10min、熔点为60℃；二缩三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯的重量比为1:1。
本实施例的低温固化POE胶膜的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
实施例7
一种双玻组件，包括从上至下依次粘结的超白玻璃1、低温固化POE胶膜2、单晶或多晶硅太阳能电池片3、低温固化POE胶膜2和浮法玻璃4；其中低温固化POE胶膜为上述的低温固化POE胶膜。
上述双玻组件通过以下方法制备：
S1：按照从上至下的顺序将超白玻璃1、低温固化POE胶膜2、单晶或多晶硅太阳能电池片3、低温固化POE胶膜2和浮法玻璃4叠加，然后在80℃温度下层压6min进行粘结贴合；
S2：对S1中贴合无气泡后的组件进行紫外灯双面照射进行固化交联60s，固化温度为55℃，紫外灯的能量为9000mj/cm2。
效果评价及性能检测
对实施例1-6的胶膜按照《ASTM E313-2010仪器测量的颜色坐标的白色与黄色指数计算规程》进行老化测试、按照《GB/T2790-1995胶粘剂180°剥离强度试验方法》进行粘接力测试、用二甲苯萃取法进行交联度测试，结果如表1所示。
表1实施例胶膜性能测试表
Figure BDA0002312961020000091
由表1可以看出，实施例1-6制得的低温固化POE胶膜，按照实施例7中双玻组件制备方法制备得到的双玻组件，性能满足太阳封装胶膜的要求，且施工温度易控制，制备过程简单、快速。而常规的太阳能组件层压温度在140℃以上，时间也在15min钟以上，因此该胶膜封装的双玻组件能较大幅度降低固化温度，减少了能量的损耗，同时缩短固化时间，进而提高了生产效率。
上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种低温固化POE胶膜，其特征在于，由以下按重量比计的组分制备而成：POE树脂100份、光引发剂0.1-0.8份、交联助剂0.4-2.0份、增粘偶联剂0.2-2.0份、抗氧剂0.1-1.0份；
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、1-羟基环己基苯甲基酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2－苯基苄-二甲基胺-4'-吗啉代丙基苯基酮、1-羟基环己基苯基丙酮中的一种或两种以上的组合物；
所述低温固化POE胶膜通过以下方法固化：70-90℃熔融5-10min后，45-55℃紫外灯照射30-90s；所述紫外灯的能量为5000mj/cm2-15000mj/cm2。
2.根据权利要求1所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述POE树脂熔融指数30-70g/10min、熔点为65-80℃。
3.根据权利要求1所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述交联助剂为三异丙基异三聚氰酸酯、3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合物。
4.根据权利要求1所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述增粘偶联剂乙烯基三乙氧硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或两种以上的组合物。
6.根据权利要求1所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述低温固化POE胶膜通过以下方法制备：将配方量的POE树脂、光引发剂、交联助剂、增粘偶联剂和抗氧剂混合均匀后，投入流延机中，经过塑化挤出、流延、牵引、收卷制成低温固化POE胶膜。
7.根据权利要求6所述的低温固化POE胶膜，其特征在于，所述低温固化POE胶膜厚度为0.1mm-1.0mm。
8.一种双玻组件，其特征在于，包括从上至下依次粘结的超白玻璃、低温固化POE胶膜、单晶或多晶硅太阳能电池片、低温固化POE胶膜和浮法玻璃；所述低温固化POE胶膜为权利要求1-7任意一项所述的低温固化POE胶膜。
9.根据权利要求8所述的双玻组件，其特征在于，所述双玻组件通过以下方法制备：
S1：将超白玻璃、低温固化POE胶膜、单晶或多晶硅太阳能电池片、低温固化POE胶膜和浮法玻璃按照顺序叠加，然后在70-90℃下层压5-10min进行贴合；
S2：45-55℃温度下，对S1得到的组件进行紫外灯双面照射固化，即得双玻组件。
10.根据权利要求9所述的双玻组件，其特征在于，所述紫外灯的能量为9000mj/cm2。
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