CN112980388B - 一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶及双玻光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机硅胶黏剂领域，具体涉及一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶及双玻光伏组件。该有机硅透明结构胶主要由以下重量份的组分组成：乙烯基硅油120～180份，补强树脂20～80份，含氢硅油5～8份，硅氢加成催化剂0.1～0.5份。本发明的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，固化后透明度≥93％，具有较高强度和优异的电性能、耐水性能和粘接性能。快速固化后形成一层厚度均一的有机硅膜，可以把两块玻璃牢固的粘接在一起，可以固定电池片不出现移位现象，双玻光伏组件在经过双85湿热老化、紫外老化、PID96测试后功率衰减率低于1％，且有机硅透明结构胶无黄变现象，极大的提高了双玻光伏组件的使用寿命。

Description

一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶及双玻光伏组件
技术领域
本发明属于有机硅胶黏剂领域，具体涉及一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶及双玻光伏组件。
背景技术
太阳能光伏组件是利用材料的光电效应将太阳的光能直接转化为电能的装置，双玻光伏组件，是指由两片玻璃(上玻璃片、下玻璃片)通过EVA胶膜和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。业内人士认为，双玻光伏组件为高品质光伏电站提供了最好的解决方案，可以有效的提高光伏组件的使用寿命。
随着国内外前期投资的光伏电站的陆续并网发电并运行，国内外电站的质量问题大规模出现。许多电站爆发出了蜗牛纹、PID衰减等的品质问题。该问题引发了国内外对电站品质的高度关注。由于有机材料的寿命短、耐候性差，光伏组件中的EVA胶膜和背板的质量开始被高度关注。一些国内电站由于使用了劣质的EVA胶膜导致70％的组件发生大规模的蜗牛纹问题，还有的电站在运行一年左右就发现了高达60％的衰减。
这些问题除了野蛮施工外，往往和水汽穿透背板导致劣质EVA树脂快速降解有密切的关系。EVA树脂遇水即开始分解，其分解产物含醋酸，醋酸腐蚀光伏电池上的银栅线、汇流带等，使组件的发电效率逐年下降。一些近水的光伏发电项目，比如鱼光互补、滩涂电站、农业温室以及早晚露水大的地区的光伏项目很快就成了高危项目。由于目前电站持有方按度电计算投资回报率，所以组件的长期可靠性、耐候性成为光伏组件厂首先需要考虑的性能指标。
公告号为CN105802548B的中国发明专利中提出了用制备一种白色的EVA封装胶膜，具有优异的韧性，高的反光率及体积电阻率。公布号为CN106634647A的中国发明专利申请公开了一种阻燃型白色EVA封装胶膜。这些材料并没有解决太阳能组件在长期使用中的耐候、耐紫外、耐高低温性能，长期使用后会出现蜗牛纹和PID衰减问题。
综合来看，现有EVA胶膜存在老化性能差、水蒸气透过率高以及遇水会快速降解等缺点，导致双玻光伏组件的PID96衰减较大，使用寿命有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，相对EVA胶膜，能够进一步提高双玻光伏组件的PID96、双85、湿冻以及热循环性能，提高双玻光伏组件的使用寿命。
本发明的第二个目的在于提供使用上述有机硅透明结构胶作为胶膜的双玻光伏组件。
为实现上述目的，本发明的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶的技术方案是：
一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，主要由以下重量份的组分组成：乙烯基硅油120～180份，补强树脂20～80份，含氢硅油5～8份，硅氢加成催化剂0.1～0.5份；
所述乙烯基硅油的粘度为10000～100000cp；
所述补强树脂选自乙烯基MQ硅树脂和/或多乙烯基硅油，所述乙烯基MQ硅树脂的乙烯基含量为0.8～2.0％，更优选为0.8～1.6％，粘度为2000～20000cp，更优选为5000～10000cp；
所述多乙烯基硅油的乙烯基含量为1～3％，粘度为1000～10000cp，更优选为2000～4000cp；
所述含氢硅油的含氢量为0.2～1.5％。更优选为0.3～0.8％。乙烯基含量、含氢量涉及的“％”均为质量百分比。
本发明的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，固化后透明度≥93％，具有较高强度和优异的电性能、耐水性能和粘接性能。快速固化后形成一层厚度均一的有机硅膜，可以把两块玻璃牢固的粘接在一起，可以固定电池片不出现移位现象，双玻光伏组件在经过双85湿热老化、紫外老化、PID96测试后功率衰减率低于1％，且有机硅透明结构胶无黄变现象，极大的提高了双玻光伏组件的使用寿命。
优选的，所述补强树脂含有多乙烯基硅油时，多乙烯基硅油的质量为乙烯基硅油和补强树脂总质量的10％以下。更优选为5～10％。
所述增粘剂是含有烷氧基和氢基或环氧基团与氢基的物质。优选的，该有机硅透明结构胶包括增粘剂1～5份。进一步优选的，所述增粘剂选自式(1)～式(3)所示化合物中的至少一种：
Figure BDA0002944682600000021
Figure BDA0002944682600000031
该增粘剂含有烷氧基、环氧基和氢，能够有效的提升对玻璃的粘结性，并且增粘剂能够很好的与有机硅体系相容，保证有机硅胶的透明性。
优选的，该有机硅透明结构胶包括抑制剂0.1～0.5份，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或两种以上组合。抑制剂的加入可以有效的控制透明胶的操作时间，可以根据客户工艺的要求来制定合适的固化时间。
优选的，该有机硅透明结构胶包括不大于30份的增塑剂，所述增塑剂为甲基硅油和/或八甲基环四硅氧烷，所述增塑剂的粘度为20～350cp。添加增塑剂后，可将体系粘度调整为(20000～100000)cp，使体系具有一定的流动性，容易脱泡。
优选的，所述硅氢加成催化剂为铂金催化剂。
优选的，该有机硅透明结构胶由A、B两种组分组成，A、B两种组分中，其中一个组分含所述含氢硅油，另外一种组分含所述硅氢加成催化剂。进一步优选的，A、B组分的质量比为1:1。采用以上双组分形式，易于储存、运输，使用时A组分与B组分按照比例混合即可，使用工艺简单。
本发明的双玻光伏组件的技术方案是：
双玻光伏组件，包括电池片、上胶膜、下胶膜、上玻璃片和下玻璃片，上胶膜、下胶膜由上述有机硅透明结构胶固化形成。
本发明的双玻光伏组件，代替EVA胶膜使用，将两块玻璃与电池片牢固的粘接在一起，利用有机硅的耐候、高低温以及耐紫外性能可以提高双玻光伏组件的使用寿命。
具体实施方式
本发明主要提供一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，通过乙烯基硅油、补强树脂、含氢硅油、硅氢加成催化剂的配合使用，所得有机硅透明结构胶具有对玻璃粘结优异，流平性好，高透明，体积电阻率高的特点，在制作太阳能双玻光伏组件时在高温下可以短时间排泡固化，形成厚度小于1mm的有机硅胶膜，将两块玻璃与电池片牢固的粘接在一起，制作成新型双玻光伏组件。
该有机硅透明结构胶具有以下特点：(1)优异的耐候性、耐紫外性；(2)有一定的流动性，A、B组分混合后易脱泡；(3)与热熔型EVA不同，有机硅透明硅胶对玻璃是化学粘接，不同于热熔胶的物理粘接，长期使用更牢固；(4)固化时间可调，可以通过高温快速固化；迅速成膜，工艺简单；(5)具有优异的耐水性；(6)有机硅具有很好的耐高低温性能，耐温范围在-60℃～230℃。
所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷。乙烯基硅油、乙烯基MQ硅树脂、多乙烯基硅油为市场成熟商品，通过乙烯基含量、粘度等指标进行相应选取，即可满足本发明的使用要求。乙烯基硅油、乙烯基MQ硅树脂、多乙烯基硅油均为市售成熟商品，按照乙烯基含量及粘度进行选配即可。
所述含氢硅油为侧链含氢或端含氢硅油。含氢硅油用作交联剂，为不同含氢量的侧链含氢硅油，根据含氢量进行选配即可。
所述的铂金催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液、氯铂酸的四氢呋喃溶液或是铂金与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷的螯合物，铂金催化剂配制方法参照辛松民，王一璐《有机硅合成工艺及产品应用》中的方法。其中铂的含量为2000～4000ppm。
在将本发明的有机硅透明结构胶制成A组分、B组分双组分胶时，A组分、B组分中各组分的用量加和满足配方的组成即可。为了使A、B组分在使用时能够快速混匀，优选A组分、B组分均含有乙烯基硅油、补强树脂，更优选的，A组分、B组分中乙烯基硅油、补强树脂的组分一致。更优选的，A组分由乙烯基硅油、补强树脂、含氢硅油、增粘剂、增塑剂、抑制剂组成，B组分由乙烯基硅油、补强树脂、增塑剂、铂金催化剂组成。
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
一、本发明的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶的具体实施例
实施例1
本实施例的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为10000cp的乙烯基硅油90份、硅树脂10份、含氢量0.3％的含氢硅油8份、1-乙炔基-1-环己醇0.1份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂1份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000051
B组分：粘度为10000cp的乙烯基硅油90份、硅树脂10份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.3份(德国贺利氏公司生产CAS：68478-92-2，以下实施例相同)。
本实施例中，硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基含量为0.96％，粘度为8000cp。
在本实施例的基础上，使用3-甲基-1-己炔基-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇对抑制剂进行等量替换，可得到与实施例基本相当的实验效果。
实施例2
本实施例中的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油70份、硅树脂30份、含氢量0.5％的含氢硅油6份、1-乙炔基-1-环己醇0.1份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂1份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000052
B组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油70份、硅树脂30份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.3份。
本实施例中，硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基含量为1.51％，粘度为7000cp。
实施例3
本实施例中的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油40份、粘度为80000cp的乙烯基硅油30份、硅树脂30份、含氢量0.8％的含氢硅油5份、2-甲基-3-丁炔基-2-醇0.15份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂1.5份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000061
B组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油40份、粘度为80000cp的乙烯基硅油30份、硅树脂30份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.3份。
本实施例中，硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基含量为1.2％，粘度为7000cp。
实施例4
本实施例中的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油30份、粘度为80000cp的乙烯基硅油30份、硅树脂40份、含氢量0.8％的含氢硅油6份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.15份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂0.8份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000062
B组分：粘度为50000cp的乙烯基硅油30份、粘度为80000cp的乙烯基硅油30份、硅树脂40份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.3份。
本实施例中，硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基含量为0.96％，粘度为8000cp。
实施例5
本实施例中的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为80000cp的乙烯基硅油90份、多乙烯基硅油10份、含氢量0.8％的含氢硅油5份、1-乙炔基-1-环己醇0.1份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂1.5份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000071
B组分：粘度为80000cp的乙烯基硅油90份、多乙烯基硅油10份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.4份。
本实施例中，多乙烯基硅油的乙烯基含量为2.36％，粘度为3000cp。
实施例6
本实施例中的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，由A、B两种组分组成，以重量份数计，A、B组分的组成如下：
A组分：粘度为100000cp的乙烯基硅油70份、多乙烯基硅油5份、硅树脂25份、含氢量0.8％的含氢硅油6份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.1份、粘度350cp二甲基硅油5份、增粘剂2份；增粘剂的结构式为：
Figure BDA0002944682600000072
B组分：粘度为100000cp的乙烯基硅油70份、多乙烯基硅油5份、硅树脂25份、粘度350cp二甲基硅油10份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物0.35份。
本实施例中，多乙烯基硅油的乙烯基含量为2.36％，粘度为3000cp。硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基含量为0.96％，粘度为8000cp。
二、本发明的双玻光伏组件的具体实施例
使用上述实施例1～6的有机硅透明结构胶，根据双玻光伏组件的面积以及结构胶的密度，可以确定制作不同厚度有机硅胶膜所用有机硅结构胶的质量。本实施例选择有机硅胶膜的成型厚度为0.8mm，然后在(90～120)℃的条件下抽真空5分钟排泡，加压固化10分钟，压力设定为0.6Kg/cm2，有机硅透明结构胶完全固化，形成一层弹性膜，对玻璃粘接牢固，制成双玻光伏组件。使用实施例1～6的有机硅透明结构胶，分别对应制作双玻光伏组件A1～A6。
三、对比例
取市场上太阳能厂家通用的EVA胶膜进行双玻光伏组件的制作，依次进行超白钢化玻璃、EVA胶膜胶膜、电池片、EVA胶膜、超白钢化玻璃，将各种材料叠加后放入真空层压机中，在温度130℃～160℃，抽真空5分钟，加压10分钟，加压压力为0.6Kg/cm2，EVA胶膜将隔层材料粘结牢固，制得双玻光伏组件B。
四、实验例
实施例和对比例的双玻光伏组件，区别仅在于胶膜材质不同，具备可对比性。分别测试各实施例和对比例的双玻光伏组件的拉伸强度等性能的测试，具体地：
1、拉伸强度的测试
根据GB/T528的要求对有机硅透明结构胶进行拉伸强度及断裂伸长率的测试。
2、透光率的测试
按照GB/T2410-2008透明塑料透光率和雾度的测定分光光度计测定。
3、体积电阻率的测定
体积电阻率按照GB/T1692-2008硫化橡胶绝缘电阻率测定，
4、剪切强度的测试
剪切强度按照GB/T12830-2008的规定进行测试。
5、PID96测试：
根据IEC60068-2-78规定在双85条件下(85℃，85％的湿度)老化96小时后测试双玻光伏组件的PID，看其功率的衰减情况，且外观无明显变化。
6、双85测试
根据IEC61215中的规定在温度85℃，85％的湿度条件下老化1000小时后测试双玻光伏组件的功率衰减情况，要求功率衰减≤5％，且外观无明显变化。
7、热循环测试
根据IEC61215中的规定对双玻光伏组件进行热循环测试，测试200个循环，最后看双玻光伏组件的功率衰减≤5％，且外观无明显变化。
8、湿冻测试
根据IEC61215中的规定对双玻光伏组件进行10次循环的湿冻测试，最后看双玻光伏组件的功率衰减≤5％，且外观无明显变化。
测试结果见下表：
9、紫外老化
根据IEC61215中的规定对双玻光伏组件进行紫外老化，老化条件为60kW/m2，最后看双玻光伏组件的功率衰减≤5％，且外观无明显变化。
实施例的有机硅透明结构胶和EVA胶膜的性能测试结果如表1和表2所示。
表1实施例的有机硅透明结构胶和EVA胶膜的性能对比结果
Figure BDA0002944682600000091
表2部分实施例与对比例的双玻光伏组件的性能对比
Figure BDA0002944682600000092
从上两表可以看出，有机硅透明结构胶现对于现用的EVA胶膜的强度偏低，但透光率及体积电阻率比较高，并且有机硅结构胶属于液体状态，在使用时可以做任意面积的组件，省去了胶膜需要的不同尺寸规格，再做不同尺寸的双玻光伏组件时更方便。并且有机硅优异的耐候性也为后续制作的太阳能双玻光伏组件提供了良好的综合性能，从表2可以看出用有机硅做的双玻光伏组件在不同条件老化后其PID96、双85、湿冻以及热循环的功率衰减率很低，性能远远高于传统的EVA组件。

Claims (8)

1.一种双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，主要由以下重量份的组分组成：乙烯基硅油120～180份，补强树脂20～80份，含氢硅油5～8份，硅氢加成催化剂0.1～0.5份；
所述乙烯基硅油的粘度为10000～100000cp；
所述补强树脂选自乙烯基MQ硅树脂和/或多乙烯基硅油，所述乙烯基MQ硅树脂的乙烯基含量为0.8～2.0％，粘度为2000～20000cp；所述多乙烯基硅油的乙烯基含量为1～3％，粘度为1000～10000cp；
所述含氢硅油的含氢量为0.2～1.5％；
该有机硅透明结构胶包括增粘剂1～5份；所述增粘剂选自式(1)～式(3)所示化合物中的至少一种：
Figure FDA0003582719570000011
2.如权利要求1所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，所述补强树脂含有多乙烯基硅油时，多乙烯基硅油的质量为乙烯基硅油和补强树脂总质量的10％以下。
3.如权利要求1所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，该有机硅透明结构胶包括抑制剂0.1～0.5份，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或两种以上组合。
4.如权利要求1所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，该有机硅透明结构胶包括不大于30份的增塑剂，所述增塑剂为甲基硅油和/或八甲基环四硅氧烷，所述增塑剂的粘度为20～350cp。
5.如权利要求1所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，所述硅氢加成催化剂为铂金催化剂。
6.如权利要求1～5中任一项所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，该有机硅透明结构胶由A、B两种组分组成，A、B两种组分中，其中一个组分含所述含氢硅油，另外一种组分含所述硅氢加成催化剂。
7.如权利要求6所述的双玻光伏组件用有机硅透明结构胶，其特征在于，A、B组分的质量比为1:1。
8.双玻光伏组件，包括电池片、上胶膜、下胶膜、上玻璃片和下玻璃片，其特征在于，上胶膜、下胶膜由权利要求1～7中任一项所述的有机硅透明结构胶固化形成。
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