CN114058271A

CN114058271A - 一种不同uv吸收波段的胶膜及其制备方法

Info

Publication number: CN114058271A
Application number: CN202111577907.0A
Authority: CN
Inventors: 王磊; 韩晓航; 闫烁; 胡求学; 程孝春; 陈洪野; 吴小平
Original assignee: Cybrid Technologies Inc
Current assignee: Cybrid Technologies Inc
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-02-18

Abstract

本发明公开了一种不同UV吸收波段的胶膜及其制备方法。该发明的不同UV吸收波段的胶膜，按重量份计，包括如下组分：基体树脂100份、过氧化物交联剂0.1‑2份、助交联剂0.1‑2份、UV吸收助剂0.05‑2份、UV光转换剂0.05‑2份、硅烷偶联剂0.1‑2份、光稳定剂0‑1份、抗氧剂0‑1份。本发明的不同UV吸收波段的胶膜，可以选择性阻隔UV光波段，阻隔对电池片有损害的波段，保留无损害的波段穿过，提高了电池片组件的功率。

Description

一种不同UV吸收波段的胶膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶膜技术领域，涉及一种胶膜及其制备方法，尤其涉及一种不同UV吸收波段的胶膜及其制备方法。

背景技术

紫外线(Ultraviolet，UV)是电磁波谱中频率为750THz-30PHz，对应真空中波长为400nm-10nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。它是频率比蓝紫光高的不可见光。太阳光谱上，紫外线的频率高于可见光线。可以分为UVA(紫外线A，波长400nm-320nm，低频长波)、UVB(波长320nm-280nm，中频中波)、UVC(波长280nm-100nm，高频短波)、EUV(100nm-10nm，超高频)4种。

其中，UVA射线会导致晒黑，紫外线B(UVB)波长较短，能灼伤皮肤。UVC则一般会被臭氧层阻隔。IR是红外线(infrared)，可造成晒红、微血管扩张、皮肤炎，并促进紫外线的致癌性。紫外线照射会让皮肤产生大量自由基，导致细胞膜的过氧化反应，使黑色素细胞产生更多的黑色素，并往上分布到表皮角质层，造成黑色斑点。紫外线可以说是造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑的最大元凶。

太阳能电池片领域，某些电池片不耐UV光，比如HJT电池片。因此需要UV截止型的胶膜对电池片进行保护，但是现有技术中采用UV截止型的胶膜所制备的组件，其功率会下降很多。UVA波段的紫外光虽然对HJT电池没有损害，但是会对胶膜本身产生不良影响，需要将此波段的光转换成可见光。单用光转换助剂的胶膜，由于光转换助剂的效果有限，所制备的胶膜，组件功率往往下降很多。

CN108003801A公开了一种光转化POE胶膜及其封装的光伏组件，所述光转化POE胶膜由如下重量分数的组份制备而成：POE树脂100份、有机过氧化合物引发剂0.5-2.0份、交联助剂0.5-2.5份、增粘偶联剂0.3-1.5份、光稳定剂0.1-0.6份、紫外光吸收剂0.1-0.6份以及0.05-0.2份的光转化添加剂。该发明光转化POE胶膜加入的光转化添加剂，具有将紫外短波段转化成更长波段的蓝光的功能，解决了常规封装材料下的光伏组件对短波段响应较低的缺陷，大大提高了组件的光电转化效率，提升光伏组件的收益。但是，其不能有效阻隔有损害波段，且组件的功率有待进一步提高。

因此，需要开发一种胶膜，使其能够阻隔对不耐UV光电池片(例如HJT电池片)有破坏的波段，保留对其没有影响的UV波段(UVA波段)转换成可见光穿过。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不同UV吸收波段的胶膜及其制备方法，制得的胶膜可以选择性阻隔UV光波段，阻隔对电池片有损害的波段，保留无损害的波段转换成可见光穿过，提高了电池片组件的功率同时保护了胶膜本身。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种不同UV吸收波段的胶膜，按重量份计，包括如下组分：

本发明的不同UV吸收波段的胶膜，UV吸收助剂可选择吸收部分对电池片有损害的波段，保留无损害的波段穿过；采用UV光转换剂，使UV光转换成可见光，并通过控制UV吸收助剂和UV光转换剂的用量配比，配合使用过氧化物交联剂、硅烷偶联剂、光稳定剂、抗氧剂其他助剂，最大限度提高组件的功率同时保护了胶膜本身。

具体的，一种不同UV吸收波段的胶膜，按重量份计，包括如下组分：

基体树脂的重量份为100份。

过氧化物交联剂的重量份为0.1-2份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

助交联剂的重量份为0.1-2份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

UV吸收助剂的重量份为0.05-2份，例如为0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

UV光转换剂的重量份为0.05-2份，例如为0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

硅烷偶联剂的重量份为0.1-2份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

光稳定剂的重量份为0-1份，例如为0份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

抗氧剂的重量份为0-1份，例如为0份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

所述UV吸收助剂为2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、对甲氧基肉桂酸乙基己酯、对甲氧基肉桂酸异辛酯、4-甲氧基苯亚甲基丙二酸二甲酯、N-(2-乙氧基苯基)-N'-(4-乙基苯基)-乙二酰胺、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(4,6-、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、聚硅氧烷-15中的任意一种或至少两种的混合物。

所述UV光转换剂为有机荧光颜料、稀土有机配合物、稀土无机化合物中的任意一种或至少两种的混合物。

所述UV吸收助剂与所述UV光转换剂的质量比为(1:40)-(40:1)，例如所述UV吸收助剂与所述UV光转换剂的质量比为1:40、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1:5、1:1、2:1、5:1、8:1、10:1、12:1、15:1、18:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1等，若二者比例不在上述范围内，透光率和组件功率不能达到最优效果。

所述基体树脂为EVA或POE。

所述过氧化物交联剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化二苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、叔丁基过氧化-2-乙基己基-碳酸酯、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、过氧化二异丙苯、α,α′-双(叔丁基过氧化)-1,3-二异丙苯和1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的任意一种或至少两种的混合物。

所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和丙烯酸类助交联剂中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述丙烯酸类助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯和乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。

所述硅烷偶联剂为乙烯基类硅烷偶联剂、氯烃基类硅烷偶联剂、氨烃基类硅烷偶联剂、环氧烃基类硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧烷基类硅烷偶联剂、含硫烃基类硅烷偶联剂、拟卤素类硅烷偶联剂或季氨烃基类硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的混合物。

所述光稳定剂为光屏蔽剂类光稳定剂、淬灭剂类光稳定剂、自由基捕获剂类光稳定剂和氢过氧化物分解剂类光稳定剂中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和金属钝化剂类抗氧剂中的任意一种或至少两种的混合物。

不同UV吸收波段的胶膜可以为单层结构，也可以为多层结构，多层结构时，相邻两层的基体树脂可以相同，也可以不同，即均为POE树脂、均为EVA树脂，或者POE树脂、EVA树脂交替层叠等。相邻两层胶膜的助剂种类及含量可以相同，也可以不同。

本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的不同UV吸收波段的胶膜的制备方法包括如下步骤：

上述所有配方按比例进行混料，随后将混合好的原料加入挤出机，经挤出机熔融塑化后，挤出至三辊处定型成膜，得到所述不同UV吸收波段的胶膜。

本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的不同UV吸收波段的胶膜的应用，将所述不同UV吸收波段的胶膜用于光伏组件的制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的不同UV吸收波段的胶膜，可以选择性阻隔UV光波段，阻隔对电池片有损害的波段，保留无损害的波段穿过，提高了电池片组件的功率。具体的，UV波段(280～380nm)的透过率为7.02-13.55％，可见光波段(380-1100nm)的透光率为91.55-92.44％，初始组件的功率为344.85-345.69W，UV60kwh后组件功率为343.79-344.32W，与UV波段全部截止的胶膜所做成的组件相比，功率提升0.5-2％。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

本实施例的不同UV吸收波段的胶膜，按重量份计，包括如下组分：

其中，基体树脂为EVA为型号E282PV，生产厂家韩华道达尔，过氧化物交联剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯，UV吸收助剂为甲氧基肉桂酸乙基己酯，UV光转换剂为有机荧光颜料PV-PA680，助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

本实施例的不同UV吸收波段的胶膜的制备方法，包括如下步骤：

上述所有配方按比例进行混料，随后将混合好助剂的原料加入挤出机，经挤出机熔融塑化后，挤出至三辊处定型成膜，得到不同UV吸收波段的胶膜。

实施例2

本实施例的胶膜的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例的胶膜的制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例的胶膜的制备方法与实施例1相同。

实施例5

本实施例的胶膜的制备方法与实施例1相同。

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的添加量不同，具体为UV吸收助剂为0.4份、UV光转换助剂为0.4份，其他的与实施例1的均相同。

实施例7

本实施例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的质量比为2:1，其他的与实施例1的均相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于，只加了UV吸收助剂，未添加UV光转换剂，减少的UV光转换剂的量增加至UV吸收助剂中，其他的与实施例1的均相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于，只加了UV光转换剂，未添加UV吸收助剂，减少的UV吸收助剂的量增加至UV光转换剂中，其他的与实施例1的均相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的添加量不同，具体为UV吸收助剂0.01份、UV光转换剂0.01份，其他的与实施例1的均相同。

对比例4

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的添加量不同，具体为UV吸收助剂2.5份、UV光转换剂2.5份，其他的与实施例1的均相同。

对比例5

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂替换为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，其他的与实施例1的均相同。

对比例6

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV光转换剂替换为无机荧光颜料耀德兴公司YD-20，其他的与实施例1的均相同。

对比例7

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的质量比为UV吸收助剂0.295份、UV光换剂0.005份，其他的与实施例1的均相同。

对比例8

本对比例与实施例1的区别之处在于，UV吸收助剂与UV光转换剂的质量比为UV吸收助剂0.03份、UV光转换助剂0.27份，其他的与实施例1的均相同。

将实施例1-6与对比例1-8制得的胶膜及分别制得的光伏组件的性能进行测试，测试结果如表1所示。

其中，光伏组件包括上层玻璃、上层光转换胶膜、电池片、下层光转换胶膜、下层玻璃，全部都为双玻组件。上层光转换胶膜和下层光转换胶膜均为本发明的不同UV吸收波段的胶膜。

其中，透过率的测试标准参照GB/T 29848-2018进行，组件功率的测试标准参照IEC61215进行。

表1

由表1可以看出，本发明的不同UV吸收波段的胶膜，可以选择性阻隔UV光波段，阻隔对电池片有损害的波段，保留无损害的波段穿过，提高了电池片组件的功率。

对比例1只加了UV吸收助剂，未添加UV光转换剂，会使胶膜本身黄变，影响UV老化后组件功率。

对比例2只加了UV光转换剂，未添加UV吸收助剂，会使组件功率下降，单用UV光转换助剂会使得组件功率下降。

对比例3UV吸收助剂与UV光转换剂的添加量太小，会使UV阻隔效率降低，虽然组件初始功率高，但是老化后组件功率衰减大。

对比例4UV吸收助剂与UV光转换剂的添加量太大，会使胶膜成本上升。

对比例5UV吸收助剂替换为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，会使初始组件功率下降太多。

对比例6UV光转换剂替换为无机荧光染料，会使胶膜可见光透光率下降，组件功率大幅度下降。

对比例7UV吸收助剂与UV光转换剂的质量比太大，会使成本上升，UV光透光率降低，从而影响初始发电功率，衰减后功率下降大。

对比例8UV吸收助剂与UV光转换剂的质量比太小，几乎没有UV光吸收，组件初始功率大，但是UV老化后功率衰减大。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种不同UV吸收波段的胶膜，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的胶膜，其特征在于，所述UV吸收助剂为2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、对甲氧基肉桂酸乙基己酯、对甲氧基肉桂酸异辛酯、4-甲氧基苯亚甲基丙二酸二甲酯、N-(2-乙氧基苯基)-N'-(4-乙基苯基)-乙二酰胺、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(4,6-、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、聚硅氧烷-15中的任意一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的胶膜，其特征在于，所述UV光转换剂为有机荧光颜料、稀土有机配合物或稀土无机化合物中的任意一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求1-3之一所述的胶膜，其特征在于，所述UV吸收助剂与所述UV光转换剂的质量比为(1:40)-(40:1)。

5.根据权利要求1-4之一所述的胶膜，其特征在于，所述基体树脂为EVA或POE；

优选地，所述过氧化物交联剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化二苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、叔丁基过氧化-2-乙基己基-碳酸酯、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、过氧化二异丙苯、α,α′-双(叔丁基过氧化)-1,3-二异丙苯和1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的任意一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求1-5之一所述的胶膜，其特征在于，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和丙烯酸类助交联剂中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述丙烯酸类助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯和乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。

7.根据权利要求1-6之一所述的胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基类硅烷偶联剂、氯烃基类硅烷偶联剂、氨烃基类硅烷偶联剂、环氧烃基类硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧烷基类硅烷偶联剂、含硫烃基类硅烷偶联剂、拟卤素类硅烷偶联剂或季氨烃基类硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的混合物。

8.根据权利要求1-7之一所述的胶膜，其特征在于，所述光稳定剂为光屏蔽剂类光稳定剂、淬灭剂类光稳定剂、自由基捕获剂类光稳定剂和氢过氧化物分解剂类光稳定剂中的任意一种或至少两种的混合物；

9.一种如权利要求1-8之一所述的不同UV吸收波段的胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：上述所有配方按比例进行混料，随后将混合好的原料加入挤出机，经挤出机熔融塑化后，挤出至三辊处定型成膜，得到所述不同UV吸收波段的胶膜。

10.一种如权利要求1-8之一所述的不同UV吸收波段的胶膜的应用，其特征在于，将所述不同UV吸收波段的胶膜用于光伏组件的制备。