CN114686143A - 一种太阳能电池封装用eva胶膜及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及EVA胶膜技术领域，且公开了一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，主要是在其原料构成中增加了吸酸剂四乙基氢氧化铵，四乙基氢氧化铵是一种无色、透明状的离子液体，其与水的结合性好，市面上的四乙基氢氧化铵多以水溶液存在。在本发明所述条件下，EVA胶膜中少量的水分子可以与四乙基氢氧化铵结合，从而束缚住水分子，使得水汽不能从EVA层透过；同时，由于四乙基氢氧化铵的强碱性，使其极易与酸发生反应，从而能够有效吸收EVA体系中的少量醋酸分子。本发明采用四乙基氢氧化铵作为吸酸剂，有效消除或中和EVA中本身含有的少量游离醋酸和老化过程中的酸性小分子物质，使得封装胶膜具备优良的水汽阻隔性能。

Description

一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及EVA胶膜技术领域，具体为一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺。
背景技术
EVA胶膜，全名又叫EVA热熔胶膜，是一种高分子聚合物。它的主要材质是EVA，也就是乙烯-醋酸乙烯共聚物，Eva胶膜属于低温粘接的热熔胶膜，具有复合温度低的特点，同时具有良好的透光性，在光伏面板等行业应用的较为广泛，是太阳能电池组件的重要封装材料。
EVA胶膜主要成分是EVA，外加各种添加剂，如交联剂、增稠剂、抗氧化剂、光稳定剂等，EVA以其优异的封装性能、良好的耐老化性能和低廉的价格等优点，很早前便成为光伏组件封装的首选材料，但是其PID缺陷也很明显。
PID全称为潜在电势诱导衰减，是指大量电荷聚集在电池表面，使电池表面饨化失效，从而导致电池组件的功率骤降。由于防雷工程的需要，组件的铝合金边框要求接地，电池片与铝边框之间便形成了比较高的直流电压。对EVA封装组件来说，EVA无法做到100％的绝缘，使用过程中，水气透过硅胶、背板等渗透到组件内部，使EVA发生分解，产生自由移动的醋酸，醋酸和玻璃表面析出的碱反应，形成自由移动的钠离子，钠离子在外加电场的作用下，向电池表面移动，聚集到电池表面的减反射层从而导致组件功率降低。现有的EVA胶膜会通过吸酸剂的添加来减少醋酸或酸性分子的产生，但是因吸酸剂的吸收能力有上限，仍会有少量的醋酸或酸性分子与碱反应产生钠离子，导致EVA胶膜的抗PID性能有限。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，具备更强更全面的抗PID性能等优点，解决了现有的EVA胶膜抗PID性能有限的问题。
(二)技术方案
为实现上述更强更全面的抗PID性能目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能电池封装用EVA胶膜，包括以下质量份数的原料组成：100-120份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、1-2份交联剂、0.5-1份交联助剂、0.1-0.5份抗氧剂、0.5-1份紫外光吸收剂、0.5-1份光稳定剂、1-2份增粘剂、0.5-1份吸酸剂、0.2-0.5份离子交换剂和0.2-0.5份离子捕获剂。
优选的，所述吸酸剂为四乙基氢氧化铵离子液体，为无色、透明状液体。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子,其中VA合量为20％-30％,熔值为20-40g/10min/190℃。
优选的，所述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)已烷、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化异丙苯、丁基-4，4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或多种混合，交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三燃丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。
优选的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯.三(壬基苯基)亚磷酸酯、2，2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯中的一种或多种混合。
优选的，所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二共苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和3，5二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2，4-二叔丁基苯酯中的一种或多种混合。
优选的，所述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或多种混合。
优选的，所述增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙撑钛酸酯，二羟酰基乙二撑钛酸酯和3-氨丙基三甲氧剂硅烷中的一种。
优选的，所述离子交换剂由焦磷酸盐，焦磷酸盐选自焦磷酸镁、焦磷酸锌、焦磷酸钙、焦磷酸铝、焦磷酸钡、焦磷酸铬、焦磷酸锡和焦磷酸锆中的一种或多种混合，所述离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛和磷酸铋中的一种或多种混合。
一种太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，包括以下步骤：
先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过熔融挤出、流延成膜、压花冷却、分切、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，具备以下有益效果：本发明所提出的太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备工艺，主要是在其原料构成中增加了吸酸剂四乙基氢氧化铵，四乙基氢氧化铵是一种无色、透明状的离子液体，其与水的结合性好，市面上的四乙基氢氧化铵多以水溶液存在。在本发明所述条件下，EVA胶膜中少量的水分子可以与四乙基氢氧化铵结合，从而束缚住水分子，使得水汽不能从EVA层透过；同时，由于四乙基氢氧化铵的强碱性，使其极易与酸发生反应，从而能够有效吸收EVA体系中的少量醋酸分子。本发明采用四乙基氢氧化铵作为吸酸剂，有效消除或中和EVA中本身含有的少量游离醋酸和老化过程中的酸性小分子物质，使得封装胶膜具备优良的水汽阻隔性能，且由于采用的四乙基氢氧化铵为无色、透明状液体，对胶膜的透光率基本没影响，有效提升组件的抗PID性能，并通过离子交换剂和离子捕获剂的添加，将剩余的少数钠离子消除，防止钠离子地聚集，进一步提升组件的抗PID性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：一种太阳能电池封装用EVA胶膜，包括以下质量份数的原料组成：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、1份交联剂、0.5份交联助剂、0.1份抗氧剂、0.5份紫外光吸收剂、0.5份光稳定剂、1份增粘剂、1份吸酸剂、0.5份离子交换剂和0.5份离子捕获剂。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子,其中VA合量为20％,熔值为20g/10min/190℃。
交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)已烷、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化异丙苯、丁基-4，4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或多种混合。
交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三燃丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。
抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯.三(壬基苯基)亚磷酸酯、2，2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯中的一种或多种混合。
紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二共苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和3，5二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2，4-二叔丁基苯酯中的一种或多种混合。
光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或多种混合。
增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙撑钛酸酯，二羟酰基乙二撑钛酸酯和3-氨丙基三甲氧剂硅烷中的一种。
吸酸剂为四乙基氢氧化铵离子液体，为无色、透明状液体。
离子交换剂由焦磷酸盐，焦磷酸盐选自焦磷酸镁、焦磷酸锌、焦磷酸钙、焦磷酸铝、焦磷酸钡、焦磷酸铬、焦磷酸锡和焦磷酸锆中的一种或多种混合。
离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛和磷酸铋中的一种或多种混合。
一种太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，包括以下步骤：
先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过熔融挤出、流延成膜、压花冷却、分切、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例一所得产品标记为S1。
实施例二：一种太阳能电池封装用EVA胶膜，包括以下质量份数的原料组成：120份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2份交联剂、1份交联助剂、0.5份抗氧剂、1份紫外光吸收剂、1份光稳定剂、2份增粘剂、0.5份吸酸剂、0.2份离子交换剂和0.2份离子捕获剂。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子,其中VA合量为30％,熔值为40g/10min/190℃。
交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)已烷、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化异丙苯、丁基-4，4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或多种混合。
交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三燃丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。
抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯.三(壬基苯基)亚磷酸酯、2，2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯中的一种或多种混合。
紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二共苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和3，5二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2，4-二叔丁基苯酯中的一种或多种混合。
光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或多种混合。
增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙撑钛酸酯，二羟酰基乙二撑钛酸酯和3-氨丙基三甲氧剂硅烷中的一种。
吸酸剂为四乙基氢氧化铵离子液体，为无色、透明状液体。
离子交换剂由焦磷酸盐，焦磷酸盐选自焦磷酸镁、焦磷酸锌、焦磷酸钙、焦磷酸铝、焦磷酸钡、焦磷酸铬、焦磷酸锡和焦磷酸锆中的一种或多种混合。
离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛和磷酸铋中的一种或多种混合。
一种太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，包括以下步骤：
先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过熔融挤出、流延成膜、压花冷却、分切、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例二所得产品标记为S2。
实施例三：一种太阳能电池封装用EVA胶膜，包括以下质量份数的原料组成：110份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、1.5份交联剂、0.8份交联助剂、00.3份抗氧剂、0.8份紫外光吸收剂、0.8份光稳定剂、1.5份增粘剂、0.8份吸酸剂、0.35份离子交换剂和0.35份离子捕获剂。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子,其中VA合量为25％,熔值为30g/10min/190℃。
交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)已烷、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化异丙苯、丁基-4，4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或多种混合。
交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三燃丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。
抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯.三(壬基苯基)亚磷酸酯、2，2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯中的一种或多种混合。
紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二共苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和3，5二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2，4-二叔丁基苯酯中的一种或多种混合。
光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或多种混合。
增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙撑钛酸酯，二羟酰基乙二撑钛酸酯和3-氨丙基三甲氧剂硅烷中的一种。
吸酸剂为四乙基氢氧化铵离子液体，为无色、透明状液体。
离子交换剂由焦磷酸盐，焦磷酸盐选自焦磷酸镁、焦磷酸锌、焦磷酸钙、焦磷酸铝、焦磷酸钡、焦磷酸铬、焦磷酸锡和焦磷酸锆中的一种或多种混合。
离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛和磷酸铋中的一种或多种混合。
一种太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，包括以下步骤：
先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过熔融挤出、流延成膜、压花冷却、分切、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
实施例三所得产品标记为S3。
对比例：
参考上述实施例一、二、三中太阳能电池封装用EVA胶膜的原料构成，删除其中的吸酸剂、离子捕获剂和离子交换剂成分，提取其他成分作为对比例的原料构成，分别形成对比例一、二和三；各对比例与各实施例的制备工艺也基本相同，区别只在于：对比例进行混料时，不包含吸酸剂、离子捕获剂和离子交换剂成分。各对比例所得产品分别标记为C1、C2、C3。
性能测试：
分别对各实施例及各对比例所得产品的性能进行测试，结果如下表所示：
Figure BDA0003636451540000121
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：包括以下质量份数的原料组成：100-120份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、1-2份交联剂、0.5-1份交联助剂、0.1-0.5份抗氧剂、0.5-1份紫外光吸收剂、0.5-1份光稳定剂、1-2份增粘剂、0.5-1份吸酸剂、0.2-0.5份离子交换剂和0.2-0.5份离子捕获剂。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述吸酸剂为四乙基氢氧化铵离子液体，为无色、透明状液体。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为光伏级EVA粒子,其中VA合量为20％-30％,熔值为20-40g/10min/190℃。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)已烷、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化异丙苯、丁基-4，4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或多种混合，交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三燃丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯.三(壬基苯基)亚磷酸酯、2，2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯中的一种或多种混合。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二共苯甲酮、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和3，5二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2，4-二叔丁基苯酯中的一种或多种混合。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述光稳定剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物中的一种或多种混合。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述增粘剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙撑钛酸酯，二羟酰基乙二撑钛酸酯和3-氨丙基三甲氧剂硅烷中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于：所述离子交换剂由焦磷酸盐，焦磷酸盐选自焦磷酸镁、焦磷酸锌、焦磷酸钙、焦磷酸铝、焦磷酸钡、焦磷酸铬、焦磷酸锡和焦磷酸锆中的一种或多种混合，所述离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛和磷酸铋中的一种或多种混合。
10.一种太阳能电池封装用EVA胶膜的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：先将上述原料加入到混料机中混合均匀；然后将所得混合料投入到流延生产线，经过熔融挤出、流延成膜、压花冷却、分切、牵引收卷等步骤，得到太阳能电池封装用EVA胶膜。
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