CN115179631A - 封装材料及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种封装材料及光伏组件。该封装材料包括含氟塑料膜和阻水膜，所述含氟塑料膜与阻水膜之间通过耐候压敏胶层连接，所述含氟塑料膜远离阻水膜的一侧表面设有耐磨阻水层；其中，所述含氟塑料膜经过低压低温等离子表面处理；所述耐候压敏胶层的原料包括丙烯酸酯类压敏胶、液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合。本发明还提供了包含上述封装材料的光伏组件。本发明提供的封装材料具有高透光、强阻水、强耐磨、耐老化等特点，可应用于轻质柔性的光伏组件制造。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种封装材料及光伏组件。
背景技术
随着太阳能光伏行业的不断发展，双玻组件在高效电池、光伏建筑一体化等方面有着广泛的应用前景，然而，双玻组件由于双面玻璃封装，存在重量大、电池片碎片率高、安装困难、玻璃爆裂等问题，且受制于部分工商业屋顶及民用屋顶承重要求。因此，光伏轻质柔性组件用封装材料的开发势在必行。
现有光伏轻质柔性组件用封装材料主要包括透明含氟塑料的透明前膜，但存在以下待解决的技术问题：含氟材料的薄膜本身具有较大的水透、耐磨性不佳以及表面能低、容易脱层且容易吸附灰尘等特点，常规光伏组件在户外使用一段时间后，仍会出现组件发电功率下降及脱层等风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种封装材料及光伏组件。该封装材料具有高透光、强阻水、强耐磨、耐老化等特点，可应用于轻质柔性的光伏组件制造。
为了达到上述目的，本发明提供一种封装材料，该封装材料包括含氟塑料膜和阻水膜，所述含氟塑料膜与阻水膜之间通过耐候压敏胶层连接，所述含氟塑料膜远离阻水膜的一侧表面设有耐磨阻水层；其中，所述含氟塑料膜经过低压低温等离子表面处理；经过低压低温等离子表面处理的含氟塑料膜的表面电晕为48-60；在低压低温等离子表面处理的过程中，气体流速为5-10L/min，放电频率为5-20kHz，处理时间为10-120s，处理温度为25℃-35℃，额定功率为600-1000W；所述耐候压敏胶层的原料包括丙烯酸酯类压敏胶、液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合，所述液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合的质量比为3:97-5:95，所述液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合的质量之和占耐候压敏胶层原料总质量的1%-10%。
在上述封装材料中，一般选用熔点为250℃以上的含氟塑料膜作为本发明的含氟塑料膜，例如，所述含氟塑料膜的材质包括ETFE、FEP、PFA、PCTFE等中的一种或两种以上的组合。
在上述封装材料中，所述含氟塑料膜的厚度一般控制为20μm-50μm。
现有含氟塑料膜自身的表面能比较低。具体来说，含氟塑料膜的表面的电晕值一般为42以下、与阻水膜表面的压敏胶之间的粘结力小于1N/cm，存在粘接性不佳、容易脱层等问题，在各种老化条件下脱层问题会进一步加重。本发明通过对含氟塑料膜进行低压低温等离子表面处理，可以延长含氟塑料膜的保存时间并提高表面张力，进而提高含氟塑料膜与阻水膜表面的耐候压敏胶层之间的粘结力。在一些具体实施方案中，含氟塑料膜经过低压低温等离子表面处理的一面的表面电晕可以达到48-60。并且，经过低压低温等离子表面处理的含氟塑料膜与具有压敏胶的阻水膜之间的界面润湿效果好，二者之间的粘结力可以达到4N/cm以上，符合T/CPIA 0031-2021《双面电池组件封装用透明保护膜》标准要求，有效防止含氟塑料膜与阻水膜之间发生老化脱层问题。
在上述封装材料中，在低压低温等离子表面处理的过程中，气体流速一般为5L/min -10L/min，放电频率一般为5kHz-20kHz，处理时间一般为10s-120s、例如60s，处理温度一般为25-35℃、例如30℃，额定功率一般为600W-1000W。
常规的等离子体电晕处理对含氟塑料膜表面润湿张力的提升效果有限，并且在处理过程中发生高频率高电压的辉光放电，会使被处理的材料的表面温度明显升高，也会造成对材料表面不可逆的破坏。而本发明采用的低压低温等离子表面处理不仅可以降低能耗、避免对材料表面的破坏，还能够大幅度提升含氟塑料膜表面的润湿张力，在保证产品合格率的同时进一步提升含氟塑料膜与阻水膜表面的耐候压敏胶层的粘结强度。
在上述封装材料中，所述丙烯酸酯类压敏胶一般采用单组分溶剂型压敏胶，例如可以采用主要成分为多异氰酸酯树脂的单组分溶剂型压敏胶。在一些具体实施方案中，所述单组分溶剂型压敏胶的固体含量可以是30%-50%，所述单组分溶剂型压敏胶在25℃室温的粘度为3500-5500mPa·s。在具体实施方案中，当采用溶剂型丙烯酸酯类压敏胶时，以溶剂型丙烯酸酯类压敏胶的溶液质量作为压敏胶质量计算耐候压敏胶层原料的总质量。
在上述封装材料中，通过在丙烯酸酯类压敏胶中添加液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合，可以提高丙烯酸酯类压敏胶的耐候性和紫外阻隔能力，延长耐候压敏胶层整体的寿命。
在上述封装材料中，所述液体紫外吸收剂组合具体可以包括液体紫外吸收剂、液体光稳定剂和液体抗氧剂。
在上述液体紫外吸收剂组合中，所述液体紫外吸收剂可以包括液体苯并三唑类紫外线吸收剂UV-571、液体三嗪类紫外线吸收剂UV-400MPA等。
在上述液体紫外吸收剂组合中，所述液体抗氧剂可以包括液态受阻酚抗氧剂AO-1135等。
在上述液体紫外吸收剂组合中，所述液体光稳定剂一般采用液体状的复合光稳定剂。所述复合光稳定剂包括IRGANOX 1135、TINUVIN 571和TINUVIN 765组成的具有协同作用的混合物。具体地，所述复合光稳定剂可以采用巴斯夫公司生产的复合光稳定剂B75。
在上述封装材料中，所述液体紫外吸收剂、液体光稳定剂和液体抗氧剂的质量比优选为1:1:1-10:1:1。
在上述封装材料中，所述固体紫外吸收剂组合具体可以包括固体紫外吸收剂和固体光稳定剂。
在上述固体紫外吸收剂组合中，所述固体紫外吸收剂可以包括粉末状的苯并三唑类紫外线吸收剂UV-234、粉末状的三嗪类紫外线吸收剂UV-1577、BETTERSOL UV-1697中的一种或两种以上的组合。
所述固体光稳定剂优选选用中性的固体光稳定剂，例如可以采用受阻胺光稳定剂（HALS）。所述受阻胺光稳定剂（HALS）包括HALS-292、HALS-123等。
在上述固体紫外吸收剂组合中，所述固体紫外吸收剂和固体光稳定剂的质量比可以为1: 5-5:1。
根据本发明的具体实施方案，所述耐候压敏胶层的厚度为15μm-60μm，优选为50μm。
根据本发明的具体实施方案，所述耐候压敏胶层在400nm-1100nm的透光率≥90%，对280nm-380nm的紫外阻隔率≥99%。
在上述封装材料中，空气面的含氟塑料膜本身的耐磨性不佳，在户外用于分布式或屋顶光伏组件正面封装材料时，会不定期遭受砂砾或其他硬物的磨损，若不对ETFE等含氟塑料膜表面进行处理，则在西北等沙尘暴突出地区，容易造成含氟塑料膜面透光率下降以及厚度随累计磨损时间的延长而下降，从而造成局部失效，无法保证25年以上的使用寿命。此外，由于户外的灰尘、尘土容易吸附在含氟塑料膜表面，长时间后会造成透光率的下降，从而影响光伏组件接收到的可见光，降低组件的发电效率。本发明采用的耐磨阻水层具有耐磨、阻水、阻隔紫外线的功能，可以让封装材料表面的雨滴或水滴在滚动的过程中带走灰尘，从而达到长期自清洁作用。因此，在含氟塑料表面设置耐磨阻水层，有助于长效保持含氟塑料表面的透光性，并提高含氟塑料表面的长期可靠性和稳定性。
在上述封装材料中，所述耐磨阻水层的原料包括质量比为1:3-10的无机纳米粒子和聚二甲基硅氧烷。所述无机纳米粒子具体可以包括氧化锆、二氧化钛和氧化锌中的一种或两种以上的组合；其中，所述氧化锆一般掺杂有氧化钇，氧化钇可以提高氧化锆的稳定性，并具有紫外阻隔的效果。所述氧化钇在氧化锆中的质量占比一般控制为1%-10%。
在上述封装材料中，一般选用微米级聚二甲基硅氧烷和纳米级无机纳米颗粒作为耐磨阻水层的原料，通过微-纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落，从而起到阻水效果。具体地，所述聚二甲基硅氧烷的粒径一般为1μm-500μm。所述氧化锆的粒径一般为5nm-500nm。所述氧化锌的粒径一般为5nm-500nm。所述二氧化钛的粒径一般为5nm-500nm。
在上述封装材料中，所述耐磨阻水层的厚度一般控制为5-10μm。
根据本发明的具体实施方案，所述耐磨阻水层在400nm-1100nm的透光率≥94%，所述耐磨阻水层对280nm-380nm的紫外阻隔率≥39%；所述耐磨阻水层与水的接触角为120°-150°。
在上述封装材料中，所述阻水膜一般选用聚酯薄膜，例如PET、PBT、PC等中的任一种。在一些具体实施方案中，所述阻水膜的厚度一般为100μm-200μm。
根据本发明的具体实施方案，所述封装材料对400nm-1100nm光的的透光率≥90%，对280nm-380nm光的透光率≤1%（即，对280nm-380nm光的阻隔率达到99%以上），所述封装材料的整体厚度一般控制为150μm-240μm。
根据本发明的具体实施方案，所述阻水膜的表面可以具有阻水层，所述阻水层可以与上述耐候压敏胶层紧密结合，从而使所述耐候压敏胶层与所述阻水膜之间具有较高的粘接强度，避免脱层现象的发生。
根据本发明的具体实施方案，所述封装材料的制备方法可以包括：
S1、将液体紫外吸收剂、液体光稳定剂、液体抗氧剂、固体紫外吸收剂、固体光稳定剂和固体抗氧剂按比例搅拌均匀，然后将得到的混合物与溶剂型丙烯酸酯类压敏胶搅拌均匀后得到耐候压敏胶层的原料，优选在50℃左右的温度条件进行搅拌混合，有利于固体紫外吸收剂、固体光稳定剂以及固体抗氧剂快速溶解。待完全溶解后，将原料以刮刀涂覆方式涂覆于阻水膜表面，控制胶层厚度为15μm-60μm（优选为50μm），室温静置24h，60℃熟化24h后，形成耐候压敏胶层；
S2、对含氟塑料膜的至少一面进行低压低温等离子表面处理，处理条件为：气体流速5L/min，放电频率5kHz，处理时间60s，处理温度30℃，额定功率600W；
S3、将无机纳米粒子与聚二甲基硅氧烷的溶液（一般以乙酸乙酯为溶剂）常温搅拌混合，然后加入无机纳米粒子，搅拌，形成耐磨阻水层的原料，放入喷涂装置中备用；
S4、将含氟塑料膜经过低压低温等离子表面处理的一面与耐候压敏胶层的表面复合；然后在含氟塑料膜远离阻水膜一侧的表面喷涂耐磨阻水层的原料，室温静置24h，55℃熟化48h，得到封装材料。
本发明还提供了一种光伏组件，其包括上述封装材料。由于封装材料具有高透明、高阻水、高耐候等特点，可以提高其制造的光伏组件的实际发电量以及在高温高湿条件下的使用寿命。
本发明的有益效果在于：
本发明提供封装材料具有优异的阻水性能，可以避免水汽对压敏胶层和电池片的侵蚀，适用于制造对水汽敏感的薄膜电池组件或异质结电池组件；封装材料具有90%以上的高透光率并可在户外长期维持高透光率，可提高光伏组件的实际发电量；封装材料的层间结构具有较强的粘结力，可避免在高温高湿条件下发生脱层问题，保证整体产品结构的长期可靠性及稳定性。
附图说明
图1为实施例1的封装材料的结构示意图。
图2为实施例1的封装材料经过DH1000h循环老化剥离后的ETFE膜的200倍金相显微镜照片。
图3为实施例1的封装材料经过TC200循环老化剥离后阻水膜表面的200倍金相显微照片。
图4为对比例3的封装材料经过DH1000h老化实验后的宏观照片。
图5为对比例3的封装材料经过DH1000h老化实验后的100倍金相显微镜微观析出照片。
符号说明
耐磨阻水层1，ETFE膜2，耐候压敏胶层3，阻水膜4。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种封装材料，其结构如图1所示。该封装材料包括依次叠层设置的耐磨阻水层1、ETFE膜2、耐候压敏胶层3和阻水膜4。耐候压敏胶层3用于连接ETFE膜2与阻水膜4，耐候压敏胶层3可以通过隔离大部分紫外线以避免阻水膜4的老化，延长封装材料的使用寿命；耐磨阻水层1设于ETFE膜2的表面，用于提供耐磨阻水的作用，可以使ETFE膜2长期保持较高的透光率且避免水汽侵蚀。耐磨阻水层1的厚度为5μm，ETFE膜2的厚度为25μm，耐候压敏胶层3的厚度为50μm。
该封装材料的制备方法包括：
1、称取1g氧化锆、3g聚二甲基硅氧烷和100mL的乙酸乙酯，将聚二甲硅氧烷溶于乙酸乙酯，常温搅拌至溶解，然后加入氧化锆，搅拌溶解形成耐磨阻水层原料；
其中，氧化锆中掺杂有5%的氧化钇，掺杂后的氧化锆粒径为50nm；聚二甲基硅氧烷的粒径为100μm。
2、对ETFE膜进行低压低温等离子表面处理，处理条件为：气体流速5L/min，放电频率5kHz，处理时间60s，处理温度30℃，额定功率600W。
3、称取2g液体紫外吸收剂、1g液体光稳定剂、1g液体抗氧剂作为液体紫外吸收剂组合，称取64g固体紫外吸收剂和32g固体光稳定剂作为固体紫外吸收剂组合，同时称取3400g溶剂型丙烯酸酯类压敏胶（固含量为35%）。将液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合混合搅拌均匀，然后与溶剂型丙烯酸酯类压敏剂混合，在50℃温度条件下搅拌使其混合均匀，形成耐候压敏胶层的原料。
其中，液体紫外吸收剂为液体苯并三唑类紫外线吸收剂UV-571，液体光稳定剂为巴斯夫公司生产的液体状的复合光稳定剂B75，液体抗氧剂为液态受阻酚抗氧剂AO-1135，固体紫外吸收剂为三嗪类紫外线吸收剂UV-1577，固体光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS-292，溶剂型丙烯酸酯类压敏胶的厂家为上海维凯光电新材料有限公司，型号为XA640。
4、使用刮刀式涂布设备将耐候压敏胶层的原料涂布于阻水PET膜表面，室温静置24h，过烘道60℃熟化24h，然后将ETFE膜经过低压低温等离子表面处理的一面与耐候压敏胶层的表面复合，再向ETFE膜表面（远离阻水PET膜一侧）喷涂耐磨阻水层的原料，室温静置24h，55℃熟化48h，得到封装材料。
实施例2
本实施例提供的封装材料，结构与实施例1相同。
该封装材料的制备方法包括：
1、称取1g氧化锆、3g聚二甲基硅氧烷和100mL的乙酸乙酯，将聚二甲硅氧烷溶于乙酸乙酯，常温搅拌至溶解，然后加入氧化锆，搅拌溶解形成耐磨阻水层原料；
其中，氧化锆中掺杂有10%的氧化钇，掺杂后的氧化锆粒径为100nm；聚二甲基硅氧烷的粒径为100μm。
2、对ETFE膜进行低压低温等离子表面处理，处理条件为：气体流速10L/min，放电频率5kHz，处理时间60s，处理温度30℃，额定功率600W。
3、称取1g液体紫外吸收剂、1g液体光稳定剂、1g液体抗氧剂作为液体紫外吸收剂组合，称取17g固体紫外吸收剂和80g固体光稳定剂作为固体紫外吸收剂组合，同时称取2500g溶剂型丙烯酸酯类压敏胶（固含量为35%）。将液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合混合搅拌均匀，然后与溶剂型丙烯酸酯类压敏剂混合，在50℃温度条件下搅拌使其混合均匀，形成耐候压敏胶层的原料。
其中，液体紫外吸收剂为液体三嗪类紫外线吸收剂UV-400MPA，液体光稳定剂为液体状的复合光稳定剂B75，液体抗氧剂为液态受阻酚抗氧剂AO-1135，固体紫外吸收剂为BETTERSOL UV-1697，固体光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS-292，溶剂型丙烯酸酯类压敏胶厂家为上海维凯光电新材料有限公司，型号为XA640。
4、使用刮刀式涂布设备将耐候压敏胶层的原料涂布于阻水PET膜表面，室温静置24h，过烘道60℃熟化24h，然后将ETFE膜经过低压低温等离子表面处理的一面与耐候压敏胶层的表面复合，再向ETFE膜表面（远离阻水PET膜一侧）喷涂耐磨阻水层的原料，室温静置24h，55℃熟化48h，得到封装材料。
实施例3
本实施例提供的封装材料，结构与实施例1相同。
该封装材料的制备方法包括：
1、称取1g氧化锆、3g聚二甲基硅氧烷和100mL的乙酸乙酯，将聚二甲硅氧烷溶于乙酸乙酯，常温搅拌至溶解，然后加入氧化锆，搅拌溶解形成耐磨阻水层原料；
其中，氧化锆中掺杂有10%的氧化钇，掺杂后的氧化锆粒径为100nm；聚二甲基硅氧烷的粒径为100μm。
2、对ETFE膜进行低压低温等离子表面处理，处理条件为：气体流速5L/min，放电频率5kHz，处理时间60s，处理温度30℃，额定功率600W。
3、称取3g液体紫外吸收剂、1g液体光稳定剂、1g液体抗氧剂作为液体紫外吸收剂组合，称取79g固体紫外吸收剂和16g固体光稳定剂作为固体紫外吸收剂组合，同时称取3400g溶剂型丙烯酸酯类压敏胶（固含量为35%）。将液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合混合搅拌均匀，然后与溶剂型丙烯酸酯类压敏剂混合，在50℃温度条件下搅拌使其混合均匀，形成耐候压敏胶层的原料。
其中，液体紫外吸收剂为液体三嗪类紫外线吸收剂UV-400MPA，液体光稳定剂为液体状的复合光稳定剂B75，液体抗氧剂为液态受阻酚抗氧剂AO-1135，固体紫外吸收剂为BETTERSOL UV-1697，固体光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS-292，溶剂型丙烯酸酯类压敏胶厂家为上海维凯光电新材料有限公司，型号为XA640。
4、使用刮刀式涂布设备将耐候压敏胶层的原料涂布于阻水PET膜表面，室温静置24h，过烘道60℃熟化24h，然后将ETFE膜经过低压低温等离子表面处理的一面与耐候压敏胶层的表面复合，再向ETFE膜表面（远离阻水PET膜一侧）喷涂耐磨阻水层的原料，室温静置24h，55℃熟化48h，得到封装材料。
对比例1
本对比例提供了一种封装材料，该封装材料的制备方法与实施例1的制备方法相似，区别仅在于对比例1的ETFE膜采用常规的等离子体电晕技术进行表面处理。等离子体电晕技术处理的具体参数为：电晕功率5KW，处理时间60s，共处理1次。
测试例1
本测试例提供了经过常规等离子体电晕处理和经过低压低温等离子表面处理的ETFE膜表面的润湿张力以及其与表面具有耐候压敏胶层的PET聚酯薄膜之间的粘结力的测试。
测试润湿张力通过电晕笔测量。
测试粘结力的方法为：对封装材料测量层间粘结力；继续常温放置6个月，测量层间粘结力。T/CPIA 0031-2021标准要求含氟塑料膜与阻水膜在25℃的层间粘结力应该为4N/cm以上。
DH1000h的实验条件：85℃温度以及85 RH%相对湿度条件下连续老化1000h。
TC200的实验条件：在(－40℃)±2℃至+85℃±2℃之间循环的环境试验箱中，最高和最低温度之间温度变化的速率不超过100℃/h，在每个极端温度下，应保持稳定至少10min，一次循环时间不超过6h，共计200个循环。两个老化实验依据IEC61215标准进行。
测试结果总结在表1中，表1中：
“ETFE复合面润湿张力”和“处理后的ETFE膜常温25℃实验室保存6个月后的润湿张力”是以单独的ETFE膜作为测量对象，按照实施例1或对比例1的方式和参数对ETFE膜经过表面处理的一面进行测量；
“ETFE复合面与胶层的层间粘结力”、“ETFE复合后的样品常温放置6个月后测试与胶层的层间粘结力”、“DH1000h后粘结力”、“TC200后粘结力”是以实施例1的封装材料或者对比例1的封装材料为对象，对ETFE膜与耐候胶黏层之间的粘结力进行测量。
表1：
对比以上测试结果可以看出，常规的等离子体电晕处理虽然可以使ETFE膜表面润湿张力值达到46mN/m，但经过长时间放置后，表面润湿张力明显下降至42mN/m，并且ETFE膜与PET膜之间的层间粘接力也由4.14N/cm大幅度下降至0.82N/cm，经过两种老化实验后层间粘结力也出现明显下降，说明经过常规等离子体电晕处理的ETFE在长时间使用后存在脱层风险。而本发明通过对ETFE膜进行低压低温等离子表面处理，不仅可以将ETFE膜的润湿张力大幅度提高至60 mN/m、与PET膜的层间粘结力达到6.57N/cm，而且在长时间放置之后，润湿张力的保持率达到100%，层间粘结力的保持率也达到97.3%，且经过老化实验后层间粘结力的保持率也可以达到65-80%，避免ETFE膜长时间使用后发生脱层的问题。
对比例1中采用的常规电晕处理，使用的功率需要达到5KW，本实施例1中表面处理功率只需要达到600W；相较于对比例1，实施例1对ETFE膜表面处理需要的能耗更少，且处理效果更佳。
此外，常规的等离子体电晕处理为高频率高电压的辉光放电，这会使被处理的材料（ETFE膜）的温度明显升高，并且容易对材料表面产生不可逆的破坏，影响材料的一次合格率。而本发明所用的低压低温等离子表面处理能够在降低能耗费和对材料表面影响的前提下，有效提高含氟塑料膜与耐候压敏胶层之间的粘结强度。
图2为实施例1的封装材料经过DH1000h循环老化剥离后的ETFE膜的200倍金相显微镜照片，图3为实施例1的封装材料经过TC200循环老化剥离后阻水膜表面的200倍金相显微照片。
从图2、图3可以看出，剥离后的ETFE膜与阻水膜表面均有残胶（即残留的耐候压敏胶），说明低压低温等离子表面处理后的ETFE膜与阻水膜的粘结力显著提高，经过老化处理后仍然保持优异的粘结强度，且老化前后剥离过程中胶面属于内聚破坏，即ETFE膜面与阻水膜面均有耐候压敏胶，胶面转移较好。
上述结果说明，本发明对ETFE膜进行的低压低温等离子表面处理可以明显提高材料整体的可靠性。
测试例2
本测试例2提供了ETFE膜（未经表面处理）在涂覆耐磨阻水层前后的透光率、紫外阻隔率和耐磨性能测试结果，参见表2。其中，耐磨阻水层的制备方法以及涂覆方法同实施例1。
耐磨性的测试方法按照GB/T 23988-2009《涂料耐磨性测定 落砂法》进行。砂粒选用灌沙标准砂，粒径范围：0.25mm-0.65mm，平均粒径0.58mm，符合JTG E40-2007《公路土工试验规程》和JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》。
表2：
由上述实验结果可以看出，在ETFE膜表面涂覆耐磨阻水层可以大幅度提高耐磨性以及隔离紫外线的能力，并且，耐磨阻水层的涂覆不会影响ETFE膜自身高透光性的特点，此外，耐磨阻水层的水接触角可以达到135°，具有较好的疏水效果。该耐磨阻水层涂覆于含氟塑料膜表面，有助于使含氟塑料膜表面具有长期自清洁的功能，具有较长使用寿命且保持长期高透光率。
测试例3
本测试例提供了改变压敏胶层成分对封装材料的紫外阻隔效果、透光率和耐候性影响的测试实验。测试结果参见表3。
其中，“耐候压敏胶”对应的样品为：按照实施例1的方法配制耐候压敏胶层原料以及对ETFE膜进行表面处理，将耐候压敏胶层原料涂覆于ETFE膜经过处理的表面得到的样品；
“原胶”对应的样品与“耐候压敏胶”样品区别仅在于：原胶对应的样品的压敏胶层只含丙烯酸酯类压敏胶，未添加液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合。
表3：
从表3可以看出，在压敏胶层中添加液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合，可以保持压敏胶的高透光率，以保持较高的发电效率；同时，添加液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合后压敏胶的紫外阻隔能力有明显提升，说明对阻水膜造成破坏的紫外线几乎被耐候压敏胶层全部阻隔，避免阻水膜失效。
对比例2
本对比例提供了一种封装材料，其制备方法与实施例1的制备方法相似，区别仅在于本对比例的耐候压敏胶层的原料只添加液体紫外吸收剂组合、不添加固体紫外吸收剂组合，其他制备步骤与参数实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种封装材料，其制备方法与实施例1的制备方法相似，区别仅在于本对比例的耐候压敏胶层的原料只添加固体紫外吸收剂组合、不添加液体紫外吸收剂组合，其他制备步骤与参数实施例1相同。
测试例4
本测试例提供了添加不同紫外吸收剂的耐候压敏胶层的紫外阻隔效果、透光率和耐候性的封装材料整体测试实验。其中，UV300KWh的老化条件为按T/CPIA 0031-2021标准第6.26节规定的紫外老化试验要求，DH1000h和TC200的老化条件同测试例1。透光率的测试波段为400nm-1100nm，紫外阻隔率的测试波段为280nm-380nm。测试结果总结在表4中。
表4：
图4为对比例3的封装材料经过DH1000h老化实验后的宏观照片。图5为对比例3的封装材料经过DH1000h老化实验后的100倍金相显微镜微观析出照片。
结合表4、图4和图5的结果可以看出，添加单一液体紫外吸收剂组合的封装材料经过UV300KWh和TC200后紫外阻隔率出现明显下降，说明耐候压敏胶对阻水膜的保护能力减弱；添加单一的固体紫外吸收剂组合的封装材料在DH1000h后紫外阻隔能力下降至90.87%，透光率低至84.21%，这是由于此时的固体紫外吸收剂析出，导致阻隔率和透光率均出现下降；采用液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收组合复配的方式制备封装材料，一方面可以保证材料的紫外阻隔能力在各种老化条件下均保持优异水平（紫外阻隔率达到98%以上），另一方面也能避免材料在湿热条件下出现析出问题，保证前板整体的长效性和耐久性。
测试例5
本测试例提供了由不同质量比的液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合的耐候压敏胶层的紫外阻隔效果测试，透光率的测试波段为400-1100nm，紫外阻隔率的测试波段为280nm-380nm。结果总结在表5中。表5中的各样品除了液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合的质量比以外，其他制备方法与参数与实施例1相同。表5中，“液体：固体”是指液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合的质量比。
判断材料紫外阻隔能力好的标准是：对280nm-380nm的紫外光的阻隔率为90%以上，判定为具有足够的阻隔能力，且可以有效保护阻水膜，不会导致阻水膜变脆（断裂伸长率10%以下）。判断是否析出的标准为：如果材料的透光率下降到85%以下，且用金相显微镜观察样品微观有棒状或针状析出，判断为有析出。
表5：
从表5可以看出，固体紫外吸收剂组合的添加量过多时会导致耐候压敏胶层老化后产生析出，而发明人发现液体紫外吸收剂组合添加量过多时也会产生析出问题、并且耐候压敏胶层的紫外阻隔能力明显下降，只有将液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合质量比控制在3:97-5:95范围内，才能使耐候压敏胶层在具有较高的透光率和紫外阻隔能力的同时，保持较高的结构稳定性。进一步地，当液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合的质量比为4:96时，封装材料在经过DH1000h老化后不会有析出，并且经过该条件老化后的封装材料的透光率达到90%以上，且老化后的封装材料中的阻水膜在UV300KWh后伸长率维持在80%以上，该封装材料具有最佳的光学性能和机械性能。封装材料的透光率越大，发电效率越高；阻水膜断裂伸长率越高，材料的耐久性及可靠性更会有保证，以上结果说明，通过在耐候压敏胶层中添加液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合，可以在保持封装材料具有较高的透光度的情况下有效提高封装材料的紫外阻隔能力和耐久性，从而提高光伏组件的发电效率和长期可靠性。
Claims (12)
1.一种封装材料，该封装材料包括含氟塑料膜和阻水膜，所述含氟塑料膜与阻水膜之间通过耐候压敏胶层连接，所述含氟塑料膜远离阻水膜的一侧表面设有耐磨阻水层；
其中，所述含氟塑料膜经过低压低温等离子表面处理；经过低压低温等离子表面处理的含氟塑料膜的表面电晕为48-60；在低压低温等离子表面处理的过程中，气体流速为5-10L/min，放电频率为5-20kHz，处理时间为10-120s，处理温度为25℃-35℃，额定功率为600-1000W；
所述耐候压敏胶层的原料包括丙烯酸酯类压敏胶、液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合，所述液体紫外吸收剂组合与固体紫外吸收剂组合的质量比为3:97-5:95，且所述液体紫外吸收剂组合和固体紫外吸收剂组合的质量之和占耐候压敏胶层原料总质量的1%-10%。
2.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述含氟塑料膜的材质包括ETFE、FEP、PFA、PCTFE中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述含氟塑料膜的厚度为20μm-50μm。
4.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述液体紫外吸收剂组合包括液体紫外吸收剂、液体光稳定剂和液体抗氧剂；
所述固体紫外吸收剂组合包括固体紫外吸收剂和固体光稳定剂。
5.根据权利要求4所述的封装材料，其中，所述液体紫外吸收剂包括液体苯并三唑类紫外线吸收剂UV-571和/或液体三嗪类紫外线吸收剂UV-400MPA；
所述液体抗氧剂包括液态受阻酚抗氧剂AO-1135；
所述液体光稳定剂为液体状的复合光稳定剂，所述复合光稳定剂包括IRGANOX 1135、TINUVIN 571和TINUVIN 765的混合物；
所述固体紫外吸收剂包括苯并三唑类紫外线吸收剂UV-234、三嗪类紫外线吸收剂UV-1577、BETTERSOL UV-1697中的一种或两种以上的组合；
所述固体光稳定剂为受阻胺光稳定剂，所述受阻胺光稳定剂包括HALS-292和/或HALS-123。
6.根据权利要求4或5所述的封装材料，其中，在液体紫外吸收剂组合中，所述液体紫外吸收剂、液体光稳定剂和液体抗氧剂的质量比为1:1:1-10:1:1；
在固体紫外吸收剂组合中，所述固体紫外吸收剂和固体光稳定剂的质量比1:5-5:1。
7.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述耐候压敏胶层的厚度为15μm-60μm，所述耐候压敏胶层在400nm-1100nm的透光率≥90%，对280nm-380nm的紫外阻隔率≥99%。
8.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述耐磨阻水层的原料包括质量比为1:3-10的无机纳米粒子和聚二甲基硅氧烷，所述无机纳米粒子包括氧化锆、二氧化钛和氧化锌中的一种或两种以上的组合；其中，所述氧化锆掺杂有氧化钇，所述氧化钇在氧化锆中的质量占比为1-10%。
9.根据权利要求8所述的封装材料，其中，所述聚二甲基硅氧烷的粒径为1μm-500μm；
所述氧化锆的粒径为5nm-500nm；
所述氧化锌的粒径为5nm-500nm；
所述二氧化钛的粒径为5nm-500nm。
10.根据权利要求1、8-9任一项所述的封装材料，其中，所述耐磨阻水层的厚度为5μm-10μm；
所述耐磨阻水层在400nm-1100nm的透光率≥94%，所述耐磨阻水层对280nm-380nm的紫外阻隔率≥39%；所述耐磨阻水层与水的接触角为120°-150°。
11.根据权利要求1所述的封装材料，其中，所述封装材料对400nm-1100nm光的透光率≥90%，对280nm-380nm光的透光率≤1%，所述封装材料的厚度为150μm-240μm。
12.一种光伏组件，其包括权利要求1-11任一项所述的封装材料。
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