CN117229727B - 多性能eva膜，其制备方法及perc电池单玻组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多性能EVA膜，其制备方法及PERC电池单玻组件，在胶膜基料中添加有效组分增益胶膜的性能，并且不影响其基础功能，在交联剂，抗PID剂，以及一些助剂的协效作用下，可以解决现有的EVA膜存在的一些技术问题，得到具有优越的耐候性，包括耐高温，高湿，抗紫外等特性；优越的剥离强度，并能够长期稳定的保持；光透光性好，截止度好，卓越的抗PID性能和优越的抗蜗牛纹性能的多性能EVA膜。

Description

多性能EVA膜，其制备方法及PERC电池单玻组件

技术领域

本发明涉及电池封装膜的技术领域，特别涉及EVA膜的技术领域，具体是指多性能EVA膜，其制备方法及PERC电池单玻组件。

背景技术

光伏发电与传统的发电模式相比，取自太阳辐射，资源丰富、发电过程清洁、设备建设周期短、没有地域地形的限制等优势具有很好的发展前景。最早在1839年，19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了“光生伏打效应”，由此开始了光伏发电的发展，经过长时间的实验研究，光伏发电的效率与其构成组件密切关系。

光伏发电的主要组件--光伏板，是决定该发电模式效果好坏的关键，光伏板包括太阳能电池、玻璃、背板、铝框、接线盒等，这些构成部分承担着各自不同的作用，共同构成了光伏办的基本结构。这些构成部分需要膜来封装，形成稳定的光伏板组件，并通过膜来改善光伏板的一些性质已达到更好的发电效果。膜的演变由最开始的环氧树脂-有机硅树脂-PVB树脂到如今的EVA树脂，在封装及性质改变上有了很大的进步，但是仍有存在可调整进步的空间。

现有技术CN201811249378.X，公开一种高截止型太阳能封装胶膜，能够提高光转化率，有高的玻璃粘合性，使组件牢固；还能改善EVA膜的光学性能，提高截止率，提高电池的工作效率，改善胶膜耐老抗黄性能，延长使用寿命，改善封装收缩率，实现封装的快速高效等等，但是这种胶膜还是不能阻止蜗牛纹的产生，并且膜的性能改变侧重在光转化的方面，也没有明示助剂的添加是否对膜的其他关键性能有负面影响，因此，现有技术还存在很大的不足。需要一种可以兼具多种关键性能，并且不会影响其作为光伏组件构成之一的膜，尤其是EVA膜。

另外，现有的EVA膜有明显的在高温高湿的环境下，释酸的缺点，并且这样的缺点到目前为止没有一个很好的解决方案，大多数的现有技术倾向于将其作为基料树脂进行再复合，得到例如POE、EPE这类的二次制备后的胶膜，而EVA胶膜因其性能优良，价格便宜在一众的胶膜中具有不可或缺的地位。因此修正EVA胶膜的现存缺陷是本领域需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供：多性能EVA膜，其制备方法及PERC电池单玻组件。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

多性能EVA膜，用于PERC电池单玻组件，按重量份计，包括以下组分：

优选的，所述主交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的至少一种。

优选的，所述助交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、4,4'-亚甲基二(2-氯苯胺)、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

采取上述技术方案，有利于改变基料EVA树脂的线性结构，提高树脂本身的耐性性能，例如耐热、耐腐蚀，同时两种交联剂的协同作用可以使树脂基料的交联度增高至82～85％，紧密的构使外部的杂质不能轻易进入。

优选的，所述抗PID剂为纳米级弱碱性树脂颗粒，D301-G树脂。

采取上述技术方案，抗PID剂可以捕集胶膜受潮游离的酸，且未交联的线性树脂的强度不多，能够综合胶膜的弹性，增益捕集酸的能力。

优选的，所述分散剂为分散剂5040或分散剂EBS P400中的至少一种，优选分散剂5040，它属于一种阴离子表面活性剂，具有润滑的作用，在本发明中，可以将无机组分与基料树脂进行很好的偶联。

采取上述技术方案，分散剂能够促进无水硫酸铜在基料树脂中的均匀分布，同时上述分散剂具有润湿特性，可以缓解热稳定剂相容性差的缺点，使其与无水硫酸铜牢固的嵌套在基料树脂结构中，更重要的是，分散剂亲疏水两面结构的特性，接触基料树脂的一端疏水，接触助剂的一端亲水，这样分解出来的钠离子无法游离，也不会使其富集扩散，更不能接触到树脂基料表面。

优选的，所述紫外稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯酮、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑中的至少一种。

采取上述技术方案，使基料胶膜达到高截止的特性，并且该紫外稳定剂有很好的的相容性，可以抑制树脂的自由基游离。

优选的，所述助剂为纳米级无水硫酸铜和DBMT，所述DBMT与纳米级无水硫酸铜的质量添加比例为2:1。

采取上述技术方案，粒径小，可以分散均匀，束缚于高交联度的树脂基料，吸水后不溶胀，并且受吸水有蓝色，蓝光增效高截止特性，不影响透光；DBMT作为热稳定剂使用，提高EVA树脂的耐高温性能，抑制酸的释放。

此外本发明还提供一种多性能EVA膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、配料混料：将EVA树脂粒子、主交联剂、助交联剂、紫外稳定剂配置好、并均匀混合；后加入分散剂、抗PID助剂、助剂，再次混合均匀得到混合料；

S2、挤出：将S1中的混合料进行加热塑化处理，得到塑化料；

S3、压延：将S2中的塑化料进行压延成薄膜料；

S4、切边：将薄膜料不规则边沿进行修整，并剪切。

优选的，所述S1中的抗PID剂即为粒径80～100nm的D301-G树脂颗粒。

采取上述技术方案，碱性更易于捕集释放的游离酸，大孔的特点将助剂稳固于膜的结构上EVA树脂粒子、主交联剂、助交联剂、紫外稳定剂先混合，有稳定且牢固紧密的网状结构，后加入的D301-G树脂颗粒不受交联剂影响，保持线性结构的特点，增加EVA树脂粒子的弹性，并在助剂与网状结构的EVA树脂粒子的协效作用下，保持吸水后不溶胀不变形，使膜的转型膨胀率小。

本发明的多性能EVA膜作为一种PERC电池单玻组件之一，包括：

边框、背板、玻璃、接线盒、电池片以及根据权利要求1至7中任一项所述的多性能EVA膜或根据权利要求8所述的方法获得的多性能EVA膜，按组装顺序依次为边框、玻璃、EVA膜、电池片、EVA膜、背板、接线盒。

本发明的有益效果：

第一、助剂之一的DBMT，具有热稳定的作用，提高膜的耐高温性能，并且助剂之二的无水硫酸铜，对水份有高敏感性，两者结合，对于膜的高温高湿等耐性有很大的提升，并且对膜的抗紫外性特性又是一种增益效果。

第二，EVA树脂的主交联剂与助交联剂使基料树脂具有高的力学性能，并且D301-G树脂颗粒与EVA树脂对于吸水后的溶胀形变有一定的阻抗力。

第三，在EVA树脂中添加D301-G树脂颗粒形成的基料树脂可以捕集酸，助剂的添加使即使有水份进入玻璃与胶膜的接触面之间，也不能产生蜗牛纹，并且有高的交联度的情况下，对水油有一定的疏离作用，分散剂措施其他组分在树脂基料中分布均匀，保持膜的透光性与截止度。

综上，本发明公开的多性能EVA膜具有优越的耐候性，包括耐高温，高湿，抗紫外等特性；优越的剥离强度，并能够长期稳定的保持；光透光性好，截止度好，卓越的抗PID性能和优越的抗蜗牛纹性能。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例进一步描述本发明，为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

除非另有声明，实施例中使用的所有胶膜与试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。

实施例1：

准备一下组分：

乙烯-醋酸乙烯共聚物 90份

二(叔丁基过氧化异丙基)苯 5份

乙二醇二缩水甘油醚 0.3份

D301-G树脂颗粒 3份

分散剂5040 0.08份

2-羟基-4-甲氧基二苯酮 1份

无水硫酸铜 0.010份

DBMT 0.020份。

按照一下步骤顺序S1、配料混料：将EVA树脂粒子、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、乙二醇二缩水甘油醚、2-羟基-4-甲氧基二苯酮配置好、并均匀混合；后加入分散剂5040、80nm的D301-G树脂颗粒、无水硫酸铜和DBMT，再次混合均匀得到混合料；

S2、挤出：将S1中的混合料进行加热塑化处理，得到塑化料；

S3、压延：将S2中的塑化料进行压延成薄膜料；

S4、切边：将薄膜料不规则边沿进行修整，并剪切。

分散剂品牌：NUOSPERSE FX，SN-5040，HYDROPALAT 5040，XJ-5040。

最终得到作为一种PERC电池单玻组件之一的多性能EVA膜，按组装顺序依次为边框、玻璃、EVA膜、电池片、EVA膜、背板、接线盒进行组装。

实施例2：

准备以下组分：

乙烯-醋酸乙烯共聚物 88份

1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷 4份

4,4'-亚甲基二(2-氯苯胺) 0.4份

D301-G树脂颗粒 2.5份

分散剂EBS P400 0.2份

2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑 1.5份

无水硫酸铜 0.013份

DBMT 0.027份。

按照一下步骤顺序S1、配料混料：将EVA树脂粒子、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4'-亚甲基二(2-氯苯胺)、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑配置好、并均匀混合；后加入分散剂EBS P400、100nm的D301-G树脂颗粒、无水硫酸铜和DBMT，再次混合均匀得到混合料；

S2、挤出：将S1中的混合料进行加热塑化处理，得到塑化料；

S3、压延：将S2中的塑化料进行压延成薄膜料；

S4、切边：将薄膜料不规则边沿进行修整，并剪切。

分散剂品牌：NUOSPERSE FX，SN-5040，HYDROPALAT 5040，XJ-5040。

最终得到作为一种PERC电池单玻组件之一的多性能EVA膜，按组装顺序依次为边框、玻璃、EVA膜、电池片、EVA膜、背板、接线盒进行组装。

实施例3：

乙烯-醋酸乙烯共聚物 92份

1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷 3.2份

二丙烯酸-1，4-丁二醇酯 0.5份

D301-G树脂颗粒 3.5份

分散剂5040 0.4份

2-羟基-4-甲氧基二苯酮 2份

无水硫酸铜 0.010份

DBMT 0.020份。

按照一下步骤顺序S1、配料混料：将EVA树脂粒子、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、2-羟基-4-甲氧基二苯酮配置好、并均匀混合；后加入分散剂5040、90nm的D301-G树脂颗粒、无水硫酸铜和DBMT，再次混合均匀得到混合料；

S2、挤出：将S1中的混合料进行加热塑化处理，得到塑化料；

S3、压延：将S2中的塑化料进行压延成薄膜料；

S4、切边：将薄膜料不规则边沿进行修整，并剪切。

分散剂品牌：NUOSPERSE FX，SN-5040，HYDROPALAT 5040，XJ-5040。

最终得到作为一种PERC电池单玻组件之一的多性能EVA膜，按组装顺序依次为边框、玻璃、EVA膜、电池片、EVA膜、背板、接线盒进行组装。实施例4：将实施例1中的二(叔丁基过氧化异丙基)苯，替换成二甲基丙烯酸乙二醇酯，其余不变。

对比例1：将市售的通用的具有高截止特质的EVA膜。

对比例2：市售的通用的POE胶膜。

试验方法：

①释酸率：将大小一致的，方形的市售的EPE胶膜、EVA胶膜、与本发明的实施例1～4的多性能EVA胶膜置于编号1～6的透明玻璃器皿中，注入水没过胶膜1～2cm的覆盖量，水中含有酸性指示剂，加6个一致强度的光照源，记录变色时间。

②剥离强度：

EVA胶膜的剥离性能测试包含两方面的指标：EVA胶膜与玻璃的剥离、EVA胶膜与背板材料剥离。该项测试要求参照GB/T2790－1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法》进行，该标准规定的测试原理为取两块被粘材料(一挠性材料、一刚性材料)用胶粘剂制备成胶接试样，然后将胶接试样以规定的速率从胶接的开口处剥开，两块被粘物沿着被粘面长度的方向逐渐分离。通过挠性被粘物所施加的剥离力应基本上平行于胶接面。本项试验中，玻璃和背板材料可被视为刚性材料，EVA胶膜可被视为挠性材料，其余的替换为市售的其他种类的胶膜。

1、试样制备:取300*300*3.2mm钢化玻璃1块，300*300mmEVA胶膜2块和310*310mm背板材料1块，制取玻璃与EVA胶膜复合材料、背板材料与EVA胶膜复合材料各1份。冷却后使用取样刀制取宽15mm，长300mm的长条试样，两类材料各制取5个试样。而后在GB/T2918-1998《塑料试样状态调节和试验的标准环境》规定的标准环境中调节试样状态，时间至少为2小时。

2、试样夹持：取背板材料与EVA胶膜复合后的试样，于二者的交接开口处进行预剥处理，将EVA胶膜剥开的一端弯曲180°，夹装于智能电子拉力试验机的下夹头。背板剥开端夹紧于上夹头。夹持期间要使夹头间试样定位准确，以保证所施加的拉力均匀的分布在试样的宽度上。

3、开始测试：在拉力机操作系统中选择“180°剥离试验”，设置试验速度为100±10mm/min，启动试验，使上下夹头以恒定的速率分离，得到测试值。

③耐热性：使用热挠曲温度(HDT)表示，温度越高表明耐热性能越好。根据测试标准，在1.82MPa负载下，用4.0mm厚度的棒平放测定HDT，单位是℃。

将实施例1～4与对照例1～2分别分组进行平行实验，结果见表：

从表的结果可以看出，本发明有提供了一种释酸率低的多性能EVA胶膜，上述释酸率的效果与添加的D301-G树脂颗粒有线性关系，能够有效的捕捉释放的酸性物质，不会与碱性玻璃产生的游离钠离子接触，富集，有效的防止蜗牛纹；

同时光膜组件中常见的PID因素，还有不耐受高温，会引发释放酸性物质，但是热稳定剂的添加提高了胶膜本身的耐高温高热的特征，延缓其释放酸的时长；分散剂除均匀分布其他的相容性差一些的组分，还能够在网状的基料树脂这面是疏水的，在跟硫酸铜接触的这一面是亲水的，可以捕集微小的水，降低酸和钠离子游离的可能性，其中分散剂5040发泡性低，具有稳定粘度的优异性能，因此优选分散剂5040；基料树脂添加功能性组分例如主交联剂、助交联剂、紫外稳定剂、分散剂、抗PID助剂、助剂，几种助剂些小对膜强度也有所增益，强于市售的一般的同类型的EVA胶膜，同时会强于二次改善后的POE胶膜，在保持EVA胶膜性能优良，价格便宜的优势的前提下，有效的修正现存的技术短板。

另外，在基料树脂的基础上添加改性增益组分，但是有没有对基础性质有影响需要进行另外的验证比较，结果见下表：

作为胶膜，尤其是作为光伏组件的封装胶膜，在耐性强度足够的情况下，需要弹性来封装紧密，并且高的交联度是树脂基料结成网状，能防水防油，防止蜗牛纹生成因数之一；分散剂，尤其是分散剂5040具有偶联的作用，将无水硫酸铜与马来酸二丁基锡-DBTM牢固的与基料树脂结合，分散剂的润滑作用中和了DBTM的相容性差的特点，并且DBTM有一定的吸湿性，可以与无水硫酸铜协效作用吸水，其透明性与硫酸铜吸水变蓝色后的特质，可以进一步增效防止紫外线透过的高截止特性，但是不会影响基料树脂本身作为光伏胶膜的透光性；

在组分吸水后，受限于高的交联度，其交联网孔小，树脂的强度高，不易溶胀，胶膜整体的转型膨胀率小，保持胶膜的初始平滑状态，可以延长使用寿命与整体的稳定性。

综上，本发明的多性能EVA膜具有优越的耐候性，包括耐高温，高湿，抗紫外等特性；优越的剥离强度，并能够长期稳定的保持；光透光性好，截止度好，卓越的抗PID性能和优越的抗蜗牛纹性能。

Claims (7)

1.多性能EVA膜，用于PERC电池单玻组件，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

乙烯-醋酸乙烯共聚物88~92份

主交联剂3.2~5份

助交联剂0.2~0.5份

抗PID剂2.5~3.5份

分散剂0.02~0.5份

紫外稳定剂0.5~2份

助剂0.02~0.05份；

所述分散剂为分散剂5040或分散剂EBS P400中的至少一种；

所述助剂为DBMT与纳米级无水硫酸铜，所述DBMT与纳米级无水硫酸铜的质量添加比例为2:1；

所述抗PID剂为D301-G树脂颗粒。

2.根据权利要求1所述的多性能EVA膜，其特征在于，所述主交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的多性能EVA膜，其制备方法及PERC电池单玻组件，其特征在于，所述助交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、4,4'-亚甲基二(2-氯苯胺)、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的多性能EVA膜，其特征在于，所述紫外稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯酮、2-（2′-羟基-5′-甲基苯基）苯并三唑中的至少一种。

5.一种根据权利要求1~4中任一项所述的多性能EVA膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、配料混料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、主交联剂、助交联剂、紫外稳定剂配置好、并均匀混合；后加入分散剂、抗PID剂、助剂，再次混合均匀得到混合料；

S2、挤出：将S1中的混合料进行加热塑化处理，得到塑化料；

S3、压延：将S2中的塑化料进行压延成薄膜料；

S4、切边：将薄膜料不规则边沿进行修整，并剪切。

6.根据权利要求5所述的一种多性能EVA膜的制备方法，其特征在于，所述S1中的抗PID剂即为粒径80~100nm的D301-G树脂颗粒。

7.一种PERC电池单玻组件，其特征在于，包括：

边框、背板、玻璃、接线盒、电池片以及根据权利要求1至4中任一项所述的多性能EVA膜或根据权利要求5至6任一项所述的制备方法获得的多性能EVA膜，按组装顺序依次为边框、玻璃、EVA膜、电池片、EVA膜、背板、接线盒。