CN117701189A - 一种无主栅光伏组件用低克重胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏技术领域，特别是一种无主栅光伏组件用低克重胶膜及其制备方法，由以下组分按重量份构成：80‑100份EVA基体树脂、0.2‑1份交联剂、0.4‑1份助交联剂、0.1‑0.8份硅烷偶联剂、0.1‑0.5份界面剂、0.2‑0.8份抗氧剂、0.05‑0.2份抗腐蚀助剂；所述EVA基体树脂、交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、界面剂、抗氧剂和抗腐蚀助剂通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。本发明的无主栅光伏组件用低克重胶膜制作工艺简单、易操作、绿色环保且适合工业化生产；无主栅光伏组件用低克重胶膜与电池片粘结力强、焊丝固定牢固以及耐老化性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别是一种无主栅光伏组件用低克重胶膜及其制备方法。
背景技术
随着技术的发展，太阳能电池片主栅技术由MBB、SMBB向0BB(无主栅)发展。无主栅技术是SMBB技术的进一步升级，其降本优势明显。无主栅技术直接取消电池片主栅，进一步降低银耗；另外在组件环节用铜焊带替代原有主栅导出电流的作用，MBB组件常用焊带直径在0.2-0.4mm，而0BB焊带直径仅需0.2mm，遮光面积更小，能够提升组件功率。目前无主栅技术在IBC、HJT等电池上广泛应用。
无主栅技术目前主要有SmartWire方案和胶水方案两种方案。
SmartWire方案：先制作内嵌圆形铜焊带的有机薄膜(铜丝复合膜)，将电池片串接后再通过层压实现焊带与电池片的合金化，这种方案与其它方案最大的不同在于需要铜丝复合膜。SmartWire工艺复杂，它虽然取消了串焊步骤，但需要进行膜线复合及热压成串两个步骤作为替代，同时使用了铜丝复合膜，材料成本较高，铜丝复合膜也容易造成较为严重的光学遮挡。
胶水方案：先施加胶点体(UV胶、热熔胶等粘合剂)，将整条焊带利用UV灯、烘箱等设备固化在电池片上，再通过层压实现焊带与电池片的合金化，这种方案与焊接点胶方案不同在于不需要焊接，点胶或者丝印实现即可固定。胶水方案设备简单、稳定性强，但是存在EL检测时焊带下有阴影以及焊带和电池片结合力不足的问题。
随着技术的发展，又出现了一种新的技术方案——分体膜方案，其技术路线为：首先在电池片上排列低温焊丝，然后将低克重胶膜铺在焊丝上，80-120℃加热3-30s将焊丝固定在电池片，无需胶水，使用低克重胶膜固定焊丝，最后覆上常规胶膜、玻璃，层压制成组件。这个技术的优势在于无需使用铜丝复合膜也不用胶水，仅使用胶膜就可以将焊丝固定，但这个方案也有焊丝固定不牢、胶膜与电池片粘结力低等风险，特别是异质结电池。
综上所述，制备与电池片粘结力强、焊丝固定牢固以及耐老化性能优异的低克重胶膜对于无主栅太阳能电池片的实际应用具有重要意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无主栅光伏组件用低克重胶膜来解决上述问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，由以下组分按重量份构成：
EVA基体树脂80-100份
交联剂0.2-1份
助交联剂0.4-1份
硅烷偶联剂0.1-0.8份
界面剂0.1-0.5份
抗氧剂0.2-0.8份
抗腐蚀助剂0.05-0.2份。
作为本发明进一步的方案，所述EVA基体树脂含有质量百分比为28％的醋酸乙烯，且熔体流动速率为6-25g/10min。
作为本发明进一步的方案，所述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、叔丁基过氧异丙基甲酸酯中的一种或几种的混合物。
作为本发明进一步的方案，所述助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
作为本发明进一步的方案，所述硅烷偶联剂为括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种的混合物。
作为本发明进一步的方案，所述界面剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。非离子表面活性剂可在异质结电池ITO层界面上形成分子层，降低界面张力，改善润湿性，协同硅烷偶联剂，从而使胶膜与电池片粘结力提升。
作为本发明进一步的方案，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(4-壬基酚)亚磷酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯中的一种或几种的混合物。
作为本发明进一步的方案，所述抗腐蚀助剂为聚苯乙烯包覆的氧化镁微粒。胶膜老化产生的醋酸以及湿热条件下的水汽会造成电池片焊带腐蚀、电池片发黑以及胶膜脱层的问题，而氧化镁可作为吸酸材料，吸附其中的醋酸和水汽。聚苯乙烯的包裹可提升氧化镁在在胶膜中的相容性，从而均匀分散。另外氧化镁作为无机填料可降低胶膜收缩性，有助于焊丝固定牢固。
作为本发明进一步的方案，所述抗腐蚀助剂的制备步骤为：
(1)将纳米氧化镁、去离子水混合配制成质量分数为6-10％的水悬浮液后在500-1000r/min条件下搅拌分散20-60min，反应在N2气氛下进行；
(2)将悬浮液在500-1000r/min条件下搅拌加热升温至60-85℃后稳定5-10min后加入引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量0.5-2％；
(3)向上述悬浮液中滴加苯乙烯，反应6-24h，停止反应其中，碳酸钙和苯乙烯的质量比为1：0.5-1.5；
(4)将反应所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于40-80℃条件下干燥6-12h得到抗腐蚀助剂。
一种无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法，所述EVA基体树脂、交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、界面剂、抗氧剂和抗腐蚀助剂通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。
由于本发明采用如上技术方案，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)、本发明的无主栅光伏组件用低克重胶膜制作工艺简单、易操作、绿色环保且适合工业化生产；
(2)、本发明制作的无主栅光伏组件用低克重胶膜与电池片粘结力强、焊丝固定牢固以及耐老化性能优异。
具体实施方式
EVA基体树脂购自于江苏斯尔邦石化有限公司；交联剂购自于阿科玛；助交联剂购自于长兴化学；硅烷偶联剂购自于山东盛亿隆化工有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、AEO-5以及烷基酚聚氧乙烯醚TX-10、OP-10购自于上海凯茵化工有限公司；脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1202以及1860购自于海安石油化工厂；抗氧剂购自于天津利安隆新材料股份有限公司。
实施例1
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法为：100重量份含有质量百分比为28％的醋酸乙烯，熔体流动速率为25g/10min的EVA基体树脂、0.2重量份交联剂过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、0.4重量份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯、0.1重量份硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷、0.1重量份界面剂脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2重量份抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和0.05重量份抗腐蚀助剂通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。
抗腐蚀助剂的制备步骤为：
(1)将纳米氧化镁、去离子水混合配制成质量分数为6％的水悬浮液后在500r/min条件下搅拌分散20min，反应在N2气氛下进行；
(2)将悬浮液在500r/min条件下搅拌加热升温至60℃后稳定5min后加入引发剂过硫酸钾，其中引发剂加入量占丙烯酰胺质量0.5％；
(3)向上述悬浮液中滴加苯乙烯，反应6h，停止反应其中，碳酸钙和苯乙烯的质量比为1：0.5；
(4)将反应所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于40℃条件下干燥6h得到抗腐蚀助剂。
实施例2
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法为：90重量份含有质量百分比为28％的醋酸乙烯，熔体流动速率为16g/10min的EVA基体树脂、0.6重量份交联剂叔丁基过氧异丙基甲酸酯、0.6重量份助交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.4重量份硅烷偶联剂乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、0.3重量份界面剂脂肪胺聚氧乙烯醚、0.5重量份抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和0.1重量份抗腐蚀助剂通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。
抗腐蚀助剂的制备步骤为：
(1)将纳米氧化镁、去离子水混合配制成质量分数为8％的水悬浮液后在800r/min条件下搅拌分散40min，反应在N2气氛下进行；
(2)将悬浮液在800r/min条件下搅拌加热升温至73℃后稳定8min后加入引发剂过硫酸钾，其中引发剂加入量占丙烯酰胺质量1.3％；
(3)向上述悬浮液中滴加苯乙烯，反应12h，停止反应其中，碳酸钙和苯乙烯的质量比为1：1；
(4)将反应所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于60℃条件下干燥10h得到抗腐蚀助剂。
实施例3
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法为：80重量份含有质量百分比为28％的醋酸乙烯，熔体流动速率为6g/10min的EVA基体树脂、1重量份交联剂过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、1重量份助交联剂三聚氰酸三烯丙酯、0.8重量份硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷、0.5重量份界面剂烷基酚聚氧乙烯醚、0.8重量份抗氧剂三(4-壬基酚)亚磷酸酯和0.2重量份抗腐蚀助剂(即聚苯乙烯包覆的氧化镁微粒)通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。
抗腐蚀助剂的制备步骤为：
(1)将纳米氧化镁、去离子水混合配制成质量分数为10％的水悬浮液后在1000r/min条件下搅拌分散60min，反应在N2气氛下进行；
(2)将悬浮液在1000r/min条件下搅拌加热升温至85℃后稳定10min后加入引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量2％；
(3)向上述悬浮液中滴加苯乙烯，反应24h，停止反应其中，碳酸钙和苯乙烯的质量比为1：1.5；
(4)将反应所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于80℃条件下干燥12h得到抗腐蚀助剂。
对比例1
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法同实施例2，只是原料中不含抗腐蚀助剂。
对比例2
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法同实施例2，只是原料中抗腐蚀助剂仅为纳米氧化镁。
对比例3
无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法同实施例2，只是原料中不含界面剂。
组件制作工艺为：首先在电池片上排列低温焊丝，然后将低克重胶膜铺在焊丝上，80-120℃加热3-30s将焊丝固定在电池片，最后覆上常规胶膜、玻璃，层压制成组件。按照GB/T 29848-2018测试组件的TC200老化性能、耐紫外老化性能(UV)以及高温高湿老化性能(DH)，观察焊带周围是否有焊丝滑移、气泡等外观不良。
表1实施例1-6所得无主栅光伏组件用低克重胶膜的主要性能指标
由表1可知，本发明制作的无主栅光伏组件用低克重胶膜与电池片粘结力强、焊丝固定牢固以及耐老化性能优异。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：由以下组分按重量份构成：EVA基体树脂80-100份
交联剂0.2-1份
助交联剂0.4-1份
硅烷偶联剂0.1-0.8份
界面剂0.1-0.5份
抗氧剂0.2-0.8份
抗腐蚀助剂0.05-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述EVA基体树脂含有质量百分比为28％的醋酸乙烯，且熔体流动速率为6-25g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、叔丁基过氧异丙基甲酸酯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述硅烷偶联剂为括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述界面剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(4-壬基酚)亚磷酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述抗腐蚀助剂为聚苯乙烯包覆的氧化镁微粒。
9.根据权利要求8所述的一种无主栅光伏组件用低克重胶膜，其特征是：所述抗腐蚀助剂的制备步骤为：
(1)将纳米氧化镁、去离子水混合配制成质量分数为6-10％的水悬浮液后在500-1000r/min条件下搅拌分散20-60min，反应在N2气氛下进行；
(2)将悬浮液在500-1000r/min条件下搅拌加热升温至60-85℃后稳定5-10min后加入引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量0.5-2％；
(3)向上述悬浮液中滴加苯乙烯，反应6-24h，停止反应其中，碳酸钙和苯乙烯的质量比为1：0.5-1.5；
(4)将反应所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于40-80℃条件下干燥6-12h得到抗腐蚀助剂。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的无主栅光伏组件用低克重胶膜的制备方法，其特征是：所述EVA基体树脂、交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、界面剂、抗氧剂和抗腐蚀助剂通过高速混合后，经单螺杆挤出机流延挤出，再辐照交联得到低克重胶膜。
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