CN118027829A - 一种无主栅异质结电池用封装胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏技术领域，特别是一种无主栅异质结电池用封装胶膜，按以重量份计算，其中外层叠层膜包含100%的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物（EVA），0.1%‑0.5%的抗氧剂，0.1%‑0.5%的硅烷偶联剂，0.1%‑0.5%的自由基交联剂，0.1%‑0.5%的抗腐蚀助剂；内层胶膜包含100%的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物（EVA），0.1%‑0.5%的抗氧剂，0.1%‑0.5%的硅烷偶联剂，0.1%‑0.5%的自由基交联剂，0.1%‑0.5%的粘接力增强助剂，该胶膜通过胶膜结构设计，并添加粘接力增强助剂，在保证胶膜基础性能的前提下，有效地解决了封装无主栅异质结电池出现的粘接力低、焊带滑移与虚接的问题，有助于推进无主栅异质结电池组件的生产和应用，能够加快无主栅异质结电池组件在市场上的推广。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别是一种无主栅异质结电池用封装胶膜及其制备方法。
背景技术
随着技术的进步，光伏电池行业得到飞速的发展，目前行业内的主流电池为本征薄膜异质结电池(HJT)，隧穿氧化层接触电池电池(TOPCon)，发射极和背面钝化电池(PERC)等，其中HJT电池凭借其更高的转换效率，更低的衰减，寿命周期长、产品应用范围广等特点，正在逐渐成为未来光伏电池的发展方向。
与常规的晶硅电池片表面的氮化硅结构不同，HJT电池表面是掺锡的氧化铟ITO层，这使得HJT电池和常规胶膜存在粘接力弱的问题，目前HJT电池主要通过电池表面上的点线状栅线实现与胶膜的微弱粘合。在CN202210422315.X申请号的专利申请中，介绍了一种有主栅的异质结电池用封装胶膜，通过在胶膜中加入异氰酸酯基烷氧基硅烷或异氰酸酯基烷氧基硅烷衍生物等增粘剂，提高胶膜与HJT电池片之间的粘接力，防止异质结电池组件在室外使用时出现老化脱层的问题，制备得到的封装胶膜对异质结电池具有较好的力学性能和封装效果。在CN202310564029.1申请号的专利申请中，介绍了一种提高异质结电池粘结力的POE胶膜，通过添加助剂，使其与玻璃粘结更牢固，还能改善POE胶膜对异质结电池片的粘附力，很好的满足组件应用需求。虽然该专利的POE胶膜提高了与HJT电池的粘接力，但是POE的成本高昂，这大大限制了应用。此外，异质结电池制造成本较高，为了降低成本，目前主要是通过无主栅技术取消异质结电池片的主栅，进一步降低银耗，从而达到降本增效的目的。上述专利中的胶膜只适用于有主栅的HJT电池，并不适用于无主栅HJT电池。同时，无主栅的HJT电池在使用过程中存在与组件粘接力低的缺陷，焊带滑移与虚接的问题，并且组件会在水汽和湿热老化等作用下可能会出现电池与胶膜脱层的问题，因此制备一种耐老化性能优越，同时还能解决组件与无主栅HJT电池粘接力低，防止焊带滑移与虚接的胶膜是具备重要意义的。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无主栅异质结电池用封装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：一种无主栅异质结电池用封装胶膜，包括外层叠层膜与内层胶膜；
所述外层叠层膜包括以下重量份组分：
所述内层胶膜包括以下重量份组分：
其中，所述粘接力增强助剂的制备方法为：
步骤一，将乙烯基三异丙氧基硅烷与三烯丙基异氰脲酸酯按1：3的比例与聚氧乙烯辛烷基苯酚醚4％在烧杯中与丙酮形成混合物；
步骤二，将混合物在温度为70℃的条件下通过索式抽提的方法得到分离液；
步骤三，将分离液从70℃按10℃/20min的速度进行逐步降温，将分液漏斗下层的液体分离，取下层液体，得到粘接力增强助剂。
作为本发明进一步的方案，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含有质量百分比为28±2％的醋酸乙烯，熔体流动速率为25g/10min。
作为本发明进一步的方案，所述抗氧剂包括亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、三(4-壬基酚)亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯中的一种或几种。
作为本发明进一步的方案，所述自由基交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的任意一种或几种。
作为本发明进一步的方案，所述硅烷偶联剂包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。
一种无主栅异质结电池用封装胶膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，制备外层叠层膜，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、抗氧剂、硅烷偶联剂、自由基交联剂高速混合后，经过双螺杆挤出机共挤流延制得外层叠层膜；
步骤二，制备内层胶膜，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、抗氧剂、硅烷偶联剂、自由基交联剂、粘接力增强助剂通过高速混合后，经过双螺杆挤出机共挤流延，再进行电子束辐照处理制备得到内层胶膜。
作为本发明进一步的方案，所述步骤一中双螺杆挤出机的温度为80±5℃，且两侧螺杆转速比为2：1。
作为本发明进一步的方案，所述步骤二中双螺杆挤出机的温度为80±5℃，且两侧螺杆转速比为2：1。
作为本发明进一步的方案，所述步骤二中电子束辐照的车速25-30，束流比为1：0.5-1.5。
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：将外层叠层膜与内层胶膜一体成膜，合二为一，其中外层胶膜加入抗腐蚀助剂，有效提高了组件的耐老化性能，保证了无主栅HJT电池的可靠性；内层胶膜经过电子束辐照处理，降低了流动性，保证了对焊带的包覆效果，同时加入粘接力增强助剂，提高了组件与无主栅HJT电池片的粘接力，能够有效改善无主栅HJT电池片与胶膜粘接力过低、焊带滑移与虚接的问题，从而推进无主栅HJT电池在市场上的应用
具体实施方式
EVA树脂是台湾塑料所生产的UE2828型EVA树脂和韩华道达尔生产的E280PV型EVA树脂中的一种或几种，其中醋酸乙烯的质量百分比为28±2％；抗氧剂包括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任意一种或几种；自由基交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的任意一种或任几种的组合；硅烷偶联剂包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或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种或几种的组合；粘结力增强助剂为将乙烯基三异丙氧基硅烷和三烯丙基异氰脲酸酯按1：3的比例与聚氧乙烯辛烷基苯酚醚在烧杯中与丙酮形成混合物；将混合物在70℃的条件下通过索式抽提的方法得到分离液，将分离液从70℃按10℃/20min的温度梯度进行逐步降温，将分液漏斗下层的液体分离，取下层液体，最终得到不同比例和含量的粘结力增强助剂。
实施例1
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.1：0.1：0.1；内层胶膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝100：0.1：0.1：0.1：0.1。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
实施例2
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.15：0.15：0.15；内层胶膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝100：0.15：0.15：0.15：0.15。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
实施例3
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.3：0.3：0.3；内层胶膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝100：0.3：0.3：0.3：0.3。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
实施例4
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.4：0.4：0.4；内层胶膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝100：0.4：0.4：0.4：0.4。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
实施例5
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.5：0.5：0.5；内层胶膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝100：0.5：0.5：0.5：0.5。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
对比例1
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.1：0.1：0.1；内层胶膜EVA树脂：POE树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝70：30：0.1：0.1：0.1：0.1。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
对比例2
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.15：0.15：0.15；内层胶膜EVA树脂：POE树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝70：30：0.15：0.15：0.15：0.15。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
对比例3
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.3：0.3：0.3；内层胶膜EVA树脂：POE树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝70：30：0.3：0.3：0.3：0.3。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
对比例4
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.4：0.4：0.4；内层胶膜EVA树脂：POE树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝70：30：0.4：0.4：0.4：0.4。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
对比例5
配方按照外层叠层膜EVA树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂＝100：0.5：0.5：0.5；内层胶膜EVA树脂：POE树脂：抗氧剂：硅烷偶联剂：自由基交联剂：粘接力增强助剂＝70：30：0.5：0.5：0.5：0.5。将上述材料按比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，两侧螺杆转速比为2：1，经流延挤出后，进行电子束辐照处理，电子束辐照工艺参数，车速30，束流比1：1。上述胶膜在温度为145℃的条件下，6min抽空和6-10min层压的条件下经过层压后，测试胶膜的性能。
表1为实施例1-5与对比例1-5的性能测试
由表1可知，实施例与对比例在助剂含量相同的条件下，交联度、电池粘接力、以及制作组件后的PID和DH衰减性能均得到明显提升；尤其实施例5在保持较高粘接力的同时，可以有效避免无主栅异质结电池免受水汽的侵蚀，减少组件在使用中的脱层与腐蚀情况。
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 (9)
1.一种无主栅异质结电池用封装胶膜，其特征是：包括外层叠层膜与内层胶膜；
所述外层叠层膜包括以下重量份组分：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 100份
抗氧剂 0.1-0.5份
硅烷偶联剂 0.1-0.5份
自由基交联剂 0.1-0.5份；
所述内层胶膜包括以下重量份组分：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 100份
抗氧剂 0.1-0.5份
硅烷偶联剂 0.1-0.5份
自由基交联剂 0.1-0.5份
粘接力增强助剂 0.1-0.5份；
其中，所述粘接力增强助剂的制备方法为：
步骤一，将乙烯基三异丙氧基硅烷与三烯丙基异氰脲酸酯按1：3的比例与聚氧乙烯辛烷基苯酚醚4%在烧杯中与丙酮形成混合物；
步骤二，将混合物在温度为70℃的条件下通过索式抽提的方法得到分离液；
步骤三，将分离液从70℃按10℃/20min的速度进行逐步降温，将分液漏斗下层的液体分离，取下层液体，得到粘接力增强助剂。
2.根据权利要求1所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜，其特征是：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含有质量百分比为28±2%的醋酸乙烯，熔体流动速率为25g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜，其特征是：所述抗氧剂包括亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、三(4-壬基酚)亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜，其特征是：所述自由基交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜，其特征是：所述硅烷偶联剂包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。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜的制备方法，其特征是：具体步骤如下：
步骤一，制备外层叠层膜，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、抗氧剂、硅烷偶联剂、自由基交联剂高速混合后，经过双螺杆挤出机共挤流延制得外层叠层膜；
步骤二，制备内层胶膜，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、抗氧剂、硅烷偶联剂、自由基交联剂、粘接力增强助剂通过高速混合后，经过双螺杆挤出机共挤流延，再进行电子束辐照处理制备得到内层胶膜。
7.根据权利要求6所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜的制备方法，其特征是：所述步骤一中双螺杆挤出机的温度为80±5℃，且两侧螺杆转速比为2：1。
8.根据权利要求6所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜的制备方法，其特征是：所述步骤二中双螺杆挤出机的温度为80±5℃，且两侧螺杆转速比为2：1。
9.根据权利要求6所述的一种无主栅异质结电池用封装胶膜及其制备方法，其特征是：所述步骤二中电子束辐照的车速25-30，束流比为1：0.5-1.5。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410208167.0A CN118027829A (zh) | 2024-02-26 | 2024-02-26 | 一种无主栅异质结电池用封装胶膜及其制备方法 |
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