CN118048113A - 一种抗紫外eva封装胶膜及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种抗紫外EVA封装胶膜，包括乙烯‑醋酸乙烯共聚物树脂，紫外光调节材料和紫外光转化材料；紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例为0.8‑1.2之间，使得将紫外光波长和含量控制在一定范围内，有效地控制紫外光转化材料由于紫外光的分解；还可以通过改变紫外光调节材料的含量，来改变允许发射的光的波长范围。本发明光转化EVA胶膜具有将紫外短波段转化成更长波段的蓝光的功能，解决常规封装材料下的光伏组件对短波段响应较低的缺陷，大大提高了组件的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池组件封装材料技术领域，具体涉及一种抗紫外EVA封装胶膜及光伏组件。
背景技术
紫外辐射由三个范围组成，即:UVA，其为320至400纳米，UVB为280至320纳米，和UVC为100至280纳米。UVA和UVB被大气衰减，但它仍然到达地球表面。UVC通常被大气中的臭氧阻挡。近年来，在一般的太阳能电池中，通过将太阳光直接辐射到硅晶体并由此引起激发来产生电能。然而，包含在太阳光中的紫外波长区域中的光变成热量，导致能量损失。另外，要利用的太阳光的能量被大量收集，因此在收集部分中的热量强度极大地增加。因此，需要能够抵抗高温的材料，需要一种应用于太阳能电池的波长转换材料，其可以有效地将太阳光的紫外波长分量转换为较长波长分量，从而提高太阳能电池的发电效率，并且还可以抵抗高温。异质结电池对于紫外光区域较为敏感，需要紫外截至的封装胶膜将紫外光吸收，但是这种封装方案完全隔绝了紫外线，使用光转的材料，能够将紫外光转化为可见光区域，提高了紫外光的利用率。
作为用于太阳能电池的相关技术波长转换材料，专利文献:WO2008/047427A1已经公开了一种密封材料和具有该密封材料的太阳能电池，该密封材料具有混合在树脂中的用于吸收紫外光和发射可见光区域中的光的有机金属络合物，从而提高太阳能电池的转换效率。然而，存在的问题在于，使用的有机金属配合物具有差的耐光性，因此通过连续光照射而劣化，导致转化效率降低。
此外，专利文献4:WO 2010/110204 A1记载了一种方法，包括在含有聚硅氧烷组合物前体的溶液中混合荧光材料，施加溶液，并进行加热，从而将荧光材料密封在二氧化硅玻璃中。然而，聚硅氧烷组合物前体通常具有有机官能团，因此当进行加热时，容易通过有机官能团的分解产生气体、裂纹等。此外，由聚硅氧烷组合物前体生产二氧化硅玻璃需要复杂的步骤，包括水解、缩聚、干燥和烧结，因此存在大规模生产困难的问题。
发明内容
发明目的
目的是设计一种胶膜，通过将紫外光转换为可见光来增加可见光的利用率，针对现有的光伏组件中光电转化效率低，尤其是对短波响应较低的特点，提供一种制造成本低、功率提升高的胶膜。
技术方案
一种抗紫外EVA封装胶膜，包括乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，紫外光调节材料和紫外光转化材料；
所述紫外光调节材料主要吸收波长280-340nm范围内的紫外光；所述紫外光转化材料是吸收320-400nm波长区域的紫外光并发射400-480nm范围内的光的材料。
所述紫外光调节材料使用二苯甲酮型、脂环族环氧化物、丙烯酸异冰片酯、间苯二酚单苯甲酸酯、苯并三唑型、水杨酸型和对苯二酚型的紫外光辐射吸收剂的一种或几种的组合。
所述紫外光转化材料的是二氨基芪型、4,8-二甲基-7-羧基香豆素、咪唑型、噻唑型、酮、苯乙酮、二苯甲酮及其衍生物、机硅烷、潜在磺酸、三芳基锍盐的一种或几种的组合。
所述紫外光调节材料的量不小于5％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，并且不大于25％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量。当紫外辐射吸收剂的量太小时，不可能使紫外区的透光率为10％或更低，而当其太多时，存在紫外光调节材料渗出的可能性，从而影响胶膜的透明度，或者降低其物理性能。
所述紫外光调节材料的量优选不小于6％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，不大于20％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量。
所述紫外光转化材料的量不小于4％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，且通常不大于30％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，当紫外光转化材料的量太少时，不可能使不短于380nm的紫外区域的透光率为10％或更小，而当紫外光转化材料的量太多时，存在紫外光转化材料渗出的可能性。
所述紫外光转化材料的量优选不小于6％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，或优选不大于25％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量。
紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例为0.8-1.2之间，使得将紫外光波长和含量控制在一定范围内，有效地控制紫外光转化材料由于紫外光的分解；还可以通过改变紫外光调节材料的含量，来改变允许投射的光的投射范围。
当需要较宽的紫外光转化范围时，可降低紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例，或者调窄紫外光调节材料吸收波长的范围，从而增加紫外光的转化范围和发射范围；同理，当需要较窄的紫外光转化范围时，可提高紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例，或者调宽紫外光调节材料吸收波长的范围，从而减少紫外光的转化范围和发射范围。
所述交联剂为过氧化二异丙苯、2，5-二叔丁基过氧化-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、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上的混合。
所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明还涉及一种所述的抗紫外EVA封装胶膜的制备的光伏组件，包括玻璃层，抗紫外EVA封装胶膜层、太阳能电池片和光伏背板，太阳能电池片通过上下表面铺设的抗紫外EVA封装胶膜层固定在玻璃层和光伏背板之间。
有益效果
与现有技术相比，本发明的抗紫外EVA封装胶膜，具有如下优点：
第一，本发明光转化EVA胶膜，通过设置紫外光抑制材料和紫外光转化材料，具有将紫外短波段转化成更长波段的蓝光的功能，解决常规封装材料下的光伏组件对短波段响应较低的缺陷，大大提高了组件的光电转化效率。
第二，紫外辐射会引起材料的降解，通过将紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例设置0.8-1.2之间，使得将紫外光波长和含量控制在一定范围内，有效地控制紫外光转化材料由于紫外光的分解。
第三，本发明还可以通过改变紫外光调节材料的含量，来改变允许投射的光的投射范围。当需要较宽的紫外光转化范围时，可降低紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例，或者调窄紫外光调节材料吸收波长的范围，从而增加紫外光的转化范围和发射范围，反之亦然。
附图说明
图1本发明的抗紫外EVA封装胶膜的加工工艺图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种太阳能电池封装胶膜，含有EVA、交联剂、紫外光调节材料、偶联剂、紫外光转化材料，所述太阳能电池封装胶膜中交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，其质量为EVA质量的0.5％，所述紫外光调节材料为间苯二酚单苯甲酸酯，其质量为EVA质量的0.2％，所述紫外光转化材料为4,8-二甲基-7-羧基香豆素，其质量为EVA质量的0.1％，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其质量为EVA质量的0.3％。将各类助剂用乙醇溶解后喷涂于EVA树脂表面，搅拌均匀后投入流延机里，经过80℃塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.45mm的转光EVA胶膜。
实施例2
一种太阳能电池封装胶膜，含有EVA、交联剂、紫外光调节材料、偶联剂、紫外光转化材料，所述太阳能电池封装胶膜中交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，其质量为EVA质量的0.5％，所述紫外光调节材料为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，其质量为EVA质量的0.2％，所述紫外光转化材料为4,8-二甲基-7-羧基香豆素，其质量为EVA质量的0.1％，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其质量为EVA质量的0.3％。将各类助剂用乙醇溶解后喷涂于EVA树脂表面，搅拌均匀后投入流延机里，经过80℃塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.45mm的转光EVA胶膜。
实施例3
一种太阳能电池封装胶膜，含有EVA、交联剂、紫外光调节材料、偶联剂、紫外光转化材料，所述太阳能电池封装胶膜中交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，其质量为EVA质量的0.5％，所述紫外光调节材料为间苯二酚单苯甲酸酯，其质量为EVA质量的0.2％，所述紫外光转化材料为1-苯基-2,2-双(苯并咪唑-2-基)乙烯，其质量为EVA质量的0.1％，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其质量为EVA质量的0.3％。将各类助剂用乙醇溶解后喷涂于EVA树脂表面，搅拌均匀后投入流延机里，经过80℃塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.45mm的转光EVA胶膜。
对比例1
一种太阳能电池封装胶膜，含有EVA、交联剂、偶联剂，所述太阳能电池封装胶膜中交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，其质量为EVA质量的0.5％，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其质量为EVA质量的0.3％。将各类助剂用乙醇溶解后喷涂于EVA树脂表面，搅拌均匀后投入流延机里，经过80℃塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.45mm的转光EVA胶膜。
对比例2
一种太阳能电池封装胶膜，含有EVA、交联剂、紫外光调节材料、偶联剂，所述太阳能电池封装胶膜中交联剂为叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，其质量为EVA质量的0.5％，所述紫外光调节材料为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，其质量为EVA质量的0.2％，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其质量为EVA质量的0.3％。将各类助剂用乙醇溶解后喷涂于EVA树脂表面，搅拌均匀后投入流延机里，经过80℃塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.45mm的转光EVA胶膜。
经过各项测试，实施例1～实施例3与对比例1～对比例2生产得到太阳能电池封装胶膜的技术性能参数如下：
由上表可知：在其它技术参数完全一致的条件下，比较实施例1～实施3封装胶膜的剥紫外老化黄变值显著小于对比例1～对比例2封装胶膜制备的紫外老化数据。可见EVA、交联剂、紫外光调节材料、偶联剂、紫外光转化材料的共同作用对胶膜的抗紫外耐久性的提高有显著影响。
效果评价及性能检测
目前光伏市场上EVA胶膜在组件的老化测试中，紫外光老化测试要求为60kW·h/m2，最严格的测试条件为120kW·h/m2，本发明抗紫外EVA封装胶膜则是开发测试条件240kW·h/m2光照强度下，技术指标达到：黄变指数小于5，透光率≥90％；交联度达到70％-90％；与玻璃剥离强度≥80N/cm；能够用于海边及沙漠等强紫外光照射区域的封装胶膜，保证组件的长期可靠性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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条例进行多种变化、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)
1.一种抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，交联剂、偶联剂、紫外光调节材料和紫外光转化材料；交联剂的重量比例为0.05～1％之间，偶联剂的重量比例为0.01～1％之间，紫外光抑制材料和紫外光转化材料的重量比例为0.8-1.2之间，使得将紫外光波长和含量控制在一定范围内，有效地控制紫外光转化材料由于紫外光的分解；还可以通过改变紫外光调节材料的含量，来改变允许发射的光的波长范围。
2.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光调节材料主要吸收波长280-340nm范围内的紫外光。
3.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光调节材料使用二苯甲酮型、脂环族环氧化物、丙烯酸异冰片酯、间苯二酚单苯甲酸酯、苯并三唑型、水杨酸型和对苯二酚型的紫外光辐射吸收剂的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光调节材料的量不小于5％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，并且不大于25％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量。
5.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光转化材料是吸收320-400nm波长区域的紫外光并发射400-480nm范围内的光的材料。
6.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光转化材料的是二氨基芪型、4,8-二甲基-7-羧基香豆素、咪唑型、噻唑型、酮、苯乙酮、二苯甲酮及其衍生物、机硅烷、潜在磺酸、三芳基锍盐的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述紫外光转化材料的量不小于4％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量，且通常不大于30％乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂重量。
8.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯、2，5-二叔丁基过氧化-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、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上的混合。
9.根据权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜，其特征在于：所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
10.使用权利要求1所述的抗紫外EVA封装胶膜的制备的光伏组件，其特征在于：包括玻璃层，抗紫外EVA封装胶膜层、太阳能电池片和光伏背板，太阳能电池片通过上下表面铺设的抗紫外EVA封装胶膜层固定在玻璃层和光伏背板之间。
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| CN202410248145.7A CN118048113A (zh) | 2024-03-05 | 2024-03-05 | 一种抗紫外eva封装胶膜及光伏组件 |
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2024
- 2024-03-05 CN CN202410248145.7A patent/CN118048113A/zh active Pending
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