一種抗pid的太陽能電池組件封裝膠膜及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜及其制備方法，抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其原料包括如下組分：乙烯-醋酸乙烯酯樹脂100份，過氧化物類交聯劑0.4～2.0份，增粘劑0.1～1.5份，抗氧劑0.01～1.0份，改性劑0.05～1.0份，所述份數為質量份數；其中，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中的醋酸乙烯酯的質量含量為20%～40%。本發明太陽能電池組件封裝膠膜，具有很好的抗水解性和絕緣性，可有效降低組件PID現象的發生，完全滿足太陽能電池組件封裝材料的要求。
【專利說明】一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能作為一種可再生的綠色能源已逐漸在全球范圍內得到迅速的發展。太陽能光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的技術，太陽能電池經過串聯后使用玻璃、封裝材料和背板將電池片保護起來，最后打硅膠，使用鋁邊框對其進行封裝，形成大面積的光伏組件。
[0003]PIDCPotential induced degradation)最早是 Sunpower 在 2005 年發現的。組件長期在高電壓作用下使得玻璃、封裝材料之間存在漏電流，大量電荷聚集在電池片表面，使得電池表面的鈍化效果惡化，導致填充因子FF、短路電流密度Jsc、電池片的開路電壓Voc降低，使組件性能低于設計標準。2010年，NREL和Solon證實了無論組件采用何種技術的P型晶硅電池片，組件在負偏壓下都有PID的風險。在過去的幾十年里，由于系統偏壓而引起組件功率大幅衰減，有的衰減甚至超過50%，而從組件外觀上卻看不到任何缺陷。所謂PID測試為將組件連接到1000伏特的電壓上，在一定的溫度和濕度條件下，連續通電一定的時間，最后監測組件的前后功率的衰減和電致發光EL。
[0004]關于造成PID測試不滿足要求的原因，現在比較一致的認識如下:外部可能的原因:在高溫、潮濕和由于光伏逆變器陣列接地方式引起的光伏組件嚴重的腐蝕和衰退；內部可能的原因:系統、組件和電池片三個方面可以引起PID現象。組件在高溫高濕情況及強電壓作用下，封裝材料EVA水解產生的醋酸根可與玻璃中產生的K+、Na+、Ca2+等形成電解液，電解液中陽離子在外加電場的作用下富集到電池片表面形成的反向電位差導致PID現象產生。因此，采用抗水解和絕緣性能好的封裝材料是防止PID發生的有效途徑之一。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜及其制備方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:
[0007]一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其原料包括如下組分:乙烯-醋酸乙烯酯樹脂100份，過氧化物類交聯劑0.4~2.0份，增粘劑0.1~1.5份，抗氧劑0.01~1.0份，改性劑0.05~1.0份，所述份數為質量份數；其中，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中的醋酸乙
烯酯的質量含量為20%~40%。
[0008] 申請人:經研究發現:乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中醋酸乙烯酯含量過多會增強樹脂極性，降低產品電絕緣性能，過少則乙烯-醋酸乙烯酯樹脂熔點提高，透光性、柔軟性變差，不利于加工。乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中的醋酸乙烯酯含量優選為25%~30%。
[0009] 申請人:經研究發現:上述各原料組分之間產生了意想不到的協同效應，可有效防止PID的發生。
[0010]所述改性劑為聚異戊二烯、聚丁烯、聚1，2-丁二烯、馬來酸酐改性低分子量1，2-聚丁二烯或聚丁二烯苯乙烯共聚物中一種或兩種以上任意配比的混合物。所述改性劑的數均分子量為1000~5000。
[0011]聚合物中的空間電荷是由于電荷陷入聚合物的陷阱中形成的。 申請人:經研究發現:添加上述改性劑能破壞EVA規整結構，改變其中的陷阱能級分布，從而改變其中的空間電荷分布，降低電子遷移率，提高EVA膠膜的電絕緣性；同時，上述改性劑能有效抑制醋酸與玻璃表面析出的堿反應產生可以自由移動的K+、Na+、Ca2+等，使得本發明EVA膠膜具有很好的抗水解性。
[0012]上述抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其原料優選包括如下組分:乙烯-醋酸乙烯酯樹脂100份，過氧化物類交聯劑0.8~1.5份，增粘劑0.2~1.0份，抗氧劑0.01~
0.5份，改性劑0.05~0.5份，所述份數為質量份數。這樣可進一步提高封裝膠膜的抗PID性能、電絕緣性和抗水解性。
[0013]所述交聯劑優選為2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯或1，1-(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷中一種或兩種以上任意配比的混合物。這樣在保證產品PID性能的同時，能進一步提高產品的力學性能。
[0014]所述增粘劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙酸氧基硅烷或乙烯基二(2~甲氧基乙氧基)硅烷中一種或兩種以上任意配比的混合物。這樣可進一步提高增粘劑與其他組分的協同效應。
[0015]所述抗氧劑為三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、四(2，4- 二叔丁基苯基-4，4’ -聯苯基)雙磷酸酯、β - (4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中一種或兩種以上任意配比的混合物。這樣不僅可保證產品的抗氧化效果，而且可進一步提聞抗氧劑與其他組分的協同效應。
[0016]此外，上述封裝膠膜的原料組分還可以包含常規的助劑，如紫外線吸收劑、光穩定劑、增塑劑、顏料等，常用助劑的用量可參照現有技術，或根據實際情況的要求來進行調整。
[0017]上述抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜制備方法，包括順序相接的如下步驟:
[0018](I)將5.0~30.0%的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂與抗氧劑、改性劑混煉后造粒；
[0019](2)步驟(1)所得的粒子與剩余的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、過氧化物類交聯劑、增粘劑制成混合料；
[0020](3)將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，即得。
[0021] 申請人:經研究發現:采用上述分步制備，可使所得產品的性能達到最佳，步驟(1)中優選先添加5.0~30.0%的EVA樹脂，當添加比例小于上述范圍時，EVA樹脂與抗氧劑、改性劑不能獲得很好的混合效果，而且經過二次加工的樹脂含量會降低，破壞EVA規整結構的作用不大；當添加比例大于上述范圍時，經過二次加工的樹脂含量過高，EVA規整結構破壞程度過大，會損害膠膜的其他性能，而且加工生產的成本也會提高。
[0022]上述步驟(1)中混煉造粒可采用現有技術中的螺桿擠出機，包括用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機或者星型螺桿擠出機進行熔融共混，加熱溫度為60~200°C，優選60~200 0C，擠出速度50~600rpm，優選300-350，然后將混合料輸送至切粒設備，最后風干處理成型。[0023]本發明未特別說明的技術均為現有技術。
[0024]本發明太陽能電池組件封裝膠膜，具有很好的抗水解性和絕緣性，可有效降低組件PID現象的發生，完全滿足太陽能電池組件封裝材料的要求。
【具體實施方式】
[0025]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0026]實施例1:
[0027]以質量份數計，將20份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂(美國杜邦公司生產，商品名:PV1300z)、0.25份β - (4-羥基苯基_3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.3份馬來酸酐改性低分子量1，2-聚丁二烯(美國沙多瑪公司生產，商品名:RIC0N130 (數均分子量2500))在密煉機中混合，將混合好的材料置于雙螺桿擠出機，溫度控制在120~140°C，在300~350rpm轉速下熔融擠出，擠出物經過切粒、風干即得粒子；將混煉造粒得到的粒子與80份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂、1.0份叔丁基過氧化碳酸_2_乙基己酯、0.6份乙烯基三乙氧基硅烷混合，制成混合料；將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，收卷，得到成品EVA膠膜。
[0028]實施例2:
[0029]以質量份數計，將8份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂(美國杜邦公司生產，商品名:PV1300z)、0.1份三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、0.2份馬來酸酐改性低分子量1，2-聚丁二烯(美國沙多瑪公司生產，商品名:RIC0N130 (數均分子量2500))在密煉機中混合，將混合好的材料置于雙`螺桿擠出機，溫度控制在120~140°C，在300~350rpm轉速下熔融擠出，擠出物經過切粒、風干即得粒子；將混煉造粒得到的粒子與92份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂、1.25份1，1-(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷、0.4份乙烯基三乙酰氧基硅烷混合，制成混合料；將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，收卷，得到成品EVA膠膜。
[0030]實施例3:
[0031]以質量份數計，將30份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂(美國杜邦公司生產，商品名:PV1300z)、0.1份四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份聚異戊二烯(濮陽林氏化學新材料股份有限公司生產，商品名:IR_550 (數均分子量4700))在密煉機中混合，將混合好的材料置于雙螺桿擠出機，溫度控制在120~140°C，在300~350rpm轉速下熔融擠出，擠出物經過切粒、風干即得粒子；將混煉造粒得到的粒子與70份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂、1.1份叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯、0.6份乙烯基三乙氧基硅烷混合，制成混合料；將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，收卷，得到成品EVA膠膜。
[0032]實施例4:
[0033]以質量份數計，將10份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂(美國杜邦公司生產，商品名:PV1300z)、0.2份β - (4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.3份聚1,2-丁二烯(吉化公司生產，商品名:JH1300 (數均分子量1300))在密煉機中混合，將混合好的材料置于雙螺桿擠出機，溫度控制在120~140°C，在300~350rpm轉速下熔融擠出，擠出物經過切粒、風干即得粒子；將混煉造粒得到的粒子與90份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂、1.5份2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、0.5份gamma-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，制成混合料；將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，收卷，得到成品EVA膠膜。
[0034]比較例1:
[0035]以質量份數計，將100份醋酸乙烯酯含量為28%的EVA樹脂(美國杜邦公司生產，商品名:?￥130(^)、1.5份2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、0.5份(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.2份β - (4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.3份聚1，2- 丁二烯(吉化公司生產，商品名:JH1300 (數均分子量1300))在密煉機中混合，將混合好的材料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，收卷，得到成品EVA膠膜。
[0036]表1列出了實施例1~4、比較例I及市售產品的性能評價,表1中，市售產品I為市場上購得EVA膠膜(PHOTOCAP'8'1 15585P HLT?);市售產品2為市場上購得EVA膠膜(EVASKY?);市售產品3為市場上購得EVA膠膜(F806P)。
[0037]表1各例中封裝膠膜的性能評價
[0038]
【權利要求】
1.一種抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:其原料包括如下組分:乙烯-醋酸乙烯酯樹脂100份，過氧化物類交聯劑0.4~2.0份，增粘劑0.1~1.5份，抗氧劑0.01~1.0份，改性劑0.05~1.0份，所述份數為質量份數；其中，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中的醋酸乙烯酯的質量含量為20%~40% ； 所述改性劑為聚異戊二烯、聚丁烯、聚1，2-丁二烯、馬來酸酐改性低分子量1，2_聚丁二烯或聚丁二烯苯乙烯共聚物中一種或兩種以上任意配比的混合物。
2.如權利要求1所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:所述改性劑的數均分子量為1000~5000。
3.如權利要求1或2所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:其原料包括如下組分:乙烯-醋酸乙烯酯樹脂100份，過氧化物類交聯劑0.8~1.5份，增粘劑0.2~1.0份，抗氧劑0.01~0.5份，改性劑0.05~0.5份，所述份數為質量份數。
4.如權利要求1或2所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:所述乙烯-醋酸乙烯酯樹脂中的醋酸乙烯酯含量為25%~30%。
5.如權利要求1或2所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:所述交聯劑為2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯或1，1-(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷中一種或兩種以上任意配比的混合物。
6.如權利要求1或2所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:所述增粘劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中一種或兩種以上任意配比的混合物。
7.如權利要求1或2所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜，其特征在于:所述抗氧劑為三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、四(2，4- 二叔丁基苯基-4，4’ -聯苯基)雙磷酸酯、β - (4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中一種或兩種以上任意配比的混合物。
8.—種權利要求1-7任意一項所述的抗PID的太陽能電池組件封裝膠膜制備方法，其特征在于:包括順序相接的如下步驟: (1)將5.0~30.0%的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂與抗氧劑、改性劑混煉后造粒； (2)步驟(1)所得的粒子與剩余的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、過氧化物類交聯劑、增粘劑制成混合料； (3)將混合料通過擠出機熔融，從模頭擠出成薄膜狀，經過壓輥壓花，冷卻定型，即得。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于:步驟(1)中混煉溫度為60~200°C，擠出速度 50 ~600rpm。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于:步驟(1)中混煉溫度為120~140°C，擠出速度 300 ~350rpm。
【文檔編號】C09J7/00GK103756581SQ201410020427
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】祝麗娟, 周徐, 李平, 張蒙蒙 申請人:南京紅寶麗新材料有限公司