一種太陽能封裝電池eva薄膜表面納米涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，按照質(zhì)量百分比由以下組分組成：碳納米管15～20%，納米二氧化硅5～15%，脂肪醇聚氧乙烯醚3～15%，硅烷偶聯(lián)劑3～5%，丙二醇丁醚3～5%，余量是有機(jī)溶劑10～30%，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1︰1至3︰1，其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。該EVA薄膜表面納米涂料形成的涂層覆蓋的薄膜能夠具有導(dǎo)電性、低黃化率、同時(shí)提高了電池組的光電轉(zhuǎn)換率，以及一種工藝簡單、操作方便，能高效的使碳納米管和二氧化硅納米管均勻分散并固定在EVA薄膜表面的制備方法。
【專利說明】—種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，屬于有機(jī)化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球氣候變暖、人類生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源短缺的形勢下，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略被世界各國接受。太陽能具有清潔性、安全性、資源充足性等優(yōu)點(diǎn)，是二十一世紀(jì)最重要的新能源之一，受到各國政府的重視和支持。近幾年光伏市場急劇擴(kuò)大，光伏產(chǎn)品供不應(yīng)求。
[0003]目前，在太陽能電池在生產(chǎn)過程中，需要對電池片進(jìn)行封裝。封裝材料的性質(zhì)將在很大程度上決定太陽能電池組件的性能和壽命。良好的封裝材料必須具有高交聯(lián)度(或低收縮率)、高剝離強(qiáng)度、低黃化率(或高可見光透光率)。
[0004]EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)是一種熱塑性高分子材料，是線性分子結(jié)構(gòu)的高聚物。EVA由乙烯和乙烯基醋酸酯在高溫高壓下共聚而成。通過調(diào)節(jié)乙烯和乙烯基醋酸酯兩者比例可得到不同透明度、柔軟度及堅(jiān)韌度的EVA膠膜。加入交聯(lián)劑后，EVA膠膜在封裝電池片的同時(shí)發(fā)生交聯(lián)固化，從而消除熱脹冷縮現(xiàn)象，提高耐熱性。由于EVA膠膜具有低收縮率、高透光率、高剝離強(qiáng)度、優(yōu)異的耐候性和加工性等特定，目前已經(jīng)成為最常用的一種封裝材料，在EVA薄膜用于電器、電子產(chǎn)品等包裝時(shí)，則要求薄膜具有一定的防靜電性能。
[0005]為了使EVA膠膜具有低黃化率，提高EVA膠膜對可見光的高透光率，從而提高電池組的光電轉(zhuǎn)化率，通常采用三種方法:第一種，加入紫外光吸收劑和光穩(wěn)定劑，雖然屏蔽了紫外線，但由于吸收紫外線的能量轉(zhuǎn)化為熱能，促使了 EVA膠膜的老化加速；第二種，加入抗氧化劑，消除膠膜在使用過程中由過量的交聯(lián)劑所產(chǎn)生的活性自由基，因該類自由基將使紫外光吸收劑或(和)光穩(wěn)定劑生成帶生色團(tuán)的新化合物，從而導(dǎo)致黃化；第三種，在薄膜中添加紅外線反射作用的納米顆粒，然而在屏蔽了紅外線的同時(shí)，存在可見光部分減弱的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:提出一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，該涂料所形成的涂層形成的涂層，覆蓋在薄膜表面，能夠具有導(dǎo)電性、低黃化率、同時(shí)提高了電池組的光電轉(zhuǎn)換率，以及一種工藝簡單、操作方便，能高效的使碳納米管和二氧化硅納米管均勻分散并固定在EVA薄膜表面的制備方法。
[0007]為了解決上述其中一個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，按照質(zhì)量百分比由以下組分組成:碳納米管10~20%，納米二氧化硅5~15%，脂肪醇聚氧乙烯醚3~15%，硅烷偶聯(lián)劑3~5%，丙二醇丁醚3~5%，余量是有機(jī)溶劑，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1至3: 1，其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。
[0008]為了使該EVA薄 膜表面納米涂料的導(dǎo)電性好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述碳納米管的質(zhì)量百分比為15~20%。
[0009]為了使該EVA薄膜表面納米涂料的黃化率低、透光性好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述納米二氧化硅的質(zhì)量百分比為10~12%。
[0010]為了使該EVA薄膜表面納米涂料分散性更好、粘合性更好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2: I。
[0011]為了使該EVA薄膜表面納米涂料穩(wěn)定性更好，所述有機(jī)溶劑選自乙醇、丙醇或異丙醇的一種。
[0012]本發(fā)明為解決上述另一個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法的制備方法，包括以下步驟:
A.配料:稱取原料，所述EVA薄膜表面納米涂料按照質(zhì)量百分比由以下組成組成:碳納米管10~20%，納米二氧化硅5~15%，脂肪醇聚氧乙烯醚3~15%，硅烷偶聯(lián)劑3~5%，丙二醇丁醚3~5%，有機(jī)溶劑10~30%，余量是水，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1至3:1;其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑；
B.混合:加入碳納米管、納米二氧化硅、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶聯(lián)劑、丙二醇丁醚、有機(jī)溶劑和水，充分混合、攪拌形成懸浮液； C.分散:室溫下將上述懸浮液送進(jìn)高剪切分散機(jī)對進(jìn)行分散得到分散液；
D.涂覆:將上述分散液于20~40°C下超聲振蕩20~30分鐘并稀釋2~4倍涂覆到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0013]E.熱壓:對EVA薄膜表面表面附有的納米涂層進(jìn)行熱壓處理。
[0014]為了使該EVA薄膜表面納米涂料的導(dǎo)電性好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述碳納米管的質(zhì)量百分比為15~20%。
[0015]為了使該EVA薄膜表面納米涂料的黃化率低、透光性好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述納米二氧化硅的質(zhì)量百分比為10~12%。
[0016]為了使該EVA薄膜表面納米涂料分散性更好、粘合性更好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2: I。
[0017]為了使該EVA薄膜表面納米涂料穩(wěn)定性更好，所述有機(jī)溶劑選自乙醇、丙醇或異丙醇的一種。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明的EVA薄膜表面納米涂料的成分中包含碳納米管，相比傳統(tǒng)的制作工藝是向薄膜中添加大量的碳黑等導(dǎo)電劑，本工藝簡單，即可獲得具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。
[0019](2)本發(fā)明的EVA薄膜表面納米涂料使用納米二氧化硅，該涂料形成的涂層覆蓋在薄膜表面，當(dāng)輻射線作用于薄膜后，透明薄膜等離子體共振波長遠(yuǎn)小于入射波長，使入射波長在紅外區(qū)無透過，成高反射，同時(shí)對紫外光和紅外線的屏蔽較高，而且使得可見光的透過率高，可以解決的薄膜易黃化問題，并且提高了電池組的光電轉(zhuǎn)換率。
[0020](3)本發(fā)明的EVA薄膜表面納米涂料選用適量的脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，選用適量的硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，選用適量的丙二醇丁醚作為成膜助劑，可以使涂料分散性好、粘合性好、穩(wěn)定性高。
[0021](4)本發(fā)明的EVA薄膜表面納米涂料制備方法先將碳納米管、納米二氧化硅、月旨肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶聯(lián)劑、丙二醇丁醚、有機(jī)溶劑和水，進(jìn)行充分混合、攪拌形成懸浮液；再將上述懸浮液送進(jìn)高剪切分散機(jī)對進(jìn)行分散得到分散液；最后將上述分散液涂覆到EVA薄膜表面后干燥、固化，工藝簡單、操作簡便，可以使碳納米管和二氧化硅納米管均勻分散并固定在EVA薄膜表面，同時(shí)保證了涂料分散性好、粘合性好、穩(wěn)定性高。
[0022](5)本發(fā)明的EVA薄膜表面納米涂料制備方法采用高剪切分散機(jī)進(jìn)行分散，高剪切分散機(jī)的核心部件是定子/轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng)帶來強(qiáng)勁的動(dòng)能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械剪切、液力剪切、離心擠壓、液層磨擦、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，使不相溶的液相在相應(yīng)成熟工藝的條件下，瞬間均勻精細(xì)地分散，經(jīng)過高頻的循環(huán)往復(fù)，最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品，與三輥機(jī)、球磨機(jī)、砂磨機(jī)相比，高剪切分散機(jī)具有效率高、能耗低。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管15g
納米二氧化硅5g
脂肪醇聚氧乙烯醚3g
硅烷偶聯(lián)劑3g
丙二醇丁醚3g
無水乙醇71g ；`
其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。
[0024]本實(shí)施例的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，包括以下具體步驟:
A.配料:按照上述配方用量稱取適量的碳納米管，納米二氧化硅，脂肪醇聚氧乙烯醚，硅烷偶聯(lián)劑，丙二醇丁醚，乙醇，水，其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑；
B.混合:加入碳納米管、納米二氧化硅、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶聯(lián)劑、丙二醇丁醚、有機(jī)溶劑和水，充分混合、攪拌形成懸浮液；
C.分散:室溫下將上述懸浮液送進(jìn)高剪切分散機(jī)對進(jìn)行分散得到分散液；
D.涂覆:將上述分散液于20~40°C下超聲振蕩20分鐘并稀釋4倍涂覆到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0025]E.熱壓:對EVA薄膜表面表面附有的納米涂層進(jìn)行熱壓處理。
[0026]實(shí)施例2
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于:
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管20g
納米二氧化硅12g
脂肪醇聚氧乙烯醚IOg硅烷偶聯(lián)劑3g
丙二醇丁醚4g
丙醇50g ；
本實(shí)施例的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法的的其余部分與實(shí)施例I相同，不同之處在于:步驟D是將分散液于20~40°C下超聲振蕩30分鐘并稀釋2倍涂覆到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0027] 實(shí)施例3
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于:
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管19g
納米二氧化硅15g
脂肪醇聚氧乙烯醚IOg
硅烷偶聯(lián)劑5g
丙二醇丁醚5g
異丙醇46g ；
實(shí)施例4
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于:
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管18g
納米二氧化硅14g
脂肪醇聚氧乙烯醚Sg
硅烷偶聯(lián)劑4g
丙二醇丁醚4g
無水乙醇41 g ；
實(shí)施例5
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于:
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管18g
納米二氧化硅IOg
脂肪醇聚氧乙烯醚9g
硅烷偶聯(lián)劑6g
丙二醇丁醚4g
異丙醇63g ；
本發(fā)明的不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
[0028](對比例I)
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管15g
脂肪醇聚氧乙烯醚3g硅烷偶聯(lián)劑3g
丙二醇丁醚3g
無水乙醇76g ；
其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。
[0029]本實(shí)施例的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0030](對比例2)
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管15g
納米二氧化硅5g
自由烷基酚聚氧乙烯醚3g
羧甲基纖維素3g
丙二醇丁醚3g
無水乙醇71g ；
其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。
[0031]本實(shí)施例的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0032](對比例3)
本實(shí)施例的EVA薄膜表面納米涂料，由以下組分組成:
碳納米管15g
納米二氧化硅5g
脂肪醇聚氧乙烯醚IOg
硅烷偶聯(lián)劑3g
丙二醇丁醚3g
無水乙醇64g ；
其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑。
[0033]本實(shí)施例的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0034]將上述各實(shí)施例和對比例的涂料形成的涂層覆蓋在薄膜表面，所得到EVA膠膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)通過以下方法測定:
1、耐紫外線輻射性能
測試樣本為0.5mm的膠膜多片。紫外輻射老化測試方法為國際電工委員會(huì)IEC61345標(biāo)準(zhǔn)，測試條件為:溫度60±5°C，波長200~400nm，輻照強(qiáng)度15KW.h/m2。透光率測定按GB/T2410標(biāo)準(zhǔn)，其透光保持率=(輻照后樣本平均透光率/輻照前樣本平均透光率)X 100%。黃變指數(shù)按照GB2409-80進(jìn)行分析。
[0035]2、耐濕熱老化性能
耐濕熱老化測試方法按GB/T2423.3標(biāo)準(zhǔn)，測試條件為:溫度85°C，相對濕度85%，時(shí)間2000h。透光率測定按GB/T2410標(biāo)準(zhǔn)，其透光保持率=(輻照后樣本平均透光率/輻照前樣本平均透光率)X 100%。黃變指數(shù)按照GB2409-80進(jìn)行分析。[0036]3、光電轉(zhuǎn)換效率
用實(shí)施例和對比例所得EVA膠膜分別封裝單晶硅太陽能電池組，據(jù)此測試光電轉(zhuǎn)換效率。
[0037]4、電導(dǎo)率
用實(shí)施例和對比例所得EVA薄膜制備的四探針電導(dǎo)率測量:
將所述樣品砂磨和拋光，并施加四個(gè)包含銀導(dǎo)電膏的電極。通過使用連接于Jandel通用探針的Keithley Instruments 610C固態(tài)靜電計(jì)的四探針電導(dǎo)率測量方法,測量所述樣品的電導(dǎo)率。
[0038]上述測試結(jié)果如下表所示:
表1各實(shí)施例和對比例的樣品的試驗(yàn)結(jié)果
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&mm黃費(fèi)權(quán)數(shù)透__黃變播穀I
92 2%I) 2S4 7%O 217:5%4SS
92 7%0 293 4%0 2I? 9%4?5
92 6%0 293 5%0 2+17 7%475
g30 293 8%0 217 7%465
Slili 324%0 292 8%0 217 8%| 468
紙倒 I 腿0 581%0 5 1Λ%I I 5
3*J1fcP2: ^2%η 3.52%0 3.12%I 105
h3%CMS3%0-1 13%I 56
對比例I與各實(shí)施例進(jìn)行對比可知，對比例I中沒有納米二氧化硅這個(gè)組分，結(jié)果EVA薄膜的電導(dǎo)率為1.5，沒有導(dǎo)電性能。
[0039]對比例2與各實(shí)施例進(jìn)行對比可知，選用自由烷基酚聚氧乙烯醚替代脂肪醇聚氧乙烯醚作為粘合劑，選用羧甲基纖維素替代硅烷偶聯(lián)劑作為粘合劑，然而薄膜的的透光保持率和光電轉(zhuǎn)換率都很低，而采用脂肪醇聚氧乙烯醚和硅烷偶聯(lián)劑的實(shí)施例1至5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想。
[0040]對比例3與各實(shí)施例進(jìn)行對比可知，選用脂肪醇聚氧乙烯醚和硅烷偶聯(lián)劑的比例為10:3，透光保持率、光電轉(zhuǎn)換率及其電導(dǎo)率結(jié)果都不好，而實(shí)施例1至5的透光保持率、光電轉(zhuǎn)換率及其電導(dǎo)率結(jié)果明顯優(yōu)于對比例3，顯示了配方的優(yōu)異性。
[0041]本發(fā)明的太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料及其制備方法不局限于上述各實(shí)施例，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: A.配料:稱取原料，所述EVA薄膜表面納米涂料按照質(zhì)量百分比由以下組成組成:碳納米管10~20%，納米二氧化硅5~15%，脂肪醇聚氧乙烯醚3~15%，硅烷偶聯(lián)劑3~5%，丙二醇丁醚3~5%，余量是有機(jī)溶劑10~30%，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1至3: I ;其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚作為分散劑，所述硅烷偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑，所述丙二醇丁醚作為成膜助劑； B.混合:加入碳納米管、納米二氧化硅、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶聯(lián)劑、丙二醇丁醚、有機(jī)溶劑和水，充分混合、攪拌形成懸浮液； C.分散:室溫下將上述懸浮液送進(jìn)高剪切分散機(jī)對進(jìn)行分散得到分散液； D.涂覆:將上述分散液于20~40°C下超聲振蕩20~30分鐘并稀釋2~4倍涂覆到EVA薄膜表面后干燥、固化； E.熱壓:對EVA薄膜表面表面附有的納米涂層進(jìn)行熱壓處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，其特征在于:所述碳納米管的質(zhì)量百分比為15~20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，其特征在于:所述納米二氧化硅的質(zhì)量百分比為10~12%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，其特征在于:所述脂肪醇聚氧乙烯醚與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2: I。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能封裝電池EVA薄膜表面納米涂料的制備方法，其特征在于:所述有機(jī)溶劑選自乙醇、丙醇或異丙醇的一種。
【文檔編號(hào)】C08L23/08GK103571248SQ201310530061
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】顧正忠, 陳忠斌 申請人:蘇州泰科尼光伏材料有限公司