專利名稱：一種能簡化太陽能電池封裝結構的eva膠膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種能簡化太陽能電池封裝結構的EVA膠膜，該膠膜主要用在太陽 能電池元件與背板材料之間，用于太陽能電池組件封裝領域。
背景技術：
太陽能是一種綠色無污染且取之不盡的能源，目前主要是利用太陽能電池板將其 轉(zhuǎn)換成電能，然后再將其用作其它用途，如路燈、熱水器、電動汽車等。由于太陽能電池一般 用于室外，所處環(huán)境比較惡劣，因此需要將其保護起來，常用玻璃板(前板)、封裝膠膜和背 板將其封裝起來。其中所用的玻璃板(前板)主要為低鐵燧石鋼化玻璃，它位于太陽能電 池元件的上面，具有高透光率及優(yōu)異的耐候性。其中，膠膜的作用是將前板和背板連接起來，并封裝太陽能電池組件。封裝膠膜應 用最多的是EVA膠膜，一般是采用兩片相同的EVA膠膜將太陽能電池元件夾在中間。該膠 膜在太陽能電池組件層壓的過程中交聯(lián)，將玻璃板(前板)和背板材料連接起來，同時將太 陽能電池元件封裝起來。在整個太陽能電池組件中耐候性最差的就是這兩層EVA膠膜，在 太陽能電池的使用過程中，往往是因為EVA的老化導致太陽能電池的損壞。對于太陽能電 池元件下面、背板材料上面的那一層膠膜來說，其實并不需要很高的透光率，只需要能與上 層EVA膠膜、背板材料有較好的粘接性能，同時具有優(yōu)異的耐候性即可。目前大多數(shù)太陽能 電池廠商為了簡化工藝，采用的就一般是與上層相同的EVA膠膜，而太陽能組件中采用越 多的EVA膠片就會使太陽能電池的使用壽命越低。背板材料一般為多層復合膜片，用得最多的是杜邦的TPT結構，其中T是指聚氟乙 烯(PVF)、P是指聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，PVF與PET之間用聚氨酯、丙烯酸或環(huán)氧類 膠粘劑粘接。由于PVF僅為少數(shù)幾家公司掌握生產(chǎn)技術，供應壟斷，產(chǎn)能有限，且其本身成 本也非常高，因此其價格很高。為了降低背板成本，最外層的PVF層可以用其它的含氟聚合 物替代，朝向太陽能電池片的PVF層可以由耐候性差一點的材料替代，如3M公司用改性的 聚烯烴層替代了 PVF層，國內(nèi)也出現(xiàn)了如帆度、海優(yōu)威等公司用聚烯烴層取代朝向電池片 的含氟層。由于采用聚烯烴取代PVF層，因此其對太陽光的反射不如PVF，會降低太陽能電 池元件對太陽光的利用率。中國專利(申請?zhí)枮?00810175302. 7)提到一種太陽能復合背膜，由以下五層組 成含氟層、膠粘劑層、聚酯層、膠粘劑層、0. 2-lmm厚的EVA層，其中的EVA在太陽能組件 制備過程中交聯(lián)也具有封裝電池片的功能，但一方面沒有添加二氧化鈦，電池片對太陽光 的利用率降低，與聚酯層粘接性能較差，需要使用膠粘劑，同時其雖然可以減少一層封裝用 EVA膠膜，但也增加了背膜中的EVA厚度，實質(zhì)上并沒有簡化太陽能電池的封裝結構。中國專利(申請?zhí)枮?00910054994. 4)提到一種減少粘接層的四層結構太陽能背 板，由以下四層組成含氟層、膠粘劑層、聚酯層、聚烯烴層。其中聚烯烴層也加入了二氧化 鈦，但其沒有交聯(lián)，粘接效果較差，只能作為背板材料中的一層，其封裝工藝仍較復雜，且其 性能并不能完全達到要求。
如圖1所示，為現(xiàn)有技術的太陽能電池組件的結構圖，其結構從上到下依次包括 低鐵燧石鋼化玻璃層1，普通EVA封裝膠膜層2，電池組件層3，普通EVA封裝膠膜層4，含氟 聚合物層5，膠粘劑層層6，聚酯層7，膠粘劑層8以及含氟聚合物層9。因此，在保持太陽能電池元件封裝質(zhì)量的前提下，本領域技術人員急需一種能部 分取代聚氟乙烯，同時能簡化太陽能電池封裝工藝，價格便宜的封裝材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述封裝材料的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種新的能替代面向電池 片的聚氟乙烯層、同時還具有封裝太陽能電池片功能、與聚酯層相連不需要使用膠粘劑的 EVA膠膜。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案根據(jù)本發(fā)明提出的一種能簡化太陽能電池封裝結構的EVA膠膜，其主要由以下重 量份配比的原料制成其中，原料的重量份配比如下乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)100份交聯(lián)劑0.5-1份相容劑0.5-5份抗氧劑0.5-1份光穩(wěn)定劑0.05-1份二氧化鈦1-10份增粘劑0.5-1. 5 份;將乙烯醋酸乙烯酯共聚物同其它助劑經(jīng)過混料、熔融擠出、流延成膜，最后收卷制
得成品。借由上述技術方案，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明的EVA膠膜中添加了相容劑，使這種膠膜與太陽能背板中聚酯層有較好的 粘接性能，而不需要使用膠粘劑；添加了二氧化鈦，使EVA膠膜具有較高的白度，能增強膜 片對太陽光的反射，提高太陽能電池元件的光電轉(zhuǎn)換效率，同時二氧化鈦替代了有機紫外 吸收劑，使膜片具有更好的抗紫外和老化性能。本發(fā)明可用于太陽能電池片和背板材料之間，與太陽能背板中的聚酯層有較好的 粘接力，而不需要使用膠粘劑，因此能減少背板材料的層數(shù)，簡化太陽能電池的封裝結構， 能大幅度降低太陽能電池組件的成本，另外由于添加了二氧化鈦，使膠膜對太陽光有較好 的反射作用，能提高太陽光的利用效率，從而有利于提高太陽能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，因 此有利于太陽能電池的推廣與發(fā)展。


圖1為現(xiàn)有技術的太陽能電池組件的結構圖。圖2為采用本發(fā)明中的EVA膠膜后太陽能電池組件的結構圖。
具體實施例方式為了更好的說明本發(fā)明中的內(nèi)容，下面結合具體實施例作進一步說明。本發(fā)明涉及一種能簡化太陽能電池封裝結構的EVA膠膜。該EVA膠膜的是由如下 組分的原料制成，該原料組分的重量份(該重量份的單位可以是g或kg)配比為乙烯醋酸 乙烯酯共聚物(EVA) 100份、交聯(lián)劑0. 5-1. 0份、相容劑0. 5-5份、抗氧劑0. 5-1份、光穩(wěn)定 劑0. 05-1份、二氧化鈦1-10份、增粘劑0. 5-1. 5份。所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物是該EVA膠膜的主要原料，其醋酸乙烯含量在 5 %-28 %之間，熔融指數(shù)在5-40g/IOmin之間，較佳的是所述含量在9 %-20 %之間，熔指在 9-30g/10min之間，更佳的是所述EVA中醋酯乙烯含量為14%，熔融指數(shù)為15g/10min。所述交聯(lián)劑為普通EVA膠膜中常用的過氧化物交聯(lián)劑，具體的為下列之一或幾種 混合物叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯、過氧化二異丙苯、二苯甲?；^氧化物、叔丁基 過氧化-異丙基碳酸酯，較佳的是叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯其添加量為0. 5-1份， 較佳的添加量是0.8份。所述相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯，其添加量為0. 5-5份，較佳的添加量是2份。所述抗氧劑為下列之一或其中兩種以上的混合物三(壬基苯基)亞磷酸酯、三 (2,4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、2，2’-亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，較佳的是 三(壬基苯基)亞磷酸酯，其添加量為0. 5-1份，較佳的添加量是0.6份。所述光穩(wěn)定劑為下列之一或其中兩種以上的混合物N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲 基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和2，4- 二氯-6- (4-嗎啉基)-1，3，5-三嗪的聚合物、癸二酸 雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯，其中較佳的是N，N’-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，其添加量為0. 05-1份，較佳的添加量為0. 2份。所述二氧化鈦為金紅石型或銳鈦礦型，粒徑為30-1000nm，較佳的是金紅石型，粒 徑為50nm，其添加量為1-10份，較佳的添加量是7份。二氧化鈦為半導體材料，由于其禁 帶寬度較大，對紫外光線能產(chǎn)生本征吸收，相對有機紫外吸收劑來說，吸收效果更好，且更 穩(wěn)定，另外由于所添加二氧化鈦白度較高，同時也使EVA膠膜白度很高，能增強對光線的反 射，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。所述增粘劑為硅烷偶聯(lián)劑，具體的為下列之一或幾種混合物Y-氨丙基三乙氧 基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙 烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、Y -巰丙基三乙氧基 硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，較佳的為 3_氨丙基三甲氧基硅烷，其添加量為0. 5-1. 5份，較佳的是1. 0份。本發(fā)明中的EVA膠膜的厚度可根據(jù)需要在0. 1-0. 8mm之間調(diào)節(jié)，該膠膜在使用過 程中交聯(lián)，且交聯(lián)度在45% -80%之間，一般采用流延法制得，具體步驟為將乙烯醋酸乙 烯酯共聚物同其它助劑經(jīng)過混料、熔融擠出、流延成膜，最后收卷制得成品。實施例1在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 5kg抗氧 劑三(壬基苯基)亞磷酸酯，0. 05kg光穩(wěn)定劑N，N’-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，Ikg平均粒徑為30nm的金紅石型二氧化鈦，0. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷，經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度 約為0. Imm的EVA膠膜。實施例2在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入1. Okg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 5kg抗氧 劑三(壬基苯基)亞磷酸酯，0. 05kg光穩(wěn)定劑N，N’-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，IOkg平均粒徑為IOOnm的金紅石型二氧化鈦，1. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅 烷，經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度 約為0. 5mm的EVA膠膜。實施例3在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，Ikg抗氧劑三 (壬基苯基)亞磷酸酯，0. 2kg光穩(wěn)定劑N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，Ikg平均粒徑為IOOOnm的金紅石型二氧化鈦，0. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷， 經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C下，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度 約為0. 8mm的EVA膠膜。實施例4在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 6kg抗氧劑 三(壬基苯基)亞磷酸酯，Ikg光穩(wěn)定劑N，N，-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，IOkg平均粒徑為IOOnm的金紅石型二氧化鈦，Ikg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷，經(jīng) 過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度約為 0. Imm的EVA膠膜。實施例5在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 6kg抗氧 劑三(壬基苯基)亞磷酸酯，0. 2kg光穩(wěn)定劑N，N，-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，7kg平均粒徑為30nm的金紅石型二氧化鈦，0. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅 烷，經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度 約為0. 8mm的EVA膠膜。實施例6在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入Ikg交聯(lián) 劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，Ikg抗氧劑三(壬 基苯基)亞磷酸酯，Ikg光穩(wěn)定劑N，N’ -雙(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)-1，6_己二胺， 7kg平均粒徑為IOOOnm的金紅石型二氧化鈦，Ikg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷，經(jīng)過混料 機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度約為0. 5mm 的EVA膠膜。實施例7在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 6kg抗氧 劑三(壬基苯基)亞磷酸酯，0. 2kg光穩(wěn)定劑N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，7kg平均粒徑為IOOOnm的金紅石型二氧化鈦，Ikg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅 烷，經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度 約為0. 5mm的EVA膠膜。實施例8在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，Ikg抗氧劑三 (壬基苯基)亞磷酸酯，0. 05kg光穩(wěn)定劑N，N，-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)_1，6_己 二胺，Ikg平均粒徑為30nm的金紅石型二氧化鈦，0. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷，經(jīng) 過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度約為 0. Imm的EVA膠膜。實施例9在IOOkg醋酸乙烯含量為14%，熔體指數(shù)為15g/10min的EVA原料中加入Ikg交 聯(lián)劑叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯，0. 5kg抗氧劑 三(壬基苯基)亞磷酸酯，Ikg光穩(wěn)定劑N，N，-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，IOkg平均粒徑為IOOnm的金紅石型二氧化鈦，1. 5kg增粘劑三氨丙基三甲氧基硅烷， 經(jīng)過混料機混合均勻，投入流延機里，在80°C，經(jīng)過塑化擠出、拉伸、牽引、收卷制成厚度約 為0. 8mm的EVA膠膜。性能測試方案1.與PET剝離強度按GB/T8808-88試驗方法，測試本發(fā)明中的EVA膠膜與PET的剝離強度。2.耐濕熱老化性能按GB/T2423. 3試驗方法進行濕熱老化實驗試驗條件溫度85°C，濕度85%，時間2000h。性能表征方法A:黃變指數(shù)(ΔΥΙ)按GB2409-80《塑料黃色指數(shù)試驗方法》進行分析。B 經(jīng)耐濕熱老化后，觀察本發(fā)明中的EVA膠膜與普通EVA封裝膠膜和PET有無脫
層，氣泡。3.耐紫外光輻射性能按國際電工委員會標準IEC61345規(guī)定進行紫外輻射老化性能測試。試驗條件試樣表面溫度60士5°C，波長為280-400nm，輻射強度為15KWh/m2，輻照 時間為IOOOh。性能表征方法A 黃變指數(shù)(Δ YI)按GB2409-80《塑料黃色指數(shù)試驗方法》進行分析。B 經(jīng)紫外光輻照后，觀察本發(fā)明中的EVA膠膜與普通EVA封裝膠膜和PET有無脫 層，氣泡。4.交聯(lián)度測試用二甲苯萃取樣品中未交聯(lián)部分，稱量萃取前后EVA膠膜的重量，來表示交聯(lián)度。
試樣條件萃取溫度140°C，萃取時間5h，烘干溫度140°C，烘干時間3h通過上述實施例得到的EVA膠膜，按下述方法測試，測試結果如表1所示。表1實施例1-9的性能測試結果
權利要求
1. 一種能簡化太陽能電池封裝結構的EVA膠膜，其特征在于其是由以下重量份配比的 原料制成乙烯醋酸乙烯酯共聚物 100份 交聯(lián)劑 0. 5-1 份相容劑 0. 5-5 份抗氧劑 0. 5-1 份光穩(wěn)定劑 0. 05-1 份二氧化鈦 1-10 份增粘劑 0. 5-1. 5 份；將100份的乙烯醋酸乙烯酯共聚物同0. 5-1份的交聯(lián)劑、0. 5-5份的相容劑、0. 5-1份 的抗氧劑、0. 05-1份的光穩(wěn)定劑、1-10份的二氧化鈦及0. 5-1. 5份的增粘劑經(jīng)過混料、熔融 擠出、流延成膜，最后收卷制得成品。
2.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物其醋酸 乙烯含量在5% -28%之間，熔融指數(shù)在5-40g/10min之間。
3.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油
4.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述交聯(lián)劑為有機過氧化物，為下列 之一或其中兩種以上的混合物叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯、過氧化二異丙苯、二苯 甲?；^氧化物、叔丁基過氧化_異丙基碳酸酯。
5.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述抗氧劑為下列之一或其中兩種 以上的混合物三(壬基苯基)亞磷酸酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、2，2’_亞甲 基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
6.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑， 為下列之一或其中兩種以上的混合物N，N’_雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二 胺和2，4-二氯-6-(4-嗎啉基)-1，3，5-三嗪的聚合物、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇
7.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述二氧化鈦其晶型為銳鈦礦型或 金紅石型，粒徑為30-1000nm。
8.根據(jù)權利要去1所述的EVA膠膜，其特征在于所述增粘劑為硅烷偶聯(lián)劑，為下列之 一或其中兩種以上的混合物Y -氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基 硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、 3_氨丙基三甲氧基硅烷、Y-巰丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、乙 烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能簡化太陽能電池封裝結構的EVA膠膜。該EVA膠膜的是由如下組分的原料制成，該原料組分的重量份配比為乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)100份、交聯(lián)劑0.5-1.0份、相容劑0.5-5份、抗氧劑0.5-1份、光穩(wěn)定劑0.05-1份、二氧化鈦1-10份、增粘劑0.5-1.5份；將上述乙烯醋酸乙烯酯共聚物同其他助劑經(jīng)過混料、熔融擠出、流延成膜，最后收卷制得成品。本發(fā)明中的膠膜主要用于太陽能電池元件與背板之間，不同于普通的EVA封裝膠膜和背板材料，能簡化太陽能電池的封裝結構，同時能有效降低太陽能電池組件的成本，有利于太陽能電池的進一步推廣。
文檔編號C09J11/04GK102115642SQ201010617369
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者余鵬, 唐舫成, 李偉博, 汪加勝 申請人:廣州鹿山新材料股份有限公司