專利名稱：一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池封裝材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，開發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總綠色環(huán)保節(jié)能太陽(yáng)能能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。太陽(yáng)能電池又稱為“太陽(yáng)能芯片”或光電池，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，受到光照，就可以瞬間輸出電壓及電流。太陽(yáng)能電池的種類很多，其中單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為18% (截止到2011年)，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較成本低廉，不久將會(huì)在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。在太陽(yáng)能電池的實(shí)際應(yīng)用中，如果硅片直接接觸外部環(huán)境，其光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)迅速衰減，而失去使用價(jià)值。因此，必須借助一種封裝材料對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行保護(hù)。本世紀(jì)八十年代前，國(guó)內(nèi)外曾試用過(guò)液態(tài)硅樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂片(PVB)，均因價(jià)格高、施工條件苛刻、物性不好而被淘汰。現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用最多的封裝材料是乙烯-醋酸乙烯酯聚合物(EVA)，然而EVA材料在光、熱的作用下易降解產(chǎn)生酸性物質(zhì)，會(huì)腐蝕電池片中的金屬電極，有可能造成短路或斷路，從而使太陽(yáng)能電池組件損壞。更重要的是，EVA材料由于降解會(huì)產(chǎn)生C=C雙鍵，使膠膜變黃，有數(shù)據(jù)表明，變黃的膠膜會(huì)使太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率大幅度降低。因此，尋找一種具有卓越性能的太陽(yáng)能電池封裝材料成為各生產(chǎn)廠商主要的目標(biāo)之一。根據(jù)太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)，封裝材料必須滿足以下幾個(gè)條件首先，封裝材料必須具有足夠高的透光率，以保證封裝后的電池組件有較高的光電轉(zhuǎn)換效率；其次，封裝材料需要有良好的抗老化能力，以電池長(zhǎng)時(shí)間的高效率運(yùn)行；另外，封裝材料的電絕緣性能也要達(dá)到一定要求，否則也會(huì)使電池片在工作時(shí)相互影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜及其制備方法，該太陽(yáng)能電池封裝膠膜能有效耐老化、耐水汽滲透，該制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低，加工效率高。本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其組分按照質(zhì)量份數(shù)包括聚合物樹脂100份、極性樹脂1-50份、交聯(lián)固化劑0.5-2份、交聯(lián)固化促進(jìn)劑 0.05-0. 2份、增粘劑0.2-0. 6 份、 抗氧劑0.1-0. 5 份、紫外光穩(wěn)定劑0.05-0. 25份、紫外光吸收劑0.05-0. 25份。所述聚合物樹脂為a -烯烴的二元共聚物中的一種或幾種。所述的a-烯烴為乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一種或幾種。所述的聚合物樹脂具體為乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丁烯-辛烯共聚物中的一種或幾種。所述的極性樹脂為極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂，或者極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂。所述的極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂為極性單體與聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯和辛烯的共聚物(POE)等樹脂的共混接枝改性產(chǎn)物；所述的極性單體為馬來(lái)酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種。所述的極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂為極性單體與乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯等烯烴單體中的一種或幾種共聚形成的多元極性共聚物；所述的極性單體為馬來(lái)酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種。所述的極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂具體為聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸酯共聚物、聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝馬來(lái)酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯-馬來(lái)酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、POE-馬來(lái)酸酐-甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝共聚物中的一種或幾種；所述的極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂具體為乙烯-丙烯-馬來(lái)酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-馬來(lái)酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物中的一種或幾種。所述的聚合物樹脂的熔點(diǎn)在70_100°C之間，熔融指數(shù)在0. 5-30g/10分鐘之間，透光率大于80%。所述的交聯(lián)固化劑為叔丁基過(guò)氧化2-乙基己基碳酸酯。所述的交聯(lián)固化促進(jìn)劑為三烯丙基異腈尿酸酯。所述增粘劑為r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧劑為二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯，二硬酯基季戊四醇二亞磷酸酯，三(壬基苯基)亞磷酸酯、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的一種或幾種。所述紫外光穩(wěn)定劑為聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基_1_哌啶乙醇)酯或雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。所述的紫外光吸收劑是氣相二氧化硅、水楊酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N’ -甲基-N’ -苯基甲醚、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2，2’ - 二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2- (2’ -羥基-3’叔丁基-5’ -甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2- (2H-苯并三唑-2-基)-4，6- 二叔戊基苯酚、2- (2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4，6- 二叔丁基苯酚、2- (2H-苯丙苯并三唑-2-羥基)-4-(叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2- (2’ -羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2，(2H-苯并三唑-2-羥基)-4,6-二(I-甲基-I-苯基乙基)苯酚、2，2’-亞甲基雙(6- (2H-苯并三唑-2-基)-4- (I, 1,3, 3-四甲基丁基))苯酚、2，2’ -亞甲基雙(6- (2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚 中的一種或幾種。本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜的制備方法，包括( I)按配比將各原料混合均勻，得混合物；(2)將上述混合物倒入擠出機(jī)進(jìn)行混煉塑化得擠出物，擠出機(jī)溫度控制在50-100°C (優(yōu)選82-88°C)，將所得擠出物經(jīng)流延、壓延進(jìn)行成膜，通過(guò)冷卻、牽引進(jìn)行整形，最后通過(guò)收卷工序得到耐紫外、耐黃變、抗老化的太陽(yáng)能電池封裝膠膜。本發(fā)明的有益之處體現(xiàn)在本發(fā)明中的聚合物樹脂具有價(jià)格低，相對(duì)密度小，體積價(jià)格低廉，耐熱性、耐寒性優(yōu)異，耐候性、耐老化性良好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的聚合物樹脂是具有窄相對(duì)分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布的熱塑性聚合物樹脂。這種聚合物樹脂具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)，材料的耐熱溫度能明顯提高，永久變形減小，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等主要力學(xué)性能都有很大程度的提高。多用途的聚合物樹脂能夠超過(guò)EVA等目前流行的太陽(yáng)能電池封裝膠膜，成為更加性能更加優(yōu)異，價(jià)格更加低廉的封裝材料。本發(fā)明在確保封裝膠膜與玻璃、TPT的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到要求，即聚合物/玻璃為40-55N/cm，聚合物/TPT為38-54N/cm的前提下，選用合適的助劑體系，使其滿足以下要求(I)能夠有效降低紫外光等外界因素對(duì)聚合物的破壞，延長(zhǎng)封裝膠膜的戶外使用壽命；(2)能夠長(zhǎng)時(shí)間保持較高的電絕緣性，是電池片之間的工作互不影響；(3)保持較高的可見光透過(guò)率，減弱了黃變作用。本發(fā)明于針對(duì)目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能電池用封裝膠膜抗紫外能力不強(qiáng)，耐老化性能不夠的缺點(diǎn)，提供一種能有效耐老化、耐水汽滲透、加工效率高、價(jià)格低廉的新型聚合物封裝材料。本發(fā)明實(shí)施例1-5所制備的厚度為0.5毫米膠膜與玻璃、TPT的粘結(jié)強(qiáng)度為40-55N/cm、38_54N/cm，其所用標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T2790-1995。性能測(cè)試方案( I)紫外光老化按照國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC61345規(guī)定要求進(jìn)行了紫外輻照老化測(cè)試，測(cè)試條件試樣表面溫度60±5°C,試驗(yàn)時(shí)間2000小時(shí)波長(zhǎng)280-400納米，輻照強(qiáng)度為I. 5Kwh/m2黃變指數(shù)(A H )按GB2409-80《塑料黃變指數(shù)試驗(yàn)方法》進(jìn)行分析。(2)耐濕熱老化性能按GB/T2423. 3試驗(yàn)方法進(jìn)行濕熱老化試驗(yàn)試驗(yàn)條件溫度85 °C，相對(duì)濕度85%，時(shí)間2000小時(shí)黃變指數(shù)(A H )按GB2409-80《塑料黃變指數(shù)試驗(yàn)方法》進(jìn)行分析。 (3)熱氧老化試驗(yàn)條件溫度100°C，時(shí)間2000小時(shí)黃變指數(shù)(A H )按GB2409-80《塑料黃變指數(shù)試驗(yàn)方法》進(jìn)行分析。(4)透光率按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2410-1980進(jìn)行測(cè)試。(5)體積電阻率按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15662-1995相關(guān)方法進(jìn)行測(cè)試。(6)剝離強(qiáng)度具體方法是先在同樣壓力，不同溫度不同真空條件下，將膠膜與玻璃片進(jìn)行層壓粘合，冷卻。然后取25毫米寬、300毫米長(zhǎng)的層壓封裝材料，以300毫米/分鐘的速度，180°剝離膠膜層，測(cè)定膠膜與玻璃之間的剝離力的最大值F(N)，然后計(jì)算出剝離強(qiáng)度D。計(jì)算公式為D=F/2. 5本發(fā)明實(shí)施例1-5得到的太陽(yáng)能電池封裝膠膜，經(jīng)過(guò)上述測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試后的結(jié)果見表I :表I本發(fā)明實(shí)施例1-5所得產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其組分按照質(zhì)量份數(shù)包括 聚合物樹脂100份、 極性樹脂1-50份、 交聯(lián)固化劑0. 5-2份、 交聯(lián)固化促進(jìn)劑 0. 05-0. 2份、 增粘劑0. 2-0. 6份、 抗氧劑0. 1-0. 5份、 紫外光穩(wěn)定劑 0. 05-0. 25份、 紫外光吸收劑 0. 05-0. 25份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于所述聚合物樹脂為a-烯烴的二元共聚物中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于所述的a-烯烴為乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于所述的極性樹脂為極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂，或者極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂； 所述的極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂為極性單體與聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或POE的共混接枝改性產(chǎn)物；所述的極性單體為馬來(lái)酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種； 所述的極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂為極性單體與乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一種或幾種共聚形成的多元極性共聚物；所述的極性單體為馬來(lái)酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種； 所述的極性基團(tuán)接枝改性功能樹脂具體為聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸酯共聚物、聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝馬來(lái)酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯-馬來(lái)酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、POE-馬來(lái)酸酐-甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝共聚物中的一種或幾種； 所述的極性基團(tuán)多元共聚功能樹脂具體為乙烯-丙烯-馬來(lái)酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-馬來(lái)酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于 所述的交聯(lián)固化劑為叔丁基過(guò)氧化2-乙基己基碳酸酯； 所述的交聯(lián)固化促進(jìn)劑為三烯丙基異腈尿酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于 所述增粘劑為r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷； 所述抗氧劑為二( 2，4- 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬酯基季戊四醇二亞磷酸酯、三(壬基苯基)亞磷酸酯、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于所述紫外光穩(wěn)定劑為聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶乙醇)酯或雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜，其特征在于所述的紫外光吸收劑是氣相二氧化硅、水楊酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N’_甲基-N’-苯基甲醚、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2，2’ - 二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2- (2’ -羥基_3’叔丁基_5’ -甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2- (2H-苯并三唑-2-基)-4，6- 二叔戊基苯酚、2- (2’ -羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4，6- 二叔丁基苯酚、2- (2H-苯丙苯并三唑-2-羥基)-4-(叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2- (2’-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2，(2H-苯并三唑-2-羥基)-4，6-二(I-甲基-I-苯基乙基)苯酚、2，2’ -亞甲基雙(6- (2H-苯并三唑-2-基)-4- (I, 1，3，3-四甲基丁基))苯酚、2，2’ -亞甲基雙(6- (2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜的制備方法，包括 (1)按配比將各原料混合均勻，得混合物； (2)將上述混合物倒入擠出機(jī)進(jìn)行混煉塑化得擠出物，擠出機(jī)溫度控制在50-100°C，將所得擠出物經(jīng)流延、壓延進(jìn)行成膜，通過(guò)冷卻、牽引進(jìn)行整形，最后通過(guò)收卷工序即得。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜的制備方法，其特征在于所述擠出機(jī)的溫度控制在82-88 °C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池封裝膠膜及其制備方法，其組分按照質(zhì)量份數(shù)包括聚合物樹脂100份、極性樹脂1-50份、交聯(lián)固化劑0.5-2份、交聯(lián)固化促進(jìn)劑0.05-0.2份、增粘劑0.2-0.6份、抗氧劑0.1-0.5份、紫外光穩(wěn)定劑0.05-0.25份、紫外光吸收劑0.05-0.25份。其制備包括(1)按配比將各原料混合均勻，得混合物；(2)將上述混合物倒入擠出機(jī)進(jìn)行混煉塑化得擠出物，將所得擠出物經(jīng)流延、壓延進(jìn)行成膜，通過(guò)冷卻、牽引進(jìn)行整形，最后通過(guò)收卷工序即得。本發(fā)明的封裝膠膜具有較高的透光率，能有效抗老化，長(zhǎng)時(shí)間使用后電絕緣性能基本不變；本發(fā)明制備方法的加工效率高，成本低，可規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)C09J123/20GK102863914SQ20121033936
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者張發(fā)饒 申請(qǐng)人:寧波威克麗特功能塑料有限公司