一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜及其制备方法与流程

文档序号:11105119

本发明涉及一种太阳能封装胶膜及其制备方法,尤其涉及一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜及其制备方法,属于光伏材料领域。



背景技术:

太阳能封装胶膜的作用是把太阳能电池片、背板粘接密封起来,避免封装层的电池片接触到空气中的空气和水分,对太阳能电池进行保护。上世纪末,国内外技术人员曾实验用过液态硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂片(PVB)作为封装材料,但均因价格高、作业实施的条件要求较高、实施成本高、物性不好而被遗弃。目前市场上应用最多的封装材料是乙烯-醋酸乙烯酯聚合物(EVA),然而,EVA胶膜在应用过程中发现时间长后存在易黄变,抗紫外老化性不足等缺点。

鉴于EVA胶膜的上述不足之处,寻找可替代的封装胶膜成为重中之重。由于POE塑料是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体,简称乙烯-辛烯共聚物(POE),辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,使它既有优异的韧性又有良好的加工性。POE塑料分子结构中没有不饱和双键,具有优良的耐老化性能,因此选用POE胶膜作为封装材料成为未来的发展方向。

但无论EVA还是POE作为太阳能电池板的封装材料,太阳能电池组件在后期的使用均会出现蜗牛纹现象,影响太阳能电池板的美观。光伏组件上宽如手指的暗色线条纵横分布现象被称为蜗牛纹,这种表面出现了细小的条纹,其形状很像蜗牛爬痕,而 造成这种现象的真正原因则是电池片表面被氧化。尽管部分研究者认为蜗牛纹的产生并没有造成组件的功率衰减,但由于蜗牛纹的产生本质是电池片栅线的氧化变色,并伴随电池片隐裂以及较高的水蒸汽透过率,使组件发电过程中,隐裂处电阻增大,产生大量的热量,导致封装胶膜高温老化分解,产生黄变,最终导致组件功率快速衰减,寿命也降低。

尽管中国发明专利(公开号:CN103289582A)和(公开号:CN102850947A)分别公开了一种交联性和粘结性的POE胶膜,分别实现了POE胶膜较优异的交联性能和粘结性能,但都没有涉及POE封装胶膜的抗蜗牛纹特性。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题,提出了一种耐高温、耐老化的抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜,所述封装胶膜由以下重量份数成分组成:POE塑料:100份,交联剂:0.05-3份,固化剂:0.2-0.8份,增粘剂:0.1-1.2份,极性树脂:5-90份,紫外吸收剂:0.4-1.5份,抗氧剂:0.04-1.2份,光稳定剂:0.01-0.5份,抗静电剂:0.01-0.8份。

本发明通过调控用料成分和各种助剂配比实现了POE胶膜良好的粘结性能,较低的水蒸汽透过率,较低的交联剂残余量,从而制备出一种耐高温、耐老化的POE封装胶膜,实现其抗蜗牛纹性能。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述极性树脂为极性基团接枝改性功能树脂。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述极性基团接枝改性功能树脂为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝 磺酸共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝马来酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸共聚物、EPDM接枝马来酸酐共聚物,POE接枝马来酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述交联剂为过氧化二异丙苯、二酰基有机过氧化物、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4,4-三异氰酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、二(2,4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、乙基-3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一种或多种。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述固化剂为叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述的增粘剂为烷基酚醛树脂SP-134。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述的抗静电剂为阴离子抗静电剂,所述阴离子抗静电剂包括烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯中的一种或多种。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述紫外吸收剂为UV-770、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、UV-360、UV-571、UV-539、1010 DL TP的一种或多种。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、抗氧剂1010、抗氧剂DNP、抗氧剂1076、抗氧剂TPP、抗氧剂DLTP、抗氧剂CA的一种或多种。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜中,所述光稳定剂为5-二甲基恶唑烷-2,4-二酮、4-(对甲苯磺酰胺基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、水杨酸苯酯、苯丙三氮唑、Tinuvin 119、三嗪受阻胺缩聚物3346的一种或多种。

本发明的另一个目的在于提供上述一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜的制备方法,所述方法包括以下步骤:

S1、按配比将各原料混合均匀,加入到挤出机中熔融混合挤出造粒,得到塑料颗粒;

S2、将上述得到的塑料颗粒经过挤出机挤出、流延、压延成膜,得到POE太阳能电池封装胶膜。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜的制备方法中,所述步骤S1中挤出机各段的温度为40℃-120℃。

在上述的一种抗蜗牛纹POE太阳能封装胶膜的制备方法中,所述步骤S3中注塑机各段的温度为50℃-110℃。

与现有技术相比,本发明在不提高生产成本的前提下,保证POE胶膜良好的粘结性和交联性能,实现了较低的水蒸汽透过率,较低的交联剂残留量,减少了组件因封装问题等造成的POE胶膜发生化学反应,有效的提高了POE胶膜在使用过程中耐热分解以及耐黄变问题,从而降低了太阳能组件蜗牛纹产生的可能,延长组件的使用寿命。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。

实施例1-4:

依据表1中组成组分及其重量份数称取POE塑料,交联剂,固化剂,增粘剂,极性树脂,紫外吸收剂,抗氧剂,光稳定剂、抗静电剂,置于混合容器中,用搅拌机搅拌混合均匀。其中,极 性树脂为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物,交联剂为过氧化二异丙苯,固化剂为叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯,增粘剂为烷基酚醛树脂SP-134,抗静电剂为烷基磺酸盐,紫外吸收剂为UV-770,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,光稳定剂为5-二甲基恶唑烷-2,4-二酮。

将上述混合物加入到挤出机中熔融混合挤出塑料丝状物质,挤出机温度控制在各段的温度为40℃~120℃,然后切割成塑料颗粒。

将上述所得到的塑料颗粒按照所需要的胶膜的宽度和厚度以及形状花纹要求,经挤出机挤出、流延、压延进行成膜,然后密封包装。挤出机温度控制在各段的温度为50℃~110℃。取成品样品,进行测试,测试结果见表2、表3。

对比例1:

参照表1:依据表1中组成成分及其重量份数称取POE塑料,交联剂,固化剂,紫外吸收剂,抗氧剂,光稳定剂,置于混合容器中,用搅拌机搅拌混合均匀。其中,极性树脂为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物,交联剂为过氧化二异丙苯,固化剂为叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯,增粘剂为烷基酚醛树脂SP-134,紫外吸收剂为UV-770,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,光稳定剂为5-二甲基恶唑烷-2,4-二酮。

将上述混合物加入到挤出机中熔融混合挤出塑料丝状物质,挤出机温度控制在各段的温度为40℃~120℃,然后切割成塑料颗粒。

将上述所得到的塑料颗粒按照所需要的胶膜的宽度和厚度以及形状花纹要求,经挤出机挤出、流延、压延进行成膜,然后密封包装。挤出机温度控制在各段的温度为50℃~110℃。取成品样品,进行测试,测试结果见表2、表3。

表1

POE与背板的剥离力测试按照GB/T 2790测试标准。

POE与玻璃的剥离力测试按照GB/T 2790测试标准。

POE的体积电阻率测试按照GB/T1410-2006测试标准。

POE的光透过率测试按照GB/T2410测试标准。

POE的紫外老化黄变指数测试率按照IEC61215/IEC61730测试标准。

POE的双85老化黄变指数测试率按照IEC61215/IEC61730测试标准。

表2

从表2得出,增加了交联剂、极性树脂、增粘剂后剥离力有明显提升,透光率基本不变,不影响胶膜的透光性,紫外和双85老化黄变指数相应得到提升。

为了对比对组件功率的影响,取5片常规晶体硅光伏组件进行性能测试,双85老化试验240h后测试的数据,常规多晶体硅光伏组件包括下至上依次层叠的超白玻璃层、第一EVA胶膜层、太阳能电池片层、第二EVA胶膜层、背板层。然后对5片常规晶体硅光伏组件进行I/V测试,测试结果如表3所示。

表3

从表3中得出组件中有明显的抗PID效果,这是由于本发明实现了POE胶膜优异的透光性能、耐老化、耐氧化以及较低的水蒸汽透过率,从而实现POE胶膜的抗蜗牛纹效果。也正是由于POE胶膜的上述效果使得组件的抗PID能力得以提高,延长组件的使用寿命。

在上述实施例及其替换方案中,交联剂的用量还可以为0.05份、0.5份、1.5份、2.5份、3份;交联剂还可以为二酰基有机过氧化物、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4,4-三异氰酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、二(2,4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物、正丁基-4,4-二(叔丁基 过氧化)戊酸酯、乙基-3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯。

在上述实施例及其替换方案中,固化剂的用量还可以为0.2份、0.7份、0.8份。

在上述实施例及其替换方案中,增粘剂的用量还可以为0.1份、0.3份、0.7份、0.8份、0.9份、1.1份、1.2份。

在上述实施例及其替换方案中,极性树脂的用量还可以为5份、10份、15份、25份、30份、35份、45份、50份、55份、65份、70份、75份、80份、85份、90份;极性树脂还可以为聚乙烯接枝磺酸共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝马来酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸共聚物、EPDM接枝马来酸酐共聚物,POE接枝马来酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物。

在上述实施例及其替换方案中,抗静电剂的用量还可以为0.01份、0.03份、0.05份、0.15份、0.25份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份;抗静电剂还可以为烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯。

在上述实施例及其替换方案中,紫外吸收剂的用量还可以为0.4份、0.6份、0.7份、0.9份、1.2份、1.4份、1.5份;紫外吸收剂还可以为2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、UV-360、UV-571、UV-539、1010DL TP。

在上述实施例及其替换方案中,抗氧剂的用量还可以为0.04份、0.07份、0.09份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.1份、1.2份;抗氧剂还可以为抗氧剂1010、抗氧剂DNP、抗氧剂1076、抗氧剂TPP、抗氧剂DLTP、抗氧剂CA。

在上述实施例及其替换方案中,光稳定剂的用量还可以为0.01份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.2份、0.5份;光稳定剂还可以为4-(对甲苯磺酰胺基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、水杨酸苯酯、苯丙三氮唑、Tinuvin119、三嗪受阻胺缩聚物3346。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

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