本发明公开了一种太阳能电池用封装胶膜材料，属于光功能材料
技术领域：
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背景技术：
：随着不可再生能源的衰竭及愈发严重的环境问题，作为清洁能源的太阳能受到前所未有的关注和重视。太阳能发电（又称光伏发电）是有效利用太阳能的主要途径之一，而作为太阳能发电的核心部件，太阳能电池组件的可靠性直接决定了太阳能发电的效能。在太阳能电池组件中，太阳能电池封装胶膜是不可或缺的一部分。太阳能电池又称为太阳能芯片或光电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，受到光照，就可以瞬间输出电压及电流。太阳能电池的种类很多，其中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，规模生产时的效率为18%，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅太阳能电池相比成本低廉，不久将会在太阳能电池市场中占据主导地位。根据太阳能电池的特点，封装材料必须满足以下几个条件：首先，封装材料必须具有足够高的透光率，以保证封装后的电池组件有较高的光电转换效率；其次，封装材料需要有良好的抗紫外老化性能和光热稳定性，以满足电池长时间的高效率运行；另外，封装材料的耐湿气渗透性也要达到一定要求，否则电池片在水汽的侵蚀下也会失去其光电转换能力。现在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胶膜仍然存在易黄变，抗紫外老化性不足的缺点，缩短了封装胶膜的使用寿命，同时粘结强度低，耐候性不好。因此，亟待寻找一种不易发黄，抗紫外老化性能佳，同时粘结强度和耐候性能好的封装胶膜。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的封装胶膜易变黄，抗紫外老化性不足，缩短了封装胶膜的使用寿命，同时粘结强度低，耐候性不好的缺陷，提供了一种太阳能电池用封装胶膜材料。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种太阳能电池用封装胶膜材料，按重量份数计，包括：100～120份乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、3～5份乳化剂、2～4份阴离子型表面活性剂、50～60份混炼物粉末、10～15份抗老化填料、1～3份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2～4份二乙烯基苯、0.5～0.7份抗氧化剂和0.3～0.5份硅烷偶联剂；其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末是通过辐照处理后的，辐照处理的步骤为：称取醋酸乙烯含量为5～15%的乙烯-醋酸乙烯共聚物加入粉碎机中粉碎后置于辐照箱中，利用β射线，在12～15kgy辐照剂量条件下进行辐照处理3～5min，得乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末。所述的混炼物粉末的制备步骤为：按重量份数计，包括20～40份甲基丙烯酸甲酯、120～150份聚丙烯和40～60份马来酸酐，加入密炼机中，在转速为80～100r/min和温度为120～130℃的条件下混炼20～30min，得混炼物后放入烘箱中，在60～80℃温度下干燥6～8h，得干燥物粉碎，即可得混炼物粉末。所述的乳化剂为单硬脂酸甘油酯。所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010。所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-570。所述的抗老化填料的制备方法为：（1）按质量比1:2:10，分别称取氯化亚铁、硝酸铁和去离子水，混合后得混合液，加热至50～60℃后滴加氯化亚铁质量2～4倍质量分数25%氨水，滴加结束后升温至85～90℃，搅拌40～60min后冷却至室温，采用磁分离技术收集得到固体颗粒，按质量比1:10将固体颗粒加入水中，超声分散后得分散液；（2）按质量比1:5，分别称取硫酸钛和质量分数5%硫酸溶液混合，加热至55～60℃后加热硫酸钛等质量质量分数5%氢氧化钠溶液和硫酸钛质量3～5倍分散液，搅拌后保温陈化12～14h；（3）待陈化后冷却至室温，离心分离，收集沉淀物，洗涤后干燥，得干燥物，按重量份数计，分别选取70～80份干燥物、10～20份石墨烯、3～5份云母石和1～3份氧化镁，混合后加入研磨机中研磨，过筛，得抗老化填料。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明将氯化亚铁、硝酸铁制备得磁性颗粒，与石墨烯、云母石等混合研磨得抗老化填料，添加在封装胶膜材料中，使制备的太阳能电池用封装胶膜粘结强度高，不易黄变，能有效降低紫外光对封装胶膜的破坏，延长封装胶膜的使用寿命；（2）乙烯-醋酸乙烯共聚物粉碎，辐照处理后可以改善共聚物与抗老化填料之间的界面力，使抗老化填料在共聚物中分散均匀，并使用甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯和马来酸酐对乙烯-醋酸乙烯共聚物进行改性，提高乙烯-醋酸乙烯共聚物的耐候性能和粘结强度；（3）本发明在2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和交联剂二乙烯基苯的作用下，可以形成强化交联光引发体系，在辐射条件下，抗老化填料能和乙烯-醋酸乙烯共聚物迅速交联，交联后提高乙烯-醋酸乙烯共聚物的拉伸强度和热老化性能。具体实施方式按质量比1:2:10，分别向三口烧瓶中依次加入氯化亚铁、硝酸铁和去离子水，搅拌混合15～20min后得混合液，将三口烧瓶放入水浴锅中，并设置水浴温度为50～60℃，向三口烧瓶中滴加氯化亚铁质量2～4倍质量分数25%氨水，控制滴加速度为1～3ml/min，滴加同时以500～700r/min转速进行搅拌，滴加结束后升温至85～90℃，保温搅拌40～60min，搅拌后冷却至室温，并采用磁分离技术收集得到固体颗粒，按质量比1:10将固体颗粒加入水中，在100～120w功率下超声分散10～20min，得分散液；按质量比1:5，分别称取硫酸钛和质量分数5%硫酸溶液加入四口烧瓶中，搅拌混合10～15min后，将四口烧瓶放入水浴锅中，升温至55～60℃后向四口烧瓶中同时滴加硫酸钛等质量质量分数5%氢氧化钠溶液和硫酸钛质量3～5倍分散液，控制氢氧化钠溶液滴加速度为2～4g/min，控制分散液滴加速度为7～9g/min，滴加结束后以500～700r/min转速搅拌混合30～40min，搅拌后保温陈化12～14h；待陈化后冷却至室温，并取出四口烧瓶中的物料，在1000～1200r/min转速下离心分离，收集沉淀物，用去离子洗涤2～4次后放入烘箱中，在60～70℃温度下干燥5～7h，得干燥物，按重量份数计，分别选取70～80份干燥物、10～20份石墨烯、3～5份云母石和1～3份氧化镁，混合后加入研磨机中研磨2～4h，过300～320目筛，得抗老化填料；按重量份数计，分别选取20～40份甲基丙烯酸甲酯、120～150份聚丙烯和40～60份马来酸酐，加入密炼机中，在转速为80～100r/min和温度为120～130℃的条件下混炼20～30min，得混炼物后放入烘箱中，在60～80℃温度下干燥6～8h，得干燥物并加入粉碎机中粉碎，过100～120目筛，得混炼物粉末；称取400～600g醋酸乙烯含量为5～15%的乙烯-醋酸乙烯共聚物加入粉碎机中粉碎，粉碎后过70～80目筛后置于辐照箱中，利用β射线，在12～15kgy辐照剂量条件下进行辐照处理3～5min，得乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末；按重量份数计，分别选取100～120份乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、3～5份单硬脂酸甘油酯、2～4份十二烷基苯磺酸钠、50～60份混炼物粉末、10～15份抗老化填料、1～3份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2～4份二乙烯基苯、0.5～0.7份抗氧化剂1010和0.3～0.5份硅烷偶联剂kh-570，混合后加入双螺杆挤出机中，在115～120℃温度下挤出造粒，将造粒后的颗粒置于成膜机中成膜，控制膜厚度为0.2～0.4mm，即可得到太阳能电池用封装胶膜材料。实例1按质量比1:2:10，分别向三口烧瓶中依次加入氯化亚铁、硝酸铁和去离子水，搅拌混合20min后得混合液，将三口烧瓶放入水浴锅中，并设置水浴温度为60℃，向三口烧瓶中滴加氯化亚铁质量4倍质量分数25%氨水，控制滴加速度为3ml/min，滴加同时以700r/min转速进行搅拌，滴加结束后升温至90℃，保温搅拌60min，搅拌后冷却至室温，并采用磁分离技术收集得到固体颗粒，按质量比1:10将固体颗粒加入水中，在120w功率下超声分散20min，得分散液；按质量比1:5，分别称取硫酸钛和质量分数5%硫酸溶液加入四口烧瓶中，搅拌混合15min后，将四口烧瓶放入水浴锅中，升温至60℃后向四口烧瓶中同时滴加硫酸钛等质量质量分数5%氢氧化钠溶液和硫酸钛质量5倍分散液，控制氢氧化钠溶液滴加速度为4g/min，控制分散液滴加速度为9g/min，滴加结束后以700r/min转速搅拌混合40min，搅拌后保温陈化14h；待陈化后冷却至室温，并取出四口烧瓶中的物料，在1200r/min转速下离心分离，收集沉淀物，用去离子洗涤4次后放入烘箱中，在70℃温度下干燥7h，得干燥物，按重量份数计，分别选取80份干燥物、20份石墨烯、5份云母石和3份氧化镁，混合后加入研磨机中研磨4h，过320目筛，得抗老化填料；按重量份数计，分别选取40份甲基丙烯酸甲酯、150份聚丙烯和60份马来酸酐，加入密炼机中，在转速为100r/min和温度为130℃的条件下混炼30min，得混炼物后放入烘箱中，在80℃温度下干燥8h，得干燥物并加入粉碎机中粉碎，过120目筛，得混炼物粉末；称取600g醋酸乙烯含量为15%的乙烯-醋酸乙烯共聚物加入粉碎机中粉碎，粉碎后过80目筛后置于辐照箱中，利用β射线，在15kgy辐照剂量条件下进行辐照处理5min，得乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末；按重量份数计，分别选取120份乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、5份单硬脂酸甘油酯、4份十二烷基苯磺酸钠、60份混炼物粉末、15份抗老化填料、3份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4份二乙烯基苯、0.7份抗氧化剂1010和0.5份硅烷偶联剂kh-570，混合后加入双螺杆挤出机中，在120℃温度下挤出造粒，将造粒后的颗粒置于成膜机中成膜，控制膜厚度为0.4mm，即可得到太阳能电池用封装胶膜材料。实例2按质量比1:2:10，分别向三口烧瓶中依次加入氯化亚铁、硝酸铁和去离子水，搅拌混合15min后得混合液，将三口烧瓶放入水浴锅中，并设置水浴温度为50℃，向三口烧瓶中滴加氯化亚铁质量2倍质量分数25%氨水，控制滴加速度为1ml/min，滴加同时以500r/min转速进行搅拌，滴加结束后升温至85℃，保温搅拌40min，搅拌后冷却至室温，并采用磁分离技术收集得到固体颗粒，按质量比1:10将固体颗粒加入水中，在100w功率下超声分散10min，得分散液；按质量比1:5，分别称取硫酸钛和质量分数5%硫酸溶液加入四口烧瓶中，搅拌混合10min后，将四口烧瓶放入水浴锅中，升温至55℃后向四口烧瓶中同时滴加硫酸钛等质量质量分数5%氢氧化钠溶液和硫酸钛质量3倍分散液，控制氢氧化钠溶液滴加速度为2g/min，控制分散液滴加速度为7g/min，滴加结束后以500r/min转速搅拌混合30min，搅拌后保温陈化12h；待陈化后冷却至室温，并取出四口烧瓶中的物料，在1000r/min转速下离心分离，收集沉淀物，用去离子洗涤2次后放入烘箱中，在60℃温度下干燥5h，得干燥物，按重量份数计，分别选取70份干燥物、10份石墨烯、3份云母石和1份氧化镁，混合后加入研磨机中研磨2h，过300目筛，得抗老化填料；按重量份数计，分别选取20份甲基丙烯酸甲酯、120份聚丙烯和40份马来酸酐，加入密炼机中，在转速为80r/min和温度为120℃的条件下混炼20min，得混炼物后放入烘箱中，在60℃温度下干燥6h，得干燥物并加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得混炼物粉末；称取400g醋酸乙烯含量为5%的乙烯-醋酸乙烯共聚物加入粉碎机中粉碎，粉碎后过70目筛后置于辐照箱中，利用β射线，在12kgy辐照剂量条件下进行辐照处理3min，得乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末；按重量份数计，分别选取100份乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、3份单硬脂酸甘油酯、2份十二烷基苯磺酸钠、50份混炼物粉末、10份抗老化填料、1份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2份二乙烯基苯、0.5份抗氧化剂1010和0.3份硅烷偶联剂kh-570，混合后加入双螺杆挤出机中，在115℃温度下挤出造粒，将造粒后的颗粒置于成膜机中成膜，控制膜厚度为0.2mm，即可得到太阳能电池用封装胶膜材料。实例3按质量比1:2:10，分别向三口烧瓶中依次加入氯化亚铁、硝酸铁和去离子水，搅拌混合17min后得混合液，将三口烧瓶放入水浴锅中，并设置水浴温度为55℃，向三口烧瓶中滴加氯化亚铁质量3倍质量分数25%氨水，控制滴加速度为2ml/min，滴加同时以600r/min转速进行搅拌，滴加结束后升温至87℃，保温搅拌50min，搅拌后冷却至室温，并采用磁分离技术收集得到固体颗粒，按质量比1:10将固体颗粒加入水中，在110w功率下超声分散15min，得分散液；按质量比1:5，分别称取硫酸钛和质量分数5%硫酸溶液加入四口烧瓶中，搅拌混合12min后，将四口烧瓶放入水浴锅中，升温至57℃后向四口烧瓶中同时滴加硫酸钛等质量质量分数5%氢氧化钠溶液和硫酸钛质量4倍分散液，控制氢氧化钠溶液滴加速度为3g/min，控制分散液滴加速度为8g/min，滴加结束后以600r/min转速搅拌混合35min，搅拌后保温陈化13h；待陈化后冷却至室温，并取出四口烧瓶中的物料，在1100r/min转速下离心分离，收集沉淀物，用去离子洗涤3次后放入烘箱中，在65℃温度下干燥6h，得干燥物，按重量份数计，分别选取75份干燥物、15份石墨烯、4份云母石和2份氧化镁，混合后加入研磨机中研磨3h，过310目筛，得抗老化填料；按重量份数计，分别选取30份甲基丙烯酸甲酯、140份聚丙烯和50份马来酸酐，加入密炼机中，在转速为90r/min和温度为125℃的条件下混炼25min，得混炼物后放入烘箱中，在70℃温度下干燥7h，得干燥物并加入粉碎机中粉碎，过110目筛，得混炼物粉末；称取500g醋酸乙烯含量为10%的乙烯-醋酸乙烯共聚物加入粉碎机中粉碎，粉碎后过75目筛后置于辐照箱中，利用β射线，在14kgy辐照剂量条件下进行辐照处理4min，得乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末；按重量份数计，分别选取110份乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、4份单硬脂酸甘油酯、3份十二烷基苯磺酸钠、55份混炼物粉末、12份抗老化填料、2份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3份二乙烯基苯、0.6份抗氧化剂1010和0.4份硅烷偶联剂kh-570，混合后加入双螺杆挤出机中，在117℃温度下挤出造粒，将造粒后的颗粒置于成膜机中成膜，控制膜厚度为0.3mm，即可得到太阳能电池用封装胶膜材料。对照例：乙烯-醋酸乙烯酯聚合物将实例1至实例3及对照例制备的封装胶膜材料裁剪成一样大小的试样放入老化箱中，在100℃度下进行热氧氧化，分别在5天、15天及30天进行黄度指数的测定。测定结果如表1。表1黄度指数测定实例1实例2实例3对照例5d0.0150.0170.0140.05115d0.0210.0190.0200.06430d0.030.0280.0290.078将实例1及实例3对照例所得的封装胶膜材料裁剪成一样大小的试样，按照gb/t2791-1995进行剥离强度测试，测试结果如表2。表2剥离强度实例1实例2实例3对照例剥离强度（n/cm）35404225由表1和表2可知，本发明制备的太阳能电池用封装胶膜材料耐老化性能好，不易发黄，且剥离强度高，符合太阳电池的使用要求。当前第1页12