一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 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（又称为光伏发电）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。
[0003] 现有技术中，太阳能电池封装胶膜是一种以聚合物为基材，通过添加相应的改性 剂以达到良好的粘结性、耐老化性和水汽阻隔性等的胶膜。一般的，防止紫外线对封装胶膜 的老化作用，往往在封装胶膜中添加了紫外光吸收剂，其作用是将太阳光谱中的紫外部分 吸收以避免紫外对聚合物基材的老化降解。然而，该方法却存在一个重大的缺陷，即本来可 以利用发电的高能紫外光被吸收而白白的浪费。另一方面，太阳光中含有能量较低的红外 成分，该成分由于能量过低，不能有效的激发太阳能电池片产生电子-空穴对而无法产生 电流。因此，如何使太阳能电池组件有效的利用高能量的紫外线和低能量的红外线成为急 需解决的难题。
[0004] 针对上述问题，中国发明专利申请CN102965039A公开了一种太阳能电池转光EVA 胶膜及其制备方法，其方案是将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、抗氧化剂、促进剂、发光 配合物经过混合、挤出制成。该专利采用稀土发光配合物代替紫外光吸收剂和稳定剂，能有 效屏蔽紫外光对太阳能电池的危害，并提升太阳能电池的发电效率。
[0005] 然而，上述方案忽略了稀土发光配合物添加到EVA胶膜中分散性的问题。这是因 为，稀土发光配合物与EVA相容性差，在EVA基体中极易团聚而影响EVA透光率，从而不能 有效提升太阳能电池的发电效率。
[0006] 因此，开发一种既能高效利用高能量的紫外线和低能量的红外线、又能解决稀土 发光配合物在胶膜中分散性不佳的问题，具有积极的现实意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的发明目的是提供一种太阳能电池封装胶膜及其制备方法。
[0008] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池封装胶膜，以质 量份计，包括如下组分： 封装胶膜基材 100份 过氧化物交联剂 0. 01~4份 助交联剂 0. 01~3份 硅烷偶联剂 0. 01~3份 光稳定剂 0~1份 紫外光吸收剂 〇~1份 光谱转换材料接枝聚合物粒子 5~20份； 其中，所述封装胶膜基材选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛 烯共聚物中的一种或几种； 所述光谱转换材料接枝聚合物粒子的制备方法如下：（1)将封装胶膜基材、油酸包覆 的稀土光谱转换材料、引发剂混合均匀后进行反应挤出接枝共聚，得到光谱转换材料接枝 聚合物的粗产物；（2)将上述粗产物进行超临界流体纯化处理，将残留的光谱转换材料、弓丨 发剂从光谱转换材料接枝聚合物的粗产物中脱除，得到光谱转换材料接枝聚合物；(3)将 上述光谱转换材料接枝聚合物进入造粒系统进行造粒，即得到光谱转换材料接枝聚合物 粒子；其中，所述步骤（1)中油酸包覆的稀土光谱转换材料的粒径为20~60 nm;稀土光谱 转换材料选自 NaYF4:Yb/Tm 和 NaYF4:Yb/Er、NaYF4:Tb/Tm 和 NaYF4 :Tb/Er、NaYF4:Yb/Tm 和 NaYF4:Tb/Er、NaYF4:Tb/Tm和NaYF4:Yb/Er组合中的至少一种，且上述组合中每种物质的质 量比均为30~70 :70~30。
[0009] 上文中，所述步骤（1)中引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基中至少一种。 其中，所述的步骤（2)中超临界流体为二氧化碳。
[0010] 上述技术方案中，所述过氧化物交联剂选自叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过 氧化苯甲酸叔丁酯、4, 4-二(叔丁基过氧化）戊酸正丁酯、过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧 化异丙基）苯、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化）己烷中一种或几种。
[0011] 上述技术方案中，所述助交联剂选自氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、双甲基 丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸丙酯中的一种或几 种。
[0012] 上述技术方案中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油氧基丙 基三甲氧基硅烷。
[0013] 上述技术方案中，所述光稳定剂是双（2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
[0014] 上述技术方案中，所述紫外光吸收剂是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
[0015] 本发明同时请求保护一种太阳能电池封装胶膜的制备方法，包括如下步骤： (1) 将封装胶膜基材、油酸包覆的稀土光谱转换材料、引发剂混合均匀后进行反应挤 出接枝共聚，得到光谱转换材料接枝聚合物的粗产物； (2) 将上述粗产物进行超临界流体纯化处理，将残留的光谱转换材料、引发剂从光谱 转换材料接枝聚合物的粗产物中脱除，得到光谱转换材料接枝聚合物； (3) 将上述光谱转换材料接枝聚合物进入造粒系统进行造粒，即得到光谱转换材料接 枝聚合物粒子；其中，所述步骤（1)中油酸包覆的稀土光谱转换材料的粒径为20~60 nm ;稀 土光谱转换材料选自 NaYF4 :Yb/Tm 和 NaYF4 :Yb/Er、NaYF4 :Tb/Tm 和 NaYF4 :Tb/Er、NaYF4: Yb/ Tm和NaYF4:Tb/Er、NaYF4:Tb/Tm和NaYF4:Yb/Er组合中的至少一种，且上述组合中每种物质 的质量比均为30~70 :70~30 ; (4) 将封装胶膜基材、抗氧剂、过氧化物交联剂、助交联剂、光稳定剂、增粘剂及上述含 光谱转换材料的聚合物粒子按照上述配方均匀混合，然后导入封装胶膜生产机组，通过挤 出、流延、收卷、裁切工序，即可得到太阳能电池封装胶膜。
[0016] 上述技术方案中，所述步骤（1)中，将封装胶膜基材、油酸包覆的稀土光谱转 换材料、引发剂混合均匀后投入螺杆挤出机中进行反应挤出接枝共聚，其温度区间为 110~190°C，螺杆转速为 180~250 rpm/min。
[0017] 上述技术方案中，所述步骤（2)中，将粗产物投入螺杆挤出机中进行超临界流体 纯化处理，其温度区间为200~240°C，螺杆转速为150~200 rpm/min。
[0018] 本发明的机理如下：采用油酸包覆的稀土光谱转换材料，油酸通过化学键的作用 而包裹于稀土材料的外表层，该类稀土光谱转换材料分散性良好，不会导致封装胶膜透光 率下降，相比于其他光谱转换材料，其具有较高的光谱转换效率；由于油酸具有活泼的双 键，因此可以采用接枝共聚的方式将其引入到高分子链中。然而采用反应挤出接枝共聚的 方式将上述稀土光谱转换材料引入高分子链中，存在未反应的光谱转换材料和引发剂，因 此需要针对反应挤出接枝聚合产物进行提纯。具体为：首先，将封装胶膜基材、上述光谱转 换材料、引发剂在搅拌器中搅拌均匀后投入双阶螺杆挤出机中的第一阶螺杆进行反应挤出 聚合，通过控制适当的反应温度和螺杆转速得到光谱转换材料接枝聚合物的粗产物；其次， 上述粗产物进入双阶螺杆挤出机组第二阶螺杆进行超临界流体纯化处理，将残留的光谱转 换材料、引发剂从所得光谱转换材料接枝聚合物的粗产物分离，得到所需的含光谱转换材 料接枝聚合物，该聚合物从挤出机螺杆挤出后造粒成聚合物粒子；最后，将封装胶膜基材、 过氧化物交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、光稳定剂、紫外光吸收剂以及光谱转换材料