专利名称：太阳能电池封装用乙烯—醋酸乙烯共聚物胶膜及制备方法
太阳能电池封装用乙烯一醋酸乙烯共聚物胶膜及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池用高分子封装材料，特别涉及一种用于太阳能电池封 装用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜及其制备方法。 二、背景技术太阳电池是借助于两层高分子封装膜将硅晶片包装于其中，再和上下保护层材料玻璃 及TPT膜或铝合金板粘结。首先，封装材料必须是透光的，而且透过率要髙，这样才 能保证封装后的太阳能电池组件具有足够的光电转换效率；另外，封装材料粘合力必 须要强，这样才能更好的固定和保护好太阳电池片封装材料是热固性的，以保证太 阳能组件在髙温下运行可靠。本世纪八十年代前，国内外曾试用过液态硅树脂和聚乙 烯醇縮丁醛树脂片(PVB )，均因价格高、施工条件苛刻等被淘汰。八十年代开始， 美国Jet Pr叩ulsion和Springbom实验室，国家可再生能源实验室(NREL )等根据 材料的透光性、模数、可加工性、价格等，将乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA )和乙烯 一甲基丙烯酸甲酯(EMMA )列入研究计划，并针对EVA胶膜在恶劣的天候条件下容易 变黄，从而影响太阳能电池光电转换率的缺点(A.W. Czanderna *, F. J. Pern, Encapsulation of PV modules using ethylene vinyl acetate copolymer as a pottant A critical review, Solar Energy Materials and Solar Cells 43 (1996) 101-181. ) s 为了改善EVA胶膜的黄变现象，可以通过调节配方中的紫外光稳定剂、抗氧化剂、交联 固化剂等品种和配比来提高EVA胶膜的耐老化性能(申请号200510034750，华南理工大 学，耐老化太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法)。在太阳能资源丰富的沙漠或高原地区，太阳电池组件还要承受更多的太阳光辐射, 硅电池片上积聚的热量较多，如果不及时消散，将会导致硅电池片的光电转化率下降， 此外，EVA胶膜的黄化问题也会很突出，影响其透光率，这样就大大制约了太阳能电池 组件在这些地区的应用。此外，随着人们对太阳电池生产中环保问题的关注和硅电池 资源的紧缺，人们对太阳能电池组件的使用寿命也提出了更髙的要求。但目前国外公 开发表的文献中，对EVA胶膜导热性研究很少，尚未见文献报导。三、发明内容(一) 发明目的本发明的目的在于针对现有技术中太阳能电池用EVA胶膜的耐候性的不足，着重 提高现有EVA胶膜的导热系数，提供一种酎热氧、耐紫外光老化、高热性良好的太阳 能电池封装用EVA胶膜，并提供该胶膜的制备方法。(二) 实现发明目的的技术方案本发明原理以EVA (乙烯一醋酸乙烯共聚物)为基体，采用合适的抗氧剂、紫 外光稳定剂、固化剂，并选择髙导热无机填料和/或偶联剂,采用机械挤出压延成型的 方式制得分散均匀的导热性良好的EVA胶膜.一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜，其特征在于它是含有导热填料 的乙烯-醋酸乙烯共聚物，是由下列物质按重量份数的配比所制成乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒100份、交联固化剂0.5-2.0份、导热填料30-200份、抗 氧化剂0.1-1.0份、紫外光稳定剂0.1-1.0份、偶联剂0-4.0份。太阳能电池封装用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜的制备方法如下(1) 、将30-200份导热填料与0-4.0份偶联剂进行混合，干燥、经研磨分散后得 到具有活性导热填料；(2) 、将100份EVA料粒、0. 5-2. 0份交联固化剂混合均匀；(3) 、将0.1-1.0份抗氧化剂、0.1-1. 0份紫外光稳定剂和步骤(1)制备的活性 导热填料进行混合，并混合均匀；(4) 、将上述步骤(3)的混合物加入到步骤(2)的混合物中，并混合均匀后， 进行共混挤出，温度控制在80-105TC ,挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序，得到 本发明的太阳能电池封装用EVA胶膜；上述EVA料粒中1分子EVA含有链段乙烯基醋酸乙烯酯基(质量比)=2: 1; 上述交联固化剂为过氧化物类，如，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己垸； 上述的抗氧化剂为受阻酚类，如，P- (4-羟基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯；或，亚磷酸酯类，如，亚磷酸酯三(2, 4—二特丁基苯基)酯；上述的紫外光稳定剂为受阻胺类，如，双(2,2,6，6—四甲基一4一哌啶)癸二酸酯； 上述的导热填料为无机导热填料的氧化铝、氧化镁、BeO、 AlN或SiC中的一种，其颗粒度在10nm-1 ii m;上述的偶联剂为硅垸系列偶联剂或钛酸酯偶联剂。本发明在确保EVA胶膜与玻璃、TPT或铝合金板充分粘合情况下，选择和复配能大 幅度提高EVA封装胶导热性能的配方，得到不仅耐热氧、耐紫外光良好，而且具有很 好导热性的EVA胶膜，其中EVA胶膜的导热系数比现有胶膜可提高3倍左右。与现有技术相比本发明方法具有如下优点(1) 现有EVA胶膜(如，FIRST EVA太阳电池胶膜)的导热系数约为0. 32W/m *K， 本发明的EVA胶膜的导热系数0.5-1.0W/m'K以上。导热系数可提高3倍以上。(2) 本发明的EVA胶膜导热性提高，可以较好地将硅电池上的热量分散，提高太 阳能电池的光电转化率，节约单晶硅或多晶硅资源，降低太阳能电池的使用成本，性 价比较高。(3) 耐热氧、耐紫外光老化性能优于现有太阳能电池用EVA胶膜，可以提高现有 太阳能电池的使用寿命；(4) 本发明的EVA胶膜不仅能够满足EVA与玻璃、TPT或铝合金板的粘合力要求， 而且比现有EVA胶膜具有较高的导热系数，可以用于聚光光伏发电系统和边远地区的 太阳能发电应用。
具体实施方式
实施例l以质量份数计，将30份0.7pm的0.5wm氧化铝与1.6份钛酸酯偶联剂(如， NDZ311)充分混匀，8(TC干燥、研磨分散后加入到由1.3份2，5-二甲基-2,5-双(叔丁 基过氧)己烷固化剂和IOO份EVA粒料中混合均匀后的混合物中；再将0.25份p-(4-羟基-3 ， 5 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯作为抗氧剂，0.3份双(2,2,6,6-四甲 基-4-哌啶基)癸二酸酯紫外光稳定剂加入上述混合物，并混合均匀。将混合物倒入挤 出机进行共混挤出，温度控制在100"C,在挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序，即 得导热系数约为0. 68W/m K的EVA胶膜。实施例2以质量份数计，将100份平均粒径0.7um的氧化铝，将2.0份硅烷偶剂(如，A151) 充分混匀，801C干燥、研磨分散后加入到由1.3份2 , 5-二甲基-2 , 5 -双(叔丁基 过氧)己烷固化剂和100份EVA粒料中混合均匀后的混合物中再将0.25份抗氧剂 亚磷酸酯三(2， 4—二特丁基苯基)酯，0.3份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二 酸酯紫外光稳定剂加入上述混合物，并混合均匀，将混合物进行共混挤出，温度控制 在105'C，挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序，即得导热系数约0.94W/m，K的EVA 胶膜。实施例3以质量份数计，将80份平均粒径l.Oiim的氧化铝加入到由1.3份2,5-二甲基 -2，5-双(叔丁基过氧)己垸固化剂和100份EVA粒料中混合均匀后的混合物中；再将 0. 25份p- (4 -羟基-3, 5 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯作为抗氧剂，0. 3份紫外 光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯加入上述混合物，并混合均匀。将 混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在1(KTC,在挤出物经流延、冷却、牵引、 巻取工序，即得导热系数约为0. 63 W/扱 K的EVA胶膜.实施例4以质量份数计，将80份平均粒径80咖的氮化铝或氧化铍与1. 6份硅烷偶联剂(如， A151)充分混匀，80'C干燥、研磨分散后加入到由1.3份2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基 过氧)己烷固化剂和100份EVA粒料中混合均匀后的混合物中；再将0.25份口-(4-羟基-3,5 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯作为抗氧剂，0.3份紫外光稳定剂双 (2,2,6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯加入上述混合物，并混合均匀。将混合物倒入 挤出机进行共混挤出，温度控制在100"C,在挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序， 即得导热系数大于1. OW/m K的EVA胶膜。实施例5以质量份数计，将80份平均粒径100nm的氧化镁与3. 2份钛酸酯偶联剂(如， NDZ201)充分混匀，80'C干燥、研磨分散后加入到由1.3份2,5-二甲基-2，5-双(叔丁 基过氧)己垸固化剂和100份EVA粒料中混合均匀后的混合物中；再将0. 25份p- (4 -羟基-3,5 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯作为抗氧剂，0.3份紫外光稳定剂双 (2,2,6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯加入上述混合物，并混合均匀。将混合物倒入 挤出机进行共混挤出，温度控制在100'C,在挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序， 即得导热系数约0. 58 W/m K的EVA胶膜。 实施例6以质量份数计，将80份平均粒径20nm的氧化铝与2.4份钛酸酯偶联剂(如，NDZ201) 充分混匀，80'C干燥、研磨分散后加入到由1.3份2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧) 己烷固化剂和100份EVA粒料中混合均匀后的混合物中；再将0. 25份p-(4 -羟基-3, 5 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯作为抗氧剂，0.3份紫外光稳定剂双(2,2，6,6-四甲 基-4-哌啶基)癸二酸酯加入上述混合物，并混合均匀。将混合物倒入挤出机进行共混 挤出，温度控制在100C在挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序，即得导热系数约 为O. 67W/m.K的EVA胶膜。
权利要求
1、一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜，其特征在于它是含有导热填料的乙烯-醋酸乙烯共聚物，是由下列物质按重量份数的配比所制成乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒100份、交联固化剂0.5-2.0份、导热填料30-200份、抗氧化剂0.1-1.0份、紫外光稳定剂0.1-1.0份、偶联剂0-4.0份。
2、 一种制备权利要求1所述胶膜的方法，其制备步骤如下(1) 、将30-200份的导热填料与0-4. O份偶联剂进行混合，干燥、经研磨分散后 得到具有活性的导热填料；(2) 、将100份的乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒与0. 5-2. 0份的交联固化剂混合均匀；(3) 、将O. l-1.0份抗氧化剂、0. l-1.0份紫外光稳定剂与上述步骤(1)制备的活 性导热填料进行混合均匀；(4) 、将上述步骤(3)的混合物加入到步骤(2)的混合物中，并混合均匀后，进 行共混挤出，温度控制在80-105"，挤出物经流延、冷却、牵引、巻取工序，得到本 发明的乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜。
3、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)中所述的导热填料为无 机导热填料的氧化铝、氧化镁、BeO、 AlN或SiC中的一种，其颗粒度为lOnm-l p m。
4、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷 系列偶联剂或钛酸酯偶联剂。
5、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于在步骤(2)中所述的乙烯-醋酸乙烯 共聚物粒料中1分子的乙烯-醋酸乙烯共聚物含有链段乙烯基与醋酸乙烯酯基的质量比 为2: ^
6、 根据权利要求(2)所述的方法，其特征在于在步骤(2)中所述的交联固化剂为过 氧化物类的2,5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧)己烷。
7、 根据权利要求(2)所述的方法，其特征在于在步骤(3)中所述的抗氧化剂为受阻 酚类的p- (4-羟基-3,5二叔丁基苯基)丙黢正十八碳醇酯。
8、 根据权利要求(2)所述的方法，其特征在于在步骤(3)中所述的紫外光稳定剂为 受阻胺类的双(2,2,6,6-四甲基-4-呢啶基)癸二酸酯。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池封装用乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜及其制备方法。该胶膜是由乙烯-醋酸乙烯共聚物粒科、固化剂、导热填料、抗氧剂、紫外光稳定剂、偶联剂按一定的质量份数配比制成；其制法是①将导热填料与偶联剂混合、干燥、经研磨分散得活性导热填料；②将乙烯-醋酸乙烯共聚物粒与固化剂混合；③将抗氧剂、紫外光稳定剂与上述的活性导热填料混合；④将上述步骤③的混合物加入到步骤②混合物中，进行共混挤出，挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序得到本发明胶膜。它具有导热系数高，比现有产品提高3倍以上，提高了太阳能电池的光电转化率，延长使用寿命等特点。
文档编号H01L31/0203GK101240157SQ200810020329
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者辉 何, 申明霞 申请人:河海大学