专利名称：一种能简化太阳能电池封装结构的eva胶膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种能简化太阳能电池封装结构的EVA胶膜，该胶膜主要用在太阳 能电池元件与背板材料之间，用于太阳能电池组件封装领域。
背景技术：
太阳能是一种绿色无污染且取之不尽的能源，目前主要是利用太阳能电池板将其 转换成电能，然后再将其用作其它用途，如路灯、热水器、电动汽车等。由于太阳能电池一般 用于室外，所处环境比较恶劣，因此需要将其保护起来，常用玻璃板(前板)、封装胶膜和背 板将其封装起来。其中所用的玻璃板(前板)主要为低铁燧石钢化玻璃，它位于太阳能电 池元件的上面，具有高透光率及优异的耐候性。其中，胶膜的作用是将前板和背板连接起来，并封装太阳能电池组件。封装胶膜应 用最多的是EVA胶膜，一般是采用两片相同的EVA胶膜将太阳能电池元件夹在中间。该胶 膜在太阳能电池组件层压的过程中交联，将玻璃板(前板)和背板材料连接起来，同时将太 阳能电池元件封装起来。在整个太阳能电池组件中耐候性最差的就是这两层EVA胶膜，在 太阳能电池的使用过程中，往往是因为EVA的老化导致太阳能电池的损坏。对于太阳能电 池元件下面、背板材料上面的那一层胶膜来说，其实并不需要很高的透光率，只需要能与上 层EVA胶膜、背板材料有较好的粘接性能，同时具有优异的耐候性即可。目前大多数太阳能 电池厂商为了简化工艺，采用的就一般是与上层相同的EVA胶膜，而太阳能组件中采用越 多的EVA胶片就会使太阳能电池的使用寿命越低。背板材料一般为多层复合膜片，用得最多的是杜邦的TPT结构，其中T是指聚氟乙 烯(PVF)、P是指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，PVF与PET之间用聚氨酯、丙烯酸或环氧类 胶粘剂粘接。由于PVF仅为少数几家公司掌握生产技术，供应垄断，产能有限，且其本身成 本也非常高，因此其价格很高。为了降低背板成本，最外层的PVF层可以用其它的含氟聚合 物替代，朝向太阳能电池片的PVF层可以由耐候性差一点的材料替代，如3M公司用改性的 聚烯烃层替代了 PVF层，国内也出现了如帆度、海优威等公司用聚烯烃层取代朝向电池片 的含氟层。由于采用聚烯烃取代PVF层，因此其对太阳光的反射不如PVF，会降低太阳能电 池元件对太阳光的利用率。中国专利(申请号为200810175302. 7)提到一种太阳能复合背膜，由以下五层组 成含氟层、胶粘剂层、聚酯层、胶粘剂层、0. 2-lmm厚的EVA层，其中的EVA在太阳能组件 制备过程中交联也具有封装电池片的功能，但一方面没有添加二氧化钛，电池片对太阳光 的利用率降低，与聚酯层粘接性能较差，需要使用胶粘剂，同时其虽然可以减少一层封装用 EVA胶膜，但也增加了背膜中的EVA厚度，实质上并没有简化太阳能电池的封装结构。中国专利(申请号为200910054994. 4)提到一种减少粘接层的四层结构太阳能背 板，由以下四层组成含氟层、胶粘剂层、聚酯层、聚烯烃层。其中聚烯烃层也加入了二氧化 钛，但其没有交联，粘接效果较差，只能作为背板材料中的一层，其封装工艺仍较复杂，且其 性能并不能完全达到要求。
如图1所示，为现有技术的太阳能电池组件的结构图，其结构从上到下依次包括 低铁燧石钢化玻璃层1，普通EVA封装胶膜层2，电池组件层3，普通EVA封装胶膜层4，含氟 聚合物层5，胶粘剂层层6，聚酯层7，胶粘剂层8以及含氟聚合物层9。因此，在保持太阳能电池元件封装质量的前提下，本领域技术人员急需一种能部 分取代聚氟乙烯，同时能简化太阳能电池封装工艺，价格便宜的封装材料。
发明内容
为了克服上述封装材料的缺点，本发明的目的在于提供一种新的能替代面向电池 片的聚氟乙烯层、同时还具有封装太阳能电池片功能、与聚酯层相连不需要使用胶粘剂的 EVA胶膜。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案根据本发明提出的一种能简化太阳能电池封装结构的EVA胶膜，其主要由以下重 量份配比的原料制成其中，原料的重量份配比如下乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)100份交联剂0.5-1份相容剂0.5-5份抗氧剂0.5-1份光稳定剂0.05-1份二氧化钛1-10份增粘剂0.5-1. 5 份;将乙烯醋酸乙烯酯共聚物同其它助剂经过混料、熔融挤出、流延成膜，最后收卷制
得成品。借由上述技术方案，本发明具有的有益效果是本发明的EVA胶膜中添加了相容剂，使这种胶膜与太阳能背板中聚酯层有较好的 粘接性能，而不需要使用胶粘剂；添加了二氧化钛，使EVA胶膜具有较高的白度，能增强膜 片对太阳光的反射，提高太阳能电池元件的光电转换效率，同时二氧化钛替代了有机紫外 吸收剂，使膜片具有更好的抗紫外和老化性能。本发明可用于太阳能电池片和背板材料之间，与太阳能背板中的聚酯层有较好的 粘接力，而不需要使用胶粘剂，因此能减少背板材料的层数，简化太阳能电池的封装结构， 能大幅度降低太阳能电池组件的成本，另外由于添加了二氧化钛，使胶膜对太阳光有较好 的反射作用，能提高太阳光的利用效率，从而有利于提高太阳能电池片的光电转换效率，因 此有利于太阳能电池的推广与发展。
图1为现有技术的太阳能电池组件的结构图。图2为采用本发明中的EVA胶膜后太阳能电池组件的结构图。
具体实施例方式为了更好的说明本发明中的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。本发明涉及一种能简化太阳能电池封装结构的EVA胶膜。该EVA胶膜的是由如下 组分的原料制成，该原料组分的重量份(该重量份的单位可以是g或kg)配比为乙烯醋酸 乙烯酯共聚物(EVA) 100份、交联剂0. 5-1. 0份、相容剂0. 5-5份、抗氧剂0. 5-1份、光稳定 剂0. 05-1份、二氧化钛1-10份、增粘剂0. 5-1. 5份。所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物是该EVA胶膜的主要原料，其醋酸乙烯含量在 5 %-28 %之间，熔融指数在5-40g/IOmin之间，较佳的是所述含量在9 %-20 %之间，熔指在 9-30g/10min之间，更佳的是所述EVA中醋酯乙烯含量为14%，熔融指数为15g/10min。所述交联剂为普通EVA胶膜中常用的过氧化物交联剂，具体的为下列之一或几种 混合物叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、过氧化二异丙苯、二苯甲酰基过氧化物、叔丁基 过氧化-异丙基碳酸酯，较佳的是叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯其添加量为0. 5-1份， 较佳的添加量是0.8份。所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，其添加量为0. 5-5份，较佳的添加量是2份。所述抗氧剂为下列之一或其中两种以上的混合物三(壬基苯基)亚磷酸酯、三 (2,4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2，2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，较佳的是 三(壬基苯基)亚磷酸酯，其添加量为0. 5-1份，较佳的添加量是0.6份。所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合物N，N’ -双(2，2，6，6-四甲 基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和2，4- 二氯-6- (4-吗啉基)-1，3，5-三嗪的聚合物、癸二酸 双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯，其中较佳的是N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，其添加量为0. 05-1份，较佳的添加量为0. 2份。所述二氧化钛为金红石型或锐钛矿型，粒径为30-1000nm，较佳的是金红石型，粒 径为50nm，其添加量为1-10份，较佳的添加量是7份。二氧化钛为半导体材料，由于其禁 带宽度较大，对紫外光线能产生本征吸收，相对有机紫外吸收剂来说，吸收效果更好，且更 稳定，另外由于所添加二氧化钛白度较高，同时也使EVA胶膜白度很高，能增强对光线的反 射，提高太阳能电池的光电转换效率。所述增粘剂为硅烷偶联剂，具体的为下列之一或几种混合物Y-氨丙基三乙氧 基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙 烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、Y -巯丙基三乙氧基 硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，较佳的为 3_氨丙基三甲氧基硅烷，其添加量为0. 5-1. 5份，较佳的是1. 0份。本发明中的EVA胶膜的厚度可根据需要在0. 1-0. 8mm之间调节，该胶膜在使用过 程中交联，且交联度在45% -80%之间，一般采用流延法制得，具体步骤为将乙烯醋酸乙 烯酯共聚物同其它助剂经过混料、熔融挤出、流延成膜，最后收卷制得成品。实施例1在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 5kg抗氧 剂三(壬基苯基)亚磷酸酯，0. 05kg光稳定剂N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，Ikg平均粒径为30nm的金红石型二氧化钛，0. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷，经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度 约为0. Imm的EVA胶膜。实施例2在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入1. Okg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 5kg抗氧 剂三(壬基苯基)亚磷酸酯，0. 05kg光稳定剂N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，IOkg平均粒径为IOOnm的金红石型二氧化钛，1. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅 烷，经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度 约为0. 5mm的EVA胶膜。实施例3在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，Ikg抗氧剂三 (壬基苯基)亚磷酸酯，0. 2kg光稳定剂N，N’ -双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，Ikg平均粒径为IOOOnm的金红石型二氧化钛，0. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷， 经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C下，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度 约为0. 8mm的EVA胶膜。实施例4在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 6kg抗氧剂 三(壬基苯基)亚磷酸酯，Ikg光稳定剂N，N，-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，IOkg平均粒径为IOOnm的金红石型二氧化钛，Ikg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷，经 过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为 0. Imm的EVA胶膜。实施例5在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 6kg抗氧 剂三(壬基苯基)亚磷酸酯，0. 2kg光稳定剂N，N，-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，7kg平均粒径为30nm的金红石型二氧化钛，0. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅 烷，经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度 约为0. 8mm的EVA胶膜。实施例6在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入Ikg交联 剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，Ikg抗氧剂三(壬 基苯基)亚磷酸酯，Ikg光稳定剂N，N’ -双(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)-1，6_己二胺， 7kg平均粒径为IOOOnm的金红石型二氧化钛，Ikg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷，经过混料 机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为0. 5mm 的EVA胶膜。实施例7在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 8kg交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，2kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 6kg抗氧 剂三(壬基苯基)亚磷酸酯，0. 2kg光稳定剂N，N’ -双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1， 6-己二胺，7kg平均粒径为IOOOnm的金红石型二氧化钛，Ikg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅 烷，经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度 约为0. 5mm的EVA胶膜。实施例8在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0. 5kg 交联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，Ikg抗氧剂三 (壬基苯基)亚磷酸酯，0. 05kg光稳定剂N，N，-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)_1，6_己 二胺，Ikg平均粒径为30nm的金红石型二氧化钛，0. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷，经 过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约为 0. Imm的EVA胶膜。实施例9在IOOkg醋酸乙烯含量为14%，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入Ikg交 联剂叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯，0. 5kg相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯，0. 5kg抗氧剂 三(壬基苯基)亚磷酸酯，Ikg光稳定剂N，N，-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己 二胺，IOkg平均粒径为IOOnm的金红石型二氧化钛，1. 5kg增粘剂三氨丙基三甲氧基硅烷， 经过混料机混合均勻，投入流延机里，在80°C，经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度约 为0. 8mm的EVA胶膜。性能测试方案1.与PET剥离强度按GB/T8808-88试验方法，测试本发明中的EVA胶膜与PET的剥离强度。2.耐湿热老化性能按GB/T2423. 3试验方法进行湿热老化实验试验条件温度85°C，湿度85%，时间2000h。性能表征方法A:黄变指数(ΔΥΙ)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。B 经耐湿热老化后，观察本发明中的EVA胶膜与普通EVA封装胶膜和PET有无脱
层，气泡。3.耐紫外光辐射性能按国际电工委员会标准IEC61345规定进行紫外辐射老化性能测试。试验条件试样表面温度60士5°C，波长为280-400nm，辐射强度为15KWh/m2，辐照 时间为IOOOh。性能表征方法A 黄变指数(Δ YI)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。B 经紫外光辐照后，观察本发明中的EVA胶膜与普通EVA封装胶膜和PET有无脱 层，气泡。4.交联度测试用二甲苯萃取样品中未交联部分，称量萃取前后EVA胶膜的重量，来表示交联度。
试样条件萃取温度140°C，萃取时间5h，烘干温度140°C，烘干时间3h通过上述实施例得到的EVA胶膜，按下述方法测试，测试结果如表1所示。表1实施例1-9的性能测试结果
权利要求
1. 一种能简化太阳能电池封装结构的EVA胶膜，其特征在于其是由以下重量份配比的 原料制成乙烯醋酸乙烯酯共聚物 100份 交联剂 0. 5-1 份相容剂 0. 5-5 份抗氧剂 0. 5-1 份光稳定剂 0. 05-1 份二氧化钛 1-10 份增粘剂 0. 5-1. 5 份；将100份的乙烯醋酸乙烯酯共聚物同0. 5-1份的交联剂、0. 5-5份的相容剂、0. 5-1份 的抗氧剂、0. 05-1份的光稳定剂、1-10份的二氧化钛及0. 5-1. 5份的增粘剂经过混料、熔融 挤出、流延成膜，最后收卷制得成品。
2.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物其醋酸 乙烯含量在5% -28%之间，熔融指数在5-40g/10min之间。
3.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油
4.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述交联剂为有机过氧化物，为下列 之一或其中两种以上的混合物叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、过氧化二异丙苯、二苯 甲酰基过氧化物、叔丁基过氧化_异丙基碳酸酯。
5.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述抗氧剂为下列之一或其中两种 以上的混合物三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2，2’_亚甲 基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
6.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂， 为下列之一或其中两种以上的混合物N，N’_双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二 胺和2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪的聚合物、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇
7.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述二氧化钛其晶型为锐钛矿型或 金红石型，粒径为30-1000nm。
8.根据权利要去1所述的EVA胶膜，其特征在于所述增粘剂为硅烷偶联剂，为下列之 一或其中两种以上的混合物Y -氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基 硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、 3_氨丙基三甲氧基硅烷、Y-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、乙 烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
全文摘要
本发明涉及一种能简化太阳能电池封装结构的EVA胶膜。该EVA胶膜的是由如下组分的原料制成，该原料组分的重量份配比为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)100份、交联剂0.5-1.0份、相容剂0.5-5份、抗氧剂0.5-1份、光稳定剂0.05-1份、二氧化钛1-10份、增粘剂0.5-1.5份；将上述乙烯醋酸乙烯酯共聚物同其他助剂经过混料、熔融挤出、流延成膜，最后收卷制得成品。本发明中的胶膜主要用于太阳能电池元件与背板之间，不同于普通的EVA封装胶膜和背板材料，能简化太阳能电池的封装结构，同时能有效降低太阳能电池组件的成本，有利于太阳能电池的进一步推广。
文档编号C09J11/04GK102115642SQ201010617369
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者余鹏, 唐舫成, 李伟博, 汪加胜 申请人:广州鹿山新材料股份有限公司