一种太阳能封装电池eva薄膜表面涂料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，按照质量百分比由以下组分组成：碳纳米管5～10%，纳米二氧化硅5～15%，自由烷基酚聚氧乙烯醚3～15%，丙烯酸3～5%，丙二醇甲醚醋酸酯3～5%，余量是有机溶剂，所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为1︰1至3︰1，其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。该EVA薄膜表面涂料形成的涂层覆盖的薄膜能够具有导电性、低黄化率、同时提高了电池组的光电转换率，以及一种工艺简单、操作方便，能高效的使碳纳米管和二氧化硅纳米管均匀分散并固定在EVA薄膜表面的制备方法。
【专利说明】—种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，属于有机化学【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源短缺的形势下，可持续发展战略被世界各国接受。太阳能具有清洁性、安全性、资源充足性等优点，是二十一世纪最重要的新能源之一，受到各国政府的重视和支持。近几年光伏市场急剧扩大，光伏产品供不应求。
[0003]目前，在太阳能电池在生产过程中，需要对电池片进行封装。封装材料的性质将在很大程度上决定太阳能电池组件的性能和寿命。良好的封装材料必须具有高交联度(或低收缩率)、高剥离强度、低黄化率(或高可见光透光率)。
[0004]EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)是一种热塑性高分子材料，是线性分子结构的高聚物。EVA由乙烯和乙烯基醋酸酯在高温高压下共聚而成。通过调节乙烯和乙烯基醋酸酯两者比例可得到不同透明度、柔软度及坚韧度的EVA胶膜。加入交联剂后，EVA胶膜在封装电池片的同时发生交联固化，从而消除热胀冷缩现象，提高耐热性。由于EVA胶膜具有低收缩率、高透光率、高剥离强度、优异的耐候性和加工性等特定，目前已经成为最常用的一种封装材料，在EVA薄膜用于电器、电子产品等包装时，则要求薄膜具有一定的防静电性能。
[0005]为了使EVA胶膜具有低黄化率，提高EVA胶膜对可见光的高透光率，从而提高电池组的光电转化率，通常采用三种方法:第一种，加入紫外光吸收剂和光稳定剂，虽然屏蔽了紫外线，但由于吸收紫外线的能量转化为热能，促使了 EVA胶膜的老化加速；第二种，加入抗氧化剂，消除胶膜在使用过程中由过量的交联剂所产生的活性自由基，因该类自由基将使紫外光吸收剂或(和)光稳定剂生成带生色团的新化合物，从而导致黄化；第三种，在薄膜中添加红外线反射作用的纳米颗粒，然而在屏蔽了红外线的同时，存在可见光部分减弱的问题。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是:提出一种太阳能封装电池EVA薄膜，该涂料所形成的涂层形成的涂层，覆盖在薄膜表面，能够具有导电性、低黄化率、同时提高了电池组的光电转换率，以及一种工艺简单、操作方便，能高效的使碳纳米管和二氧化硅纳米管均匀分散并固定在EVA薄膜表面的制备方法。
[0007]为了解决上述其中一个技术问题提出的技术方案是:一种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料，按照质量百分比由以下组分组成:碳纳米管5~10%，纳米二氧化硅5~15%，自由烷基酚聚氧乙烯醚3~15%，丙烯酸3~5%，丙二醇甲醚醋酸酯3~5%，余量是有机溶剂，所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为1:1至3: 1，其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。
[0008]为了使该EVA薄膜表面涂料的导电性好，一种优选的技术方案是:所述碳纳米管的质量百分比为8~10%。
[0009]为了使该EVA薄膜表面涂料的黄化率低、透光性好，一种优选的技术方案是:所述纳米二氧化硅的质量百分比为10~12%。
[0010]为了使该EVA薄膜表面涂料分散性更好、粘合性更好，一种优选的技术方案是:所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为2: I。
[0011]为了使该EVA薄膜表面涂料稳定性更好，所述有机溶剂选自乙醇、丙醇或异丙醇的一种。
[0012]本发明为解决上述另一个技术问题提出的技术方案是:一种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，包括以下步骤:
A.配料:称取原料，所述EVA薄膜表面涂料按照质量百分比由以下组成组成:碳纳米管5~10%，纳米二氧化硅5~15%，自由烷基酚聚氧乙烯醚3~15%，丙烯酸3~5%，丙二醇甲醚醋酸酯3~5%，有机溶剂10~30%，余量是水，所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为1:1至3:1 ;其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂；
B.混合:加入碳纳米管、纳米二氧化硅、自由烷基酚聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯、有机溶剂和水，充分混合、搅拌形成悬浮液；
C.分散:室温下将上述悬浮液送进高剪切分散机对进行分散得到分散液；
D.喷涂:将上述分散液于20~40°C下超声振荡20~30分钟并稀释2~4倍喷涂到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0013]为了使该太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的导电性好，一种优选的技术方案是:所述碳纳米管的质量百分比为8~10%。
[0014]为了使该太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的黄化率低、透光性好，一种优选的技术方案是:所述纳米二氧化硅的质量百分比为10~12%。
[0015]为了使该太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料分散性更好、粘合性更好，一种优选的技术方案是:所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为2: I。
[0016]为了使该太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料稳定性更好，所述有机溶剂选自乙醇、丙醇或异丙醇的一种。
[0017]本发明的有益效果如下:
(I)本发明的EVA薄膜表面涂料的成分中包含碳纳米管，相比传统的制作工艺是向薄膜中添加大量的碳黑等导电剂，本工艺简单，即可获得具有优良的导电性能。
[0018](2)本发明的EVA薄膜表面涂料使用纳米二氧化硅，该涂料形成的涂层覆盖在薄膜表面，当辐射线作用于薄膜后，透明薄膜等离子体共振波长远小于入射波长，使入射波长在红外区无透过，成高反射，同时对紫外光和红外线的屏蔽较高，而且使得可见光的透过率高，可以解决的薄膜易黄化问题，并且提高了电池组的光电转换率。
[0019](3)本发明的EVA薄膜表面涂料选用适量的自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，选用适量的丙烯酸作为粘结剂，选用适量的丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂，可以使涂料分散性好、粘合性好、稳定性高。
[0020](4)本发明的EVA薄膜表面涂料制备方法先将碳纳米管、纳米二氧化硅、自由烷基酚聚氧乙烯醚、丙烯酸、 丙二醇甲醚醋酸酯、有机溶剂和水，进行充分混合、搅拌形成悬浮液；再将上述悬浮液送进高剪切分散机对进行分散得到分散液；最后将上述分散液喷涂到EVA薄膜表面后干燥、固化，工艺简单、操作简便，可以使碳纳米管和二氧化硅纳米管均匀分散并固定在EVA薄膜表面，同时保证了涂料分散性好、粘合性好、稳定性高。
[0021](5)本发明的EVA薄膜表面涂料制备方法采用高剪切分散机进行分散，高剪切分散机的核心部件是定子/转子结构，转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来强劲的动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械剪切、液力剪切、离心挤压、液层磨擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，使不相溶的液相在相应成熟工艺的条件下，瞬间均匀精细地分散，经过高频的循环往复，最终得到稳定的高品质产品，与三辊机、球磨机、砂磨机相比，高剪切分散机具有效率高、能耗低。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管5g
纳米二氧化硅5g
自由烷基酚聚氧乙烯醚3g
丙烯酸3g
丙二醇甲醚醋酸酯3g
无水乙醇81g ；
其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。
[0023]本实施例的EVA薄膜表面涂料的制备方法，包括以下具体步骤:
A.配料:按照上述配方用量称取适量的碳纳米管，纳米二氧化硅，自由烷基酚聚氧乙烯醚，丙烯酸，丙二醇甲醚醋酸酯，乙醇，水，其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂；
B.混合:加入碳纳米管、纳米二氧化硅、自由烷基酚聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯、有机溶剂和水，充分混合、搅拌形成悬浮液；
C.分散:室温下将上述悬浮液送进高剪切分散机对进行分散得到分散液；
D.喷涂:将上述分散液于20~40°C下超声振荡20分钟并稀释4倍喷涂到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0024]实施例2
本实施例的EVA薄膜表面涂料的其余部分与实施例1相同，不同之处在于:
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成: 碳纳米管IOg
纳米二氧化硅12g
自由烷基酚聚氧乙烯醚IOg
丙烯酸3g
丙二醇甲醚醋酸酯4g
丙醇60g ；本实施例的EVA薄膜表面涂料的制备方法的的其余部分与实施例1相同，不同之处在于:步骤D是将分散液于20~40°C下超声振荡30分钟并稀释2倍喷涂到EVA薄膜表面后干燥、固化。
[0025]实施例3
本实施例的EVA薄膜表面涂料的其余部分与实施例1相同，不同之处在于:
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管9g
纳米二氧化硅15g
自由烷基酚聚氧乙烯醚IOg
丙烯酸5g
丙二醇甲醚醋酸酯5g
异丙醇56g ；
实施例4
本实施例的EVA薄膜表面涂料的其余部分与实施例1相同，不同之处在于:
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管8g
纳米二氧化硅14g
自由烷基酚聚氧乙烯醚Sg
丙烯酸4g
丙二醇甲醚醋酸酯4g
无水乙醇51 g ；
实施例5
本实施例的EVA薄膜表面涂料的其余部分与实施例1相同，不同之处在于:
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管8g
纳米二氧化硅IOg
自由烷基酚聚氧乙烯醚9g
丙烯酸6g
丙二醇甲醚醋酸酯4g
异丙醇73g ；
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
[0026](对比例I)
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管5g
自由烷基酚聚氧乙烯醚3g
丙烯酸3g
丙二醇甲醚醋酸酯3g
无水乙醇86g ；其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。
[0027]本实施例的EVA薄膜表面涂料的制备方法与实施例1相同。
[0028](对比例2)
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管5g
纳米二氧化硅5g
自由烷基酚聚氧乙烯醚3g
羧甲基纤维素3g
丙二醇甲醚醋酸酯3g
无水乙醇81g ；
其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。
[0029]本实施例的EVA薄膜表面涂料的制备方法与实施例1相同。
[0030](对比例3)
本实施例的EVA薄膜表面涂料，由以下组分组成:
碳纳米管5g
纳米二氧化硅5g
自由烷基酚聚氧乙烯醚IOg
丙烯酸3g
丙二醇甲醚醋酸酯3g
无水乙醇74g ；
其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂。
[0031 ] 本实施例的EVA薄膜表面涂料的制备方法与实施例1相同。
[0032]将上述各实施例和对比例的涂料形成的涂层覆盖在薄膜表面，所得到EVA胶膜的各项性能指标通过以下方法测定:
1、耐紫外线辐射性能
测试样本为0.5mm的胶膜多片。紫外辐射老化测试方法为国际电工委员会IEC61345标准，测试条件为:温度60±5°C，波长200~400nm，辐照强度15KW ? h/m2。透光率测定按GB/T2410标准，其透光保持率=(辐照后样本平均透光率/辐照前样本平均透光率)X 100%。黄变指数按照GB2409-80进行分析。
[0033]2、耐湿热老化性能
耐湿热老化测试方法按GB/T2423.3标准，测试条件为:温度85°C，相对湿度85%，时间2000h。透光率测定按GB/T2410标准，其透光保持率=(辐照后样本平均透光率/辐照前样本平均透光率)X 100%。黄变指数按照GB2409-80进行分析。
[0034]3、光电转换效率
用实施例和对比例所得EVA胶膜分别封装单晶硅太阳能电池组，据此测试光电转换效率。[0035]4、电导率
用实施例和对比例所得EVA薄膜制备的四探针电导率测量:
将所述样品砂磨和抛光，并施加四个包含银导电膏的电极。通过使用连接于Jandel通用探针的Keithley Instruments 610C固态静电计的四探针电导率测量方法,测量所述样品的电导率。
[0036]上述测试结果如下表所示:
表1 各实施例和对比例的样品的试验结果
【权利要求】
1.一种太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: A.配料:称取原料，所述EVA薄膜表面涂料按照质量百分比由以下组成组成:碳纳米管5~10%，纳米二氧化硅5~15%，自由烷基酚聚氧乙烯醚3~15%，丙烯酸3~5%，丙二醇甲醚醋酸酯3~5%，余量是有机溶剂10~30%，所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为1:1至3:1 ;其中所述自由烷基酚聚氧乙烯醚作为分散剂，所述丙烯酸作为粘结剂，所述丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂； B.混合:加入碳纳米管、纳米二氧化硅、自由烷基酚聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯、有机溶剂和水，充分混合、搅拌形成悬浮液； C.分散:室温下将上述悬浮液送进高剪切分散机对进行分散得到分散液； D.喷涂:将上述分散液于20~40°C下超声振荡20~30分钟并稀释2~4倍喷涂到EVA薄膜表面后干燥、固化。
2.根据权利要求1所述太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，其特征在于:所述碳纳米管的质量百分比为8~10%。
3.根据权利要求1所述太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，其特征在于:所述纳米二氧化硅的质量百分比为10~12%。
4.根据权利要求1所述太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，其特征在于:所述自由烷基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为2: I。
5.根据权利要求1所述太阳能封装电池EVA薄膜表面涂料的制备方法，其特征在于:所述有机溶剂选自乙醇、丙醇或异丙醇的一种。
【文档编号】C09D5/24GK103613965SQ201310530526
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】顾正忠, 陈忠斌 申请人:苏州泰科尼光伏材料有限公司