一种有机硅底涂液和双玻组件的制作方法

文档序号:14890001发布日期:2018-07-07 16:50阅读:154来源:国知局
本发明涉及太阳能电池领域,具体地,涉及一种有机硅底涂液、一种双玻组件。
背景技术
:石油等传统能源的储存量有限,被大量消耗,而且对环境造成严重污染,使风能、太阳能等清洁能源成为现有能源的发展趋势,特别是太阳能受地域限制较少,且能源丰富,成为研究的热点。太阳能电池组件为受光提供电能的部件,是太阳能电池的核心部件,制备性能优良的太阳能电池组件,能够有效提升太阳能电池的性能,而太阳能电池组件对密封性要求较高,气泡、粘结剂的厚薄不均匀及孔隙将严重影响电池的性能。太阳能电池组件的封装技术引起研究人员的重视。有机硅橡胶是目前应用较广的封装材料,但是有机硅橡胶的表面能很低,与玻璃基材形成的次价键很弱,因此,通过添加增粘助剂来实现增粘效果。现有技术中,将作为增粘助剂的环氧基团添加入硅胶体系中,通过环氧基团与基材形成化学结合,以达到增加粘结强度的目的,但是这类增粘助剂需要较高的加热固化温度才能达到较好的增粘效果,在较低温度下增粘效果不明显。也有使用含烷氧基团的增粘助剂,如在硅胶体系中引入甲氧基团或乙氧基团,可以在较低温度下通过烷氧基团与基材形成化学结合,以达到增加粘结强度的目的,但是这类增粘助剂是利用烷氧基团与羟基反应达到化学结合的目的,该过程中会生成甲醇或者乙醇等小分子物质,甲醇或者乙醇的残留对于太阳能电池封装的密封结构带来非常严重的不利影响。因此,亟需开发一种有利于提高太阳能电池性能的封装材料,以消除上述封装材料存在的缺陷。技术实现要素:本发明针对现有技术提供的封装材料不利于太阳能电池封装的缺陷,提供一种新的有机硅底涂液和一种双玻组件。使用本发明提供的有机硅底涂液在较低温度下即可实现较好的粘结效果,本发明提供的双玻组件克服了现有封装方法的小分子物质的残留带来的不利影响。为了实现上述目的,本发明提供一种有机硅底涂液,所述有机硅底涂液含有乙烯基羟基硅油和硅氮化合物。本发明提供了一种双玻组件,该双玻组件包括:依次层叠设置的第一玻璃层、第一封装层、电池片组层、第二封装层和第二玻璃层,所述第二玻璃层朝向所述电池片组层的一侧设置有反光涂层;所述第一玻璃层朝向所述电池片组层的一侧设置有有机硅底涂层,所述有机硅底涂层通过本发明所提供的上述有机硅底涂液第一固化得到。本发明的发明人在研究过程中发现,现有技术光伏封装组件通过在透明液体硅橡胶主体中添加增粘助剂,但是作为增粘助剂的环氧基团,需要较高的加热固化温度才能达到较好的增粘效果,在较低温度下增粘效果不明显;作为增粘助剂的烷氧基团,如甲氧基团或乙氧基团,虽然可以在较低温度下通过烷氧基团与基材形成化学结合,以达到增加粘结强度的目的,但是这类增粘剂是利用烷氧基团与羟基反应达到化学结合的目的,该过程中会生成甲醇或者乙醇等小分子物质,甲醇或者乙醇的残留对于双玻组件的密封结构带来非常严重的不利影响。本发明的发明人通过研究发现,不在透明液体硅橡胶主体中添加增粘助剂,而是增加底涂层来达到增加粘结强度的目的,并且能够克服上述缺陷。由此,本发明的发明人提供了上述有机硅底涂液,有机硅底涂液中含有乙烯基羟基硅油和硅氮化合物,双玻组件的玻璃基材表面含有较多的羟基基团,有机硅底涂液中硅氮化合物可以与玻璃基材表面的羟基基团在较低的温度下形成共价键,同时,有机硅底涂液中硅氮化合物与乙烯基羟基硅油经固化后也会反应形成交联网络结构(即存在化学键连),进而在玻璃基材表面形成一层与玻璃基材粘结很好的有机硅底涂层,有机硅底涂层中残留有乙烯基羟基硅油残留的硅-乙烯基,当加成型透明液体硅橡胶涂到有机硅底涂层表面固化时,透明液体硅橡胶中的含氢硅油除了与乙烯基硅油反应形成交联网络的同时,也与有机硅底涂层中的硅-乙烯基反应形成化学粘结,从而达到粘结效果。采用本发明的有机硅底涂液制备有机硅底涂层时可以在较低温度下达到较好的粘结效果,另外,双玻组件制备过程中,底涂层固化在开放的环境下进行,充分释放小分子结构物质,在双玻组件内不会产生残留。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明提供了一种有机硅底涂液,所述有机硅底涂液含有乙烯基羟基硅油和硅氮化合物。有机硅底涂液中的乙烯基羟基硅油可以和硅氮化合物反应生成交联网络。本发明对所述有机硅底涂液中乙烯基羟基硅油和硅氮化合物的含量没有特别的限定,为了充分实现乙烯基羟基硅油和硅氮化合物的交联,优选地,以所述有机硅底涂液的总重量为基准,所述乙烯基羟基硅油的含量为50-90重量%,进一步优选为60-80重量%;所述硅氮化合物的含量为10-50重量%,进一步优选为20-40重量%。在本发明中,通过红外光谱检测有机硅底涂液中的乙烯基羟基硅油和硅氮化合物,由于乙烯基羟基硅油和硅氮化合物接触快速反应,可以通过红外光谱来测定乙烯基羟基硅油中的乙烯基和羟基以及硅氮化合物中的硅氮基团。波数为1640cm-1处为乙烯基的红外吸收峰,波数为3333cm-1处为羟基的红外吸收峰,波数为922cm-1处为硅氮基的红外吸收峰。本发明中对所述乙烯基羟基硅油没有特别的限定,可以为本领域常规使用的各种乙烯基羟基硅油,可以通过商购得到,也可以通过自制得到。所述乙烯基羟基硅油为同时含有乙烯基和羟基的硅油,其中,乙烯基可以为端位,也可以为侧位,羟基可以为端位,也可以为侧位,本发明对此没有特别的限制。在本发明中,优选地,乙烯基羟基硅油中羟基的含量为0.1-10重量%,进一步优选为1-5重量%;相对于每克乙烯基羟基硅油,乙烯基羟基硅油中乙烯基的含量为0.01-2mmol,进一步优选为0.7-2mmol。采用该种优选实施方式,能够更好的满足有机硅底涂液中,乙烯基羟基硅油和硅氮化合物的有效交联反应,而且能够保证后续有机硅底涂液固化形成的底涂层中残留硅乙烯基,硅乙烯基可以与透明液体硅橡胶中的含氢硅油形成交联网络,更进一步提升封装效果。本发明所述的硅氮化合物的种类的选择范围较宽,优选为苯基类硅氮化合物和/或甲基类硅氮化合物,更优选为甲基类硅氮化合物。采用该种优选实施方式更有利于硅氮化合物与乙烯基羟基硅油的相溶,且不会影响透明度。根据本发明的一种优选实施方式,所述甲基类硅氮化合物选自六甲基二硅氮烷、六甲基环三硅氮烷和八甲基环四硅氮烷中的至少一种。乙烯基羟基硅油能够与六甲基二硅氮烷、六甲基环三硅氮烷和八甲基环四硅氮烷中的至少一种的交联效果更好,更有利于提升封装效果。本发明对所述有机硅底涂液的配制方法没有特别的限制,只要使得所述有机硅底涂液具备上述乙烯基羟基硅油和硅氮化合物即可,优选地,所述有机硅底涂液通过以下方式配制得到:在真空条件下,将乙烯基羟基硅油和硅氮化合物高速搅拌混合,进一步优选所述搅拌的速度为100-5000rpm。本发明还提供了一种双玻组件,该双玻组件包括:依次层叠设置的第一玻璃层、第一封装层、电池片组层、第二封装层和第二玻璃层,所述第二玻璃层朝向所述电池片组层的一侧设置有反光涂层;所述第一玻璃层朝向所述电池片组层的一侧设置有有机硅底涂层,所述有机硅底涂层通过本发明所提供的上述有机硅底涂液第一固化得到。本发明通过在第一玻璃层和第一封装层中间增加有机硅底涂层代替现有技术的在第一封装层和第二封装层制备过程中添加增粘基团,既可以实现较好的粘结效果,又避免了小分子物质如甲醇或者乙醇的残留对于双玻组件的密封结构带来的非常严重的不利影响。根据本发明所述的双玻组件,为了进一步提高封装效果,优选所述第一封装层和第二封装层各自为透明液体硅橡胶层。在本发明中,所述透明液体硅橡胶层可以通过本领域常规使用的任何透明液体硅橡胶经过固化得到,优选地,所述透明液体硅橡胶含有乙烯基硅油、含氢硅油、催化剂和抑制剂。根据本发明,不需在透明液体硅橡胶主体中添加增粘助剂,而是增加底涂层来达到增加粘结强度的目的,并且克服了以环氧基团或烷氧基团为增粘助剂所存在的缺陷。玻璃基材表面含有较多的羟基基团,有机硅底涂液中硅氮化合物可以与玻璃基材表面的羟基基团在较低的温度下形成共价键,同时,有机硅底涂液中硅氮化合物与乙烯基羟基硅油经固化后也会反应形成交联网络结构,进而在玻璃基材表面形成一层与玻璃基材粘结很好的底涂层,底涂层中残留有乙烯基羟基硅油残留的硅-乙烯基,当透明液体硅橡胶涂到底涂层表面固化时,透明液体硅橡胶中的含氢硅油除了与乙烯基硅油反应形成交联网络的同时,也与底涂层中的硅-乙烯基反应形成化学粘结,从而达到粘结效果。在本发明中,所述乙烯基硅油可以通过商购得到,也可以通过自制得到,本发明对其没有特别的限制,优选地,所述乙烯基硅油选自仅含端乙烯基的硅油、仅含侧乙烯基的硅油和既含端乙烯基又含侧乙烯基的硅油中的至少一种,进一步优选地,所述乙烯基硅油选自乙烯基二甲基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷、三甲基硅氧烷封端的甲基乙烯基聚硅氧烷和乙烯基二甲基硅氧烷封端的甲基乙烯基聚硅氧烷中的至少一种。本发明对所述乙烯基硅油中乙烯基的含量的选择范围较宽,例如可以为0.01-10mmol/g,优选为0.01-2mmol/g。在本发明中,所述含氢硅油可以通过商购得到,也可以通过自制得到,优选地,所述含氢硅油选自仅含端氢基的硅油、仅含侧氢基的硅油和既含端氢基又含侧氢基的硅油中的至少一种,进一步优选地,所述含氢硅油选自二甲基氢硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷、三甲基硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷和二甲基氢聚硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷中的至少一种。本发明对所述含氢硅油中氢含量的选择范围较宽,例如可以为1-20mmol/g,优选为5-10mmol/g。在本发明中,所述催化剂可以为本领域常规使用的各种催化剂,优选地,所述催化剂为过渡金属催化剂,所述过渡金属选自铂、铑和钯中的至少一种,进一步优选地,所述催化剂为铂催化剂,最优选为karstedt催化剂。在本发明中,所述抑制剂可以为本领域常规使用的各种抑制剂,例如所述抑制剂可以选自2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-己炔-1-环己醇、3-乙基-3-丁烯-1-炔、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四乙烯基四甲基环四硅氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷、四甲基亚乙基二胺、苯并三唑、三苯基膦和马来酸衍生物中的一种或多种,优选为2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-己炔-1-环己醇和3-乙基-3-丁烯-1-炔中的至少一种。本发明对所述透明液体硅橡胶中乙烯基硅油、含氢硅油、催化剂和抑制剂的含量的选择范围较宽,优选地,以所述透明液体硅橡胶的总量为基准,所述抑制剂的含量为0.01-0.05%,以金属元素计,所述催化剂的含量为5-10μg/g。为了实现更好的粘结效果,优选地,透明液体硅橡胶中,以si-h键计的含氢硅油相对于以si-vi键计的乙烯基硅油过量,进一步优选地,以si-h键计的含氢硅油与以si-vi键计的乙烯基硅油的摩尔比为1-10,进一步优选为2-5。该优选的含氢硅油可以满足与透明液体硅橡胶中乙烯基硅油反应形成交联网络的同时,与底涂层中的硅-乙烯基反应形成化学粘结。在本发明中,无特殊说明情况下,所述si-vi指的是硅-乙烯基。本发明对所述第一固化的条件选择范围较宽,例如所述第一固化的条件可以包括:温度为室温-100℃,和/或时间为10-60min;优选地,温度为50-100℃,和/或时间为10-40min。本发明对所述第二固化的条件选择范围较宽,例如所述第二固化的条件可以包括:温度为室温-100℃,和/或时间为10-60min;优选地,温度为50-80℃,和/或时间为5-20min。对于本发明所述反光涂层没有特别的限定,只要是本领域常规使用的反光涂层均可用于本发明,所述反光涂层包括但不限于氟碳树脂层、聚间苯二甲酸二烯丙酯层、聚偏氟乙烯层、聚乙烯层、硅胶层和聚四氟乙烯层中的至少一种。以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和所产生的有益效果,旨在帮助阅读者更清楚地了解本发明的精神实质所在,但不能对本发明的实施范围构成任何限定。实施例1(1)有机硅底涂液的制备称取80重量份的乙烯基羟基硅油(乙烯基含量为0.7mmol/g,羟基含量为1重量%),20重量份的六甲基环三硅氮烷,在真空下混合搅拌均匀,得到有机硅底涂液s-1;(2)双玻组件的制备在第一玻璃层上涂覆有机硅底涂液s-1,将其在50℃下放置固化40min,在第一玻璃层表面形成有机硅底涂层;然后使用透明液体硅橡胶作为第一封装层和第二封装层,按照第一玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有有机硅底涂层)、第一封装层、电池片组层、第二封装层和第二玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有反光涂层)的层叠顺序进行层叠,然后于50℃下固化20min得到双玻组件;所述透明液体硅橡胶的配置:将100重量份的乙烯基二甲基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷(乙烯基含量0.02mmol/g)与0.8重量份的三甲基硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷(氢含量5mmol/g)混合(si-h键与si-vi键的摩尔比为2),再添加0.34重量份的karstedt催化剂(铂含量为3000μg/g)、0.03重量份的2-甲基-3-丁炔-2-醇,搅拌使混合均匀,得到透明液体硅橡胶,以透明液体硅橡胶的总量为基准,铂元素的含量为10μg/g。实施例2(1)有机硅底涂液的制备称取70重量份的乙烯基羟基硅油(乙烯基含量为1.2mmol/g,羟基含量为2.6重量%),30重量份的八甲基环四硅氮烷,在真空下混合搅拌均匀,得到有机硅底涂液s-2;(2)封装层的制备在第一玻璃层上涂覆有机硅底涂液s-2,将其在75℃下放置固化20min,在第一玻璃层表面形成有机硅底涂层;然后使用透明液体硅橡胶作为第一封装层和第二封装层,按照第一玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有有机硅底涂层)、第一封装层、电池片组层、第二封装层和第二玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有反光涂层)的层叠顺序进行层叠,然后于70℃下固化10min得到双玻组件;所述透明液体硅橡胶的配置:将95重量份的乙烯基二甲基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷(乙烯基含量0.02mmol/g)、5重量份的三甲基硅氧烷封端的甲基乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量0.83mmol/g)与2.82重量份的二甲基氢硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷(氢含量7.5mmol/g)混合(si-h键与si-vi键的摩尔比为3.5),再添加0.26重量份的karstedt催化剂(铂含量3000μg/g)、0.05重量份的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇,搅拌使混合均匀,得到透明液体硅橡胶,以透明液体硅橡胶的总量为基准,铂元素的含量为7μg/g。实施例3(1)有机硅底涂液的制备称取60重量份的乙烯基羟基硅油(乙烯基含量为2mmol/g,羟基含量为5重量%),40重量份的六甲基二硅氮烷,在真空下混合搅拌均匀,得到有机硅底涂液s-3;(2)封装层的制备在第一玻璃层上涂覆有机硅底涂液s-3,将其在100℃下放置固化10min,在第一玻璃层表面形成有机硅底涂层;然后使用透明液体硅橡胶作为第一封装层和第二封装层,按照第一玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有有机硅底涂层)、第一封装层、电池片组层、第二封装层和第二玻璃层(朝向电池片组层的一侧设置有反光涂层)的层叠顺序进行层叠,然后于80℃下固化5min得到双玻组件;所述透明液体硅橡胶的配置:将98重量份的乙烯基二甲基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷(乙烯基含量0.02mmol/g)、2重量份的乙烯基二甲基硅氧烷封端的甲基乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量1.85mmol/g)与2.6重量份的三甲基硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷(氢含量7mmol/g)、1.01重量份的二甲基氢聚硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷(氢含量10mmol/g)混合(si-h键与si-vi键的摩尔比为5),再添加0.17重量份的karstedt催化剂(铂含量3000μg/g)、0.01重量份的1-己炔-1-环己醇,搅拌使混合均匀,得到透明液体硅橡胶,以透明液体硅橡胶的总量为基准,铂元素的含量为5μg/g。实施例4按照实施例1的方法,不同的是,用相同质量的六苯基环三硅氮烷替换六甲基环三硅氮烷。实施例5按照实施例1的方法,不同的是,三甲基硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷的添加量为0.4重量份,si-h键与si-vi键的摩尔比为1。对比例1按照实施例1的方法进行封装层的制备,不同的是,不使用有机硅底涂液,不制备有机硅底涂层,而是在透明液体硅橡胶中添加具有环氧基团的增粘助剂具体地:所述透明液体硅橡胶的配置:将100重量份的乙烯基二甲基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷(乙烯基含量0.02mmol/g)与0.8重量份的三甲基硅氧烷封端的甲基氢聚硅氧烷(氢含量5mmol/g)混合,再添加0.34重量份的karstedt催化剂(铂含量为3000μg/g)、0.03重量份的2-甲基-3-丁炔-2-醇、1.51重量份的具有环氧基团的增粘助剂,其中,具有环氧基团的增粘助剂的结构式如下所示。试验例(1)透光率测试采用lcd-5200光电特性测试仪,扫描380-780nm波段,按照gbt2680-1994公开的太阳光各波段分布特性,测试实施例1-4中制备得到的表面具有有机硅底涂层的第一玻璃层的透光率,测试结果列于表1。表1由表1中数据可以看出,采用本发明优选的甲基类硅氮化合物制备得到的有机硅底涂层具有较好的透光率。(2)粘结性能测试对实施例1-5所制备的双玻组件的粘结性能进行如下测试。采用玻璃剪切搭接方法测试,具体地:将玻璃裁切成100×25mm的玻璃条,分别将实施例1-5所述的有机硅底涂液涂敷到玻璃条表面,于60℃下固化20min,得到含有机硅底涂层的玻璃条,然后取两根含有机硅底涂层的玻璃条,分别在其中一端的有机硅底涂层表面涂覆12.5×25mm范围的透明液体硅橡胶(实施例1-5所述的透明液体硅橡胶),将两根玻璃样条通过涂有透明液体硅橡胶的两端进行搭接,重复操作,得到剪切搭接样条5根,于70℃下固化10min,然后在室温放置10h得到样条,对样条进行力学测试,测试方法按照gb/t13936-92《硫化橡胶与金属粘结拉伸剪切强度测定方法》进行,测试结果列于表2。对对比例1所制备的双玻组件的粘结性能进行如下测试。采用玻璃剪切搭接方法测试,具体地:将玻璃裁切成100×25mm的玻璃条,然后取两根玻璃条,分别在其中一端的表面涂覆12.5×25mm范围的对比例1所述的透明液体硅橡胶,将两根玻璃样条通过涂有透明液体硅橡胶的两端进行搭接,重复操作,得到剪切搭接样条5根,于70℃下固化10min,然后在室温放置10h得到样条,对样条进行力学测试,测试方法按照gb/t13936-92《硫化橡胶与金属粘结拉伸剪切强度测定方法》进行,测试结果列于表2。表2剪切强度(mpa)实施例11实施例21.1实施例31.3实施例41.06实施例50.53对比例1发粘,未完全固化由表2中数据可以看出,采用含有乙烯基羟基硅油和硅氮化合物的有机硅底涂液用于封装粘结效果较好,且有机硅底涂液固化是在开放环境中完成,避免了小分子物质(甲醇或者乙醇)的残留对于双玻组件的密封结构带来的非常严重的不利影响。另外,采用优选的乙烯基羟基硅油和硅氮化合物的含量、种类可以进一步提高粘结强度。以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1