一种多功能胶膜其制备方法和应用与流程

本发明涉及胶膜，尤其涉及一种多功能胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、hjt(heterojunction with intrinsic thin film的缩写)，是一种n型单晶双面电池，具有工艺简单、发电量高、度电成本低的优势，逐渐成为光伏行业研究热点。hjt电池由在晶体硅上沉积非晶硅薄膜制成，hjt电池的结构能够改善pn结的性能，使转换效率和开路电压得到提高。

2、虽然hjt电池片的发电效率高，但其本身也有一定的缺陷，例如：(1)电池片本身容易被uv光破坏，进而影响整个组件的发电效率；(2)电池片表面为金属氧化无涂层，与常规封装胶膜粘结性较差，老化过程中易出现胶膜与电池片脱层现象；(3)电池片本身不耐高温，因而无法采用传统焊接方式制备电池串，需使用低温银浆制备的焊带进行低温串焊；相应的低温焊带价格高；(4)hjt电池片本身主栅银的用量较高，整体价格贵。

3、cn112322227a公开了一种具有选择性预交联的多层结构的封装胶膜及其制备方法和应用。该封装胶膜，包括至少两层封装胶膜，其中，a层封装胶膜的预交联度为0-50％，按质量百分比计，包括基体树脂、填料、主交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗pid助剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外光吸收剂；b层封装胶膜的预交联度为10-60％，按质量百分比计，包括基体树脂、填料、主交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗pid助剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外光吸收剂。该发明的封装胶膜，可使封装胶膜的不同层具有不同的预交联度，制得的封装胶膜具有好的透光率，发电功率增益得到改善，粘结性能好。但是，该封装胶膜用于hjt电池片的制备时，胶膜与电池片的粘结力、组件功率及耐老化性能有待进一步提高。

4、cn112980340a公开了一种封装hjt电池用封装胶膜及其制备方法、制得的光伏组件。封装hjt电池用封装胶膜，包括粘结层和eva层；所述粘结层主要由按重量份数计的如下组分制得：基体树脂100份、改性树脂5～10份和助剂1～5份；所述改性树脂主要由基体树脂、引发剂和粘结单体反应制得。该发明通过在粘结层中引入特定的改性树脂，使封装胶膜的增粘机理适应hjt表面复合ito减反陷光层，实现胶膜与异质结电池片的完整粘合，提高胶膜与hjt电池片的剥离强度；同时，eva层对钢化玻璃或背板表面具有强剥离强度，提高hjt组件长期可靠性及使用寿命。但是，该胶膜的耐老化性能有待进一步提高，

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多功能胶膜及其制备方法和应用，本发明的多功能胶膜，可以吸收90％以上的uv光，大幅减少uv光对电池片的损伤；并且吸收uv光的同时，还可以将部分uv光转换成对电池片无害的可见光，减少光对电池片损伤的同时还提升了可见光的入射量，能够提升组件功率；大幅提升了胶膜与hjt电池片的粘结力，保证组件长期使用过程中的可靠性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种多功能胶膜，按重量份计，包含如下组分：

4、

5、

6、本发明的多功能胶膜，通过配方调整可以吸收90％以上的uv光，大幅减少uv光对电池片的损伤；并且吸收uv光的同时，还可以将部分uv光转换成对电池片无害的可见光，减少光对电池片损伤的同时还提升了可见光的入射量，能够提升组件功率；大幅提升了胶膜与hjt电池片的粘结力，保证组件长期使用过程中的可靠性。

7、需要说明的是，本发明的多功能胶膜是指制得的胶膜具有uv截止功能、uv光转可见光功能、针对点焊工艺具有低流动性功能、与hjt电池片高粘结功能。

8、具体的，一种多功能胶膜，按重量份计，包含如下组分：

9、主树脂的重量份为100份。

10、主交联剂的重量份为0.4-1份，例如为0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

11、助交联剂的重量份为0.4-1.3份，例如为0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份等。

12、偶联剂的重量份为0.1-0.8份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。

13、增粘剂的重量份为0.2-0.6份，例如为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份等。

14、光稳定剂的重量份为0.1-0.5份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。

15、助剂的重量份为0-1.1份，例如为0、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份等。

16、本发明中，所述助剂以重量份为0-1.1份计，包含如下组分：

17、uv吸收剂的重量份为0-0.5份，例如为0、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。

18、抗氧剂的重量份为0-0.2份，例如为0、0.1份、0.2份等。

19、阻聚剂的重量份为0-0.2份，例如为0、0.1份、0.2份等。

20、uv转换剂的重量份为0-0.2份，例如为0、0.1份、0.2份等。

21、本发明中，所述多功能胶膜为单层结构或多层结构。

22、双层及两层以上结构的胶膜，需区分电池片粘结面和玻璃粘结面。为保证uv光转换剂不会受到uv吸收剂的影响，一般在多层结构样品中，电池片粘结层添加uv吸收剂，剩余层结构中添加uv光转换剂以达到最佳效果，但二者并非无法同时使用。

23、预交联度的控制范围主要是针对电池片粘结层，为了保证组件制备过程中胶膜不会流动到焊带下方进而影响性能，预交联度25-55％；针对多层结构产品，其他各层的预交联度越低越好。

24、电池片粘结面预交联度会相对较高一点，相应的偶联剂和增粘剂可以多加，以保证与电池片粘结力；玻璃粘结面预交联度相对偏低，期望没有预交联度以保证与玻璃的充分粘结，但是技术上无法达到这种要求，相应的偶联剂和增粘剂可以少放，但考虑到产品整体性能可能会影响，因此并未特别提出。同时为尽可能降低玻璃粘结面预交联度，会添加一定量的阻聚剂或抗氧剂，同时减少助交联剂的添加量，同时不添加某种助交联剂，上述几种措施同时作用。

25、双层结构实际使用情况为一层eva(电池片粘结面)，一层poe(玻璃粘结面)；或者两层eva(具体结构为ee、ep)。

26、三层结构一般为一层eva(电池片粘结面)，中间层可以是eva或poe，同样的玻璃粘结层可以是eva或poe(具体结构为epe、eep、epp)。

27、本发明中，所述多功能胶膜为单层结构时，按重量份计，包含如下组分：

28、

29、优选地，当多功能胶膜为单层结构时，按重量份计，包含如下组分：eva100份，主交联剂0.6份，助交联剂1份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，uv吸收剂0.05份，uv转换剂0.1份。其中，辐照计量15kgy，预交联度25％。

30、本发明中，所述多功能胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层；

31、所述电池片粘结层按重量份计，包含如下组分：

32、

33、

34、所述玻璃粘结层按重量份计，包含如下组分：

35、

36、作为本发明的一种优选方案，所述多功能胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层；其中，按重量份计，电池片粘结层包含如下组分：eva100份，主交联剂0.6份，助交联剂1份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，uv吸收剂0.15份；其中，辐照计量20kgy，预交联度30％；

37、按重量份计，玻璃粘结层包含如下组分：eva100份，主交联剂0.7份，助交联剂0.4份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，uv转换剂0.15份，阻聚剂0.05份；其中，辐照计量20kgy，预交联度15％。

38、作为本发明的另一种优选方案，所述多功能胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层；其中，按重量份计，电池片粘结层包含如下组分：eva100份，主交联剂0.6份，助交联剂1份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，uv吸收剂0.15份；其中，辐照计量20kgy，预交联度30％；

39、按重量份计，玻璃粘结层包含如下组分：poe100份，主交联剂0.85份，助交联剂0.6份，偶联剂0.4份，增粘剂0.2份，光稳定剂0.1份，uv转换剂0.15份，阻聚剂0.05份；其中，辐照计量20kgy，预交联度10％。

40、本发明中，所述多功能胶膜为三层结构时，包括电池片粘结层、中间层和玻璃粘结层；

41、所述电池片粘结层按重量份计，包含如下组分：

42、

43、所述中间层按重量份计，包含如下组分：

44、

45、所述玻璃粘结层按重量份计，包含如下组分：

46、

47、作为本发明的优先方案，所述多功能胶膜为三层结构时，包括电池片粘结层、中间层和玻璃粘结层；

48、所述电池片粘结层按重量份计，包含如下组分：eva100份，主交联剂0.6份，助交联剂1份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，uv吸收剂0.25份；其中，辐照计量20kgy，预交联度30％；

49、所述中间层按重量份计，包含如下组分：poe100份，主交联剂0.85份，助交联剂0.85份，偶联剂0.2份，增粘剂0.2份，光稳定剂0.1份，uv转换剂0.1份；其中，辐照计量20kgy，预交联度15％；

50、所述玻璃粘结层按重量份计，包含如下组分：eva100份，主交联剂0.7份，助交联剂0.4份，偶联剂0.4份，增粘剂0.4份，光稳定剂0.1份，抗氧剂0.05份，uv转换剂0.1份，阻聚剂0.01份；其中，辐照计量20kgy，预交联度15％。

51、本发明中，所述主树脂为eva和/或poe。

52、优选地，所述主交联剂包含过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(tbec)、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯(taec)、过氧化二异丙苯(dcp)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的任意一种或至少两种的混合物。

53、优选地，所述助交联剂包含三烯丙基异氰脲酸酯(taic)、三甲代烯丙基异氰酸酯(tmaic)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)、或季戊四醇三丙烯酸酯(peta)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(乙氧化tmpta)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(丙氧化tmpta)中的任意一种或至少两种的混合物。

54、优选地，所述偶联剂包含硅烷偶联剂和/或异氰酸酯偶联剂。

55、优选地，所述硅烷偶联剂包含3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。

56、优选地，所述异氰酸酯偶联剂包含异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(三甲氧基硅丙基)异氰脲酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。

57、优选地，所述增粘剂包含甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯多聚体、二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯多聚体、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯多聚体中的任意一种或至少两种的混合物。

58、优选地，所述光稳定剂包含双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光稳定剂770)、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2，4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]中的任意一种或至少两种的混合物。

59、优选地，所述阻聚剂包含对苯二酚、对羟基苯甲醚(mehq)、2,6-二叔丁基对甲苯酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌中的任意一种或至少两种的混合物。

60、优选地，所述uv吸收剂包含二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、水杨酸酯类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂和三嗪类紫外吸收剂中的任意一种或至少两种的混合物。

61、优选地，所述uv转化剂包含有机荧光颜料、稀土有机配合物、稀土无机化合物、cdse量子点或钙钛矿量子点中的任意一种或至少两种的混合物。

62、本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的多功能胶膜的制备方法，按配比称取主树脂至搅拌容器，通过喷洒装置将主交联剂、助交联剂、偶联剂、增粘剂、光稳定剂、助剂首先将各助剂在助剂桶中准确称量，搅拌均匀；同时将主树脂粒子按需求倒入搅拌釜中，通过喷洒装置边搅拌边将助剂均匀喷散在粒子中喷洒至主体树脂上；待助剂喷洒完成后继续搅拌一段时间，带助剂完全吸收后停止搅拌，下料后使用流延机流延成膜，得到所述多功能胶膜。

63、所述喷洒的时间为2-3h，例如为2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h、3h等。

64、优选地，所述喷洒完成后的搅拌速度为30-100转/min，例如为30转/min、40转/min、50转/min、60转/min、70转/min、80转/min、90转/min、100转/min等；搅拌时间为4-8h，例如为4h、5h、6h、7h、8h等。

65、优选地，所述流延成膜的加工温度为60-100℃，例如为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等；加工的生产速度为6-10m/min，例如为6m/min、7m/min、8m/min、9m/min、10m/min等。

66、本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的多功能胶膜的应用，将所述多功能胶膜用于hjt电池的制备。

67、尤其是针对hjt电池后期的无主栅趋势，根据客户需求降低胶膜在层压过程中流动性，可应用于预固定焊接工艺。具体的，该工艺先将焊带预固定在电池片上，但焊带与电池片并未牢固粘结，仅是几个点接触模式，在组件层压过程中焊带才与电池片充分接触。该工艺要求在层压过程中胶膜不能进入焊带与电池片之间影响导电性能，同时又要保证焊带在层压过程中不会明显偏移变形。

68、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

69、本发明的多功能胶膜，可以吸收90％以上的uv光，大幅减少uv光对电池片的损伤；并且吸收uv光的同时，还可以将部分uv光转换成对电池片无害的可见光，减少光对电池片损伤的同时还提升了可见光的入射量，能够提升组件功率；大幅提升了胶膜与hjt电池片的粘结力，保证组件长期使用过程中的可靠性。具体的，制得的多功能胶膜预与hjt电池片剥离力为43.9-49.7n/cm，层压后、tc200后el均无阴影，组件功率为617-620w，uv60kwh后组件功率为608-615w，dh老化后外观良好，电池片边缘无脱层白斑。