封装胶膜组合物、封装胶膜和光伏组件的制作方法

本发明涉及光伏，具体而言，涉及一种封装胶膜组合物、封装胶膜和光伏组件。

背景技术：

1、光伏组件的电势诱导衰减(pid)问题一直是困扰光伏行业多年的痛点，当光伏电站中组件阵列发生该问题时，会导致电站输出功率大幅下降，造成极大损失。对于光伏组件pid效应的成因，业内深入研究多年，对其形成机理有pid-s、pid-p、pid-c等不同阐释，其中pid-p即电池表面极化导致的衰减，表现为组件开路电压(voc)和短路电流(ish)严重下降，而填充因子(ff)并无明显下降，且一定程度上可恢复，不同于pid-s的ff严重下降及pid-c的衰减不可恢复。造成pid-p的主要原因为在电池片及边框之间存在高电势差，系统中存在漏电流，正电荷逐渐在电池表面富集，中和钝化层中的固定负电荷，造成钝化作用消失，继而界面负荷大幅增加，输出功率/电流/电压大幅下降。

2、对于pid-p问题的解决，业内也聚焦多年，从电池片的角度，可增加电池表面抗极化保护，但相应可能会影响电池的受光。而从封装胶膜角度去改善影响更小，如提高封装胶膜的绝缘性能(高体积电阻)从而降低电荷穿透封装胶膜的能力；如增加封装胶膜的交联密度从而提高胶膜自身的阻隔能力；如在封装胶膜中添加可络合吸附带阳离子的组分，减少其迁移至电池表面的量等，效果均不够理想。

3、专利cn103254802、cn104744793、cn108778991等公开了多种金属离子捕捉剂，包括硅铝酸盐、水合氧化物、多价金属酸性盐等。在光伏封装胶膜中添加这些离子捕捉剂，可以捕捉na+、k+、ca2+等可迁移的金属阳离子，使之不迁移至电池片表面导致钝化失效，从而抑制pid问题。但该方案如果离子捕捉剂添加量过少，则抗pid作用不明显；如果添加量过多，因都是无机颗粒，会对胶膜透光率造成较大的负面作用。

4、专利cn109554141、cn109810639等公开了多种交联促进剂，可以进一步增加封装胶膜的交联密度，从而提升封装胶膜的阻隔能力，抑制胶膜中离子的迁移，从而减少系统pid问题的发生。该方案对pid现象的抑制效果有限，特别是针对pid-p的电荷迁移问题改善效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种封装胶膜组合物、封装胶膜和光伏组件，以解决现有技术中光伏封装胶膜的抗pid作用不足的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种封装胶膜组合物，包括基体树脂和高介电材料，其中，高介电材料的介电常数≥10；高介电材料包括有机高分子材料、碳无机材料和金属无机材料中的任意一种或者多种。

3、进一步地，金属无机材料的介电常数≥100；

4、优选的，金属无机材料的粒径d50为0.01～10μm；

5、优选的，金属无机材料选自铌镁酸铅-钛酸铅、锆钛酸铅镧、锆钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、铌酸钾钠、铌酸钠和二氧化钛中的任意一种或者多种。

6、进一步地，金属无机材料和碳无机材料经过有机物改性处理；优选的，有机物包括聚烯烃、环氧树脂和硅烷偶联剂中的任意一种或者多种。

7、进一步地，有机高分子材料和碳无机材料的介电常数为10～3000；

8、优选的，有机高分子材料和碳无机材料的粒径d50为0.01～10μm；

9、优选的，碳无机材料包括碳纳米管、石墨和碳纤维中的任意一种或者多种。

10、进一步地，有机高分子材料选自聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇树脂中的任意一种或者多种。

11、进一步地，高介电材料为基体树脂质量的0.01～5％，优选为0.01～1％。

12、进一步地，基体树脂为聚烯烃树脂，优选的，基体树脂为乙烯基树脂，更优选的，基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯-α烯烃共聚物中的任意一种或者多种。

13、进一步地，封装胶膜组合物还包括助剂，可选的，助剂包括交联剂、助交联剂、增粘剂和光稳定剂中的任意一种或者多种。

14、根据本发明的另一方面，提供了一种封装胶膜，该封装胶膜由上述任一种的封装胶膜组合物制备得到。

15、根据本发明的再一方面，提供了一种光伏组件，该光伏组件含有上述的封装胶膜。

16、应用本发明的技术方案，封装胶膜组合物中由于加入高介电的材料分布于基体树脂中，能够极大增强封装胶膜的电容效应，在存在电势差的情况下，能储存一定量的电荷，从而减少电荷迁移至电池片表面，有效抑制光伏组件的pid问题。

技术特征：

1.一种封装胶膜组合物，其特征在于，包括基体树脂和高介电材料，所述高介电材料的介电常数≥10；

2.根据权利要求1所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述金属无机材料的介电常数≥100；

3.根据权利要求2所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述金属无机材料和碳无机材料经过有机物改性处理；

4.根据权利要求1所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述有机高分子材料和所述碳无机材料的介电常数为10～3000；

5.根据权利要求4所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述有机高分子材料选自聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇树脂中的任意一种或者多种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述高介电材料为所述基体树脂质量的0.01～5％，优选为0.01～1％。

7.根据权利要求1至5任一项所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述基体树脂为聚烯烃树脂，优选的，所述基体树脂为乙烯基树脂，更优选的，所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯-α烯烃共聚物中的任意一种或者多种。

8.根据权利要求1至5任一项所述的封装胶膜组合物，其特征在于，所述封装胶膜组合物还包括助剂，可选的，所述助剂包括交联剂、助交联剂、增粘剂和光稳定剂中的任意一种或者多种。

9.一种封装胶膜，其特征在于，由权利要求1至8任一项所述的封装胶膜组合物制备得到。

10.一种光伏组件，其特征在于，含有权利要求9所述的封装胶膜。

技术总结
本发明提供了一种封装胶膜组合物、封装胶膜和光伏组件。该封装胶膜组合物包括基体树脂和高介电材料，其中，高介电材料的介电常数≥10；高介电材料包括有机高分子材料、碳无机材料和金属无机材料中的任意一种或者多种。应用本发明的技术方案，封装胶膜组合物中由于加入高介电的材料分布于基体树脂中，能够极大增强封装胶膜的电容效应，在存在电势差的情况下，能储存一定量的电荷，从而减少电荷迁移至电池片表面，有效抑制光伏组件的PID问题。

技术研发人员：侯宏兵,唐国栋,胡晓波,魏梦娟
受保护的技术使用者：杭州福斯特应用材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14