一种功能型光伏胶膜及其制备方法和光伏组件与流程

本发明属于太阳能电池，涉及一种功能型光伏胶膜，特别是涉及一种兼具高抗pid、抗紫外老化、长效稳定、助剂配方简单、添加量少的功能型光伏胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、光伏胶膜是光伏组件的核心材料之一，主要包括乙烯-醋酸乙烯酯eva胶膜、乙烯-α-烯烃共聚物poe胶膜以及集成二者特点的epe胶膜等。随着下游厂商的不断优化，近年来也出现了在基体树脂中掺混第二组份或第三组份树脂的改性光伏胶膜，这是因为，单独使用poe胶膜时，由于poe主要为不含有极性基团的支化烷烃链，导致其对助剂的吸收能力较差，从而在使用过程中伴随着助剂析出、电池片打滑、交联硫化速度慢等问题；而当单独使用eva胶膜时，因其结构中的亲水性的极性基团和水解后酸性物质的存在，在使用过程中伴随有水汽透过率高、组件抗pid性能差、电池片被腐蚀等问题。

2、因此，不同厂家及科研工作者从胶膜组分、配方、工艺等不同维度开展了一系列的工作。特别地，随着近年来电池技术的不断发展，业内推出了以高电池效率著称的topcon、hjt、钙钛矿等新型电池，但由于电池片本身技术路线及工艺的特点，仍伴随有一定的问题，如：topcon电池正面抗pid效果差，hjt电池对胶膜粘结力要求高，同时电池片及背板都易被uv光破坏，钙钛矿电池需要高水汽阻隔率材料进行封装等。为此，下游胶膜厂商需要不断优化升级胶膜配方，以适应光伏电池及封装技术的发展。

3、通常，胶膜配方中需加入交联剂、助交联剂、光稳定剂、偶联剂等基础助剂，而为适应上述电池片特点，有些厂家在配方中还额外加入抗pid助剂、防析出剂、光转化剂等附加助剂。专利cn114806422b在配方中额外添加紫外光吸收剂对二甲氨基肉桂酰氧基丙基三甲氧基硅烷和无机纳米氧化物，来提升胶膜组件对紫外光的截止能力；cn111662655a在配方中额外添加多孔材料或笼形化合物来提高胶膜的防助剂析出能力；cn116042134a中提出了一种兼具uv光吸收、uv光转化、胶膜-电池粘接力高的多功能胶膜，但是其配方成分复杂，额外添加了uv光转剂、uv吸收剂、阻聚剂、增粘剂等配方助剂。而助剂添加越多，则助剂在基体树脂中越容易析出，同时大量助剂的引入，对基体树脂材料起到增塑作用，在一定程度上也会使得材料力学性能降低。

4、基于这样的背景，本发明从配方助剂成分的构效关系出发，提出了一种制备多功能光伏胶膜的方法，使得胶膜配方简单、助剂添加量少，在提升组件高抗pid性能的同时，功能助剂可以长久稳定地赋予光伏组件优异的抗紫外老化能力，使得组件具备优异的发电功率及使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提出一种兼具高抗pid、抗紫外老化、长效稳定、助剂配方简单、添加量少的功能型光伏胶膜。

2、本发明的另外一个目的是提供包含该胶膜的太阳能电池组件。

3、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

4、一种功能型光伏胶膜，包括以下重量份数的原料：

5、

6、

7、作为优选，基础树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物eva、乙烯-丙烯酸共聚物eaa、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea、乙烯-甲基丙烯酸共聚物emaa、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物eba、聚烯烃弹性体poe、聚乙烯缩丁醛pvb、烯烃嵌段共聚物obc中的一种或多种的组合；

8、作为优选，光稳定剂选自2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、双(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯中的一种或多种的组合；

9、作为优选，主交联剂选自二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化异丙苯、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯中的一种或任意几种的组合；

10、助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或任意几种的组合。

11、作为优选，偶联剂为硅烷偶联剂，选自甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧叔丁基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或乙烯基烷氧基硅烷低聚体中的一种或多种。

12、作为优选，功能型助剂为如下所示的罗丹明-聚醚-硅烷类低分子量聚合物(rhodamine-pe-r-silane)，重均分子量优选为1000～3000g/mol。其中，聚醚段pe选自聚乙二醇链段、聚丙二醇链段或聚丁二醇链段中的一种或多种的组合。硅烷段silane选自三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三过氧叔丁基硅烷、三乙酰氧基硅烷、三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种的组合。聚醚段pe与硅烷段silane中间的连接段r选自环氧基、乙烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酰氧基、巯基、羟基、氨基、炔基或脲基中的一种或多种的组合；

13、

14、一种前述功能型光伏胶膜的制备方法，包括如下制备步骤：

15、步骤s1，将所述基础树脂、光稳定剂、主交联剂、助交联剂、偶联剂、功能型助剂混合均匀，制得配方混合料；

16、步骤s2，将所述配方混合料加入至挤出设备中，在温度70～120℃条件下流延挤出成型制得所述功能型光伏胶膜。

17、本发明还涉及上述功能型光伏胶膜在制备光伏组件中的应用。例如，一种光伏组件，包括依次叠设的前板、第一封装胶膜、太阳能电池片、第二封装胶膜和背板，所述第一封装胶膜和/或第二封装胶膜为前述的功能型光伏胶膜。

18、本发明的有益效果在于：

19、本发明的多功能光伏胶膜，罗丹明-聚醚-硅烷结构部分具有以下作用：①罗丹明结构可将对电池片有破坏作用的高能量光转化为可被电池片吸收利用的低能量光，在保护电池片、延长组件使用寿命的同时，产生更高的发电效率，实现了光转化助剂的效果；②聚醚结构因含有大量的孤对电子，可吸附金属阳离子，使得金属阳离子在电势差作用下沿分子链传导，同时孤对电子与水形成氢键，从而减少了水分进入到电池片表面，最终使得电池片拥有较高的发电功率，实现了抗pid助剂的效果；③硅烷结构使该类功能型助剂能永久牢靠地存在于光伏胶膜中而不迁移析出，从而使光伏胶膜具备稳定长效的抗pid及uv光转化效果，同时实现了防析出助剂的效果；

20、本发明所提供的功能型光伏胶膜配方简单、助剂添加量少，在提升组件高抗pid性能的同时，功能助剂长久稳定地赋予光伏组件优异的抗紫外光老化能力，使得组件具备优异的发电功率及使用寿命。

技术特征：

1.一种功能型光伏胶膜，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，所述基础树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物eva、乙烯-丙烯酸共聚物eaa、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea、乙烯-甲基丙烯酸共聚物emaa、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物eba、聚烯烃弹性体poe、聚乙烯缩丁醛pvb、烯烃嵌段共聚物obc中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，所述光稳定剂选自2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、双(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，所述主交联剂选自二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化异丙苯、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷、、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯中的一种或任意几种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，所述助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或任意几种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，偶联剂为硅烷偶联剂，优选选自甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧叔丁基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或乙烯基烷氧基硅烷低聚体中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种功能型光伏胶膜，其特征在于，所述功能型助剂为如下所示的罗丹明-聚醚-硅烷类低分子量聚合物，重均分子量优选为1000～3000g/mol；

8.权利要求1-7任意一项所述的一种功能型光伏胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种功能型光伏胶膜在制备光伏组件中的应用。

10.一种光伏组件，包括依次叠设的前板、第一封装胶膜、太阳能电池片、第二封装胶膜和背板，其特征在于，所述第一封装胶膜和/或第二封装胶膜为权利要求1-7任意一项所述的一种功能型光伏胶膜。

技术总结
本发明提供了一种功能型光伏胶膜及其制备方法和光伏组件，该功能型光伏胶膜原料配方均包括：基础树脂、光稳定剂、主交联剂、助交联剂、偶联剂、功能型助剂，其中，功能型助剂为罗丹明‑聚醚‑硅烷。该功能型光伏胶膜配方简单，功能多样，在提升组件高抗PID性能的同时，功能助剂可长久稳定地赋予光伏组件优异的抗紫外光老化能力，从而使得组件具备优异的发电功率及使用寿命。

技术研发人员：张杰,田秦,王新宇,黄玲燕,马威龙,杨文,付小亮,何勇
受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15