一种光伏组件封装用复合胶膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光伏组件封装材料，尤其涉及一种光伏组件封装用复合胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、无主栅topcon、hjt电池片已经成为光伏技术领域中的关键创新之一。这些电池片具有出色的能量转换效率和性能稳定性，使其成为太阳能电力的理想选择。然而，在无主栅电池片的制备和封装过程中，特别是在低温焊带点胶铺设步骤中，传统的胶膜封装技术存在虚焊问题。

2、传统的胶膜封装在低温焊带点胶铺设过程中，常常因其流动性而存在虚焊问题——由于传统胶膜的流动性较高，胶膜在层压或老化过程中可能会流入焊带与电池片之间的微小间隙，导致虚焊现象的发生。虚焊会严重影响电池片的性能和稳定性，降低电池片的效率。

3、为了解决这些问题，有必要提供一种新型的复合胶膜及其制备方法，特别适用于无主栅电池片的低温焊带点胶铺设，以提高电池片的性能、降低制造成本，并确保稳定的封装质量。

4、本发明旨在克服上述虚焊问题，提供一种具有出色的流动控制性能、不易发生虚焊问题、适用于低温焊带点胶铺设的复合封装胶膜，特别适用于无主栅n型电池片(包括topcon和hjt电池片)，从而推动太阳能电池技术的进一步发展。下面将详细描述本发明的具体实施方式。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光伏组件封装用复合胶膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中传统无主栅n型电池片封装中容易形成虚焊及电池片隐裂的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种光伏组件封装用复合胶膜，所述复合胶膜为三层结构，包括第一层预交联胶膜层、第二层未交联胶膜层及第三层未交联胶膜层；所述第一层预交联胶膜层为经紫外光固化及热固化的光热双固化胶膜层，所述第一层预交联胶膜层与光伏组件的电池直接接触；所述第二层未交联胶膜层及第三层未交联胶膜层为未交联的热固性胶膜层。

3、通过设置与电池直接接触的第一层胶膜为光热双固化预交联胶膜层，降低poe胶膜层的流动性，从而避免胶膜在层压或老化过程流入电池片与焊带之间的空隙，避免虚焊现象，提高提高电池片的性能、并确保稳定的封装质量。

4、进一步地，所述第一层预交联胶膜层的制备原料按照重量份包括如下组分：

5、乙烯-α-烯烃共聚物树脂85-95份、第一引发剂0.3-0.6份、助交联剂0.3-0.8份、第二引发剂0.1-0.5份、硅烷偶联剂0.2-1.1份、抗氧剂0.04-0.3份、光稳定剂0.04-0.2份、抗pid增粘母粒1-10份。

6、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的乙烯-α-烯烃共聚物树脂可以是乙烯/1-辛烯或乙烯/1-丁烯，也可以是乙烯/1-辛烯或乙烯/1-丁烯的组合物。

7、进一步地，用于制备第一层预交联胶膜层的乙烯-α-烯烃共聚物树脂的熔融指数为4～20g/10min。

8、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的第一引发剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、碳过氧酸-o,o-(1,1-二甲基丙基)-o-(2-乙基己基)酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷、叔戊基过氧化碳酸-2-乙基乙酯或叔丁过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种或至少两种的组合；

9、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的第二引发剂为4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘六氟磷酸盐、4-(苯硫基)苯基二苯基硫鍮六氟磷酸盐、4-(苯硫基)苯基二苯基硫鍮六氟锑酸盐、η6-异丙苯茂铁(ⅱ)六氟磷酸盐混合液、二苯甲酮中的至少一种。

10、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、硅烷低聚物中的至少一种；

11、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂；

12、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的受阻胺类光稳定剂包括聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的任意一种或两种以上的混合物。

13、优选地，用于制备第一层预交联胶膜层的抗pid增粘母粒为含有金属离子捕捉剂如磷酸锆、磷酸钛、水滑石、羟基磷灰石等的poe改性树脂母粒。进一步优选地，poe改性树脂为poe接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯、gma等改性树脂中的至少一种。

14、第二层poe胶膜作为中间缓冲层，层压时作为预交联层的缓冲层，为其释放分担压力，使压力分布均匀。防止电池片破片同时协助赶出第一层胶膜与电池片间气泡。

15、其中，所述第二层未交联胶膜层的制备原料按照重量份包括如下组分：

16、乙烯-α-烯烃共聚物树脂60-80份、改性聚乙烯树脂10-30份、第一引发剂0.3-0.6份、助交联剂0.3-0.8份、硅烷偶联剂0.2-1.1份、光稳定剂0.04-0.2份、抗pid增粘母粒1-10份。

17、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的乙烯-α-烯烃共聚物树脂可以是乙烯/1-辛烯或乙烯/1-丁烯，也可以是乙烯/1-辛烯或乙烯/1-丁烯的组合物。

18、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的乙烯-α-烯烃共聚物树脂的熔融指数为12～20g/10min；

19、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的第一引发剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、碳过氧酸-o,o-(1,1-二甲基丙基)-o-(2-乙基己基)酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷、叔戊基过氧化碳酸-2-乙基乙酯或叔丁过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种或至少两种的组合；

20、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的助交联剂包括三烯丙基异氰尿酸酯、1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟基丙烯三丙烯酸酯、丙氧化三羟基丙烯三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的一种或两种。

21、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的改性聚乙烯树脂为乙烯/丙烯酸酯共聚物、pe-马来酸酐接枝物、乙烯/丙烯酸丁酯共聚物或poe-丙烯酸缩水甘油酯接枝物中的任意一种或至少两种的组合。

22、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、硅烷低聚物中的至少一种；

23、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂；

24、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的受阻胺类光稳定剂包括聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的任意一种或两种以上的混合物。

25、优选地，用于制备第二层未交联胶膜层的抗pid增粘母粒为含有金属离子捕捉剂如磷酸锆、磷酸钛、水滑石、羟基磷灰石等的poe改性树脂母粒。进一步优选地，poe改性树脂为poe接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯、gma等改性树脂中的至少一种。

26、第三层胶膜为未交联的eva胶膜层，具有跟玻璃以及背板有较好的粘结力，使复合胶膜有较好的加工性能。

27、作为一种优选实施方式，所述第三层未交联胶膜层的制备原料重量份包括如下组分：

28、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂96-98份、过氧化物类交联剂0.4-1.1份、助交联剂0.3-1.1份、硅烷偶联剂0.4-0.5份、抗氧剂0.04-0.3份、光稳定剂0.04-0.2份。

29、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂的熔融指数为15～30g/10min；

30、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的过氧化物类交联剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、碳过氧酸-o,o-(1,1-二甲基丙基)-o-(2-乙基己基)酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷、叔戊基过氧化碳酸-2-乙基乙酯或叔丁过氧化碳酸-2-乙基己酯中的任意一种或至少两种的组合；

31、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的助交联剂包括三烯丙基异氰尿酸酯、1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟基丙烯三丙烯酸酯、丙氧化三羟基丙烯三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或至少两种的组合；

32、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、硅烷低聚物中的至少一种；

33、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯中的一种或两种以上的混合物；

34、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂；

35、优选地，用于制备第三层未交联胶膜层的受阻胺类光稳定剂包括聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的至少一种。

36、优选地，所述第一层预交联胶膜层的厚度为0.06-0.50mm。进一步优选地，所述第一层预交联胶膜层的厚度为0.10-0.30mm。

37、优选地，所述第一层预交联胶膜层经400w紫外光照射3-10min后的预交联度为5-50％，再经热固化后的交联度为75％-95％。例如，所述第一层预交联胶膜层的预交联度可以为5％、11％、16％、21％、26％、31％、34％、41％、46％、50％等，可以根据实际需求进行调整。

38、优选地，所述第二层未交联胶膜层的厚度为0.10-0.40mm。所述第三层未交联胶膜层的厚度为0.10-0.40mm。

39、本发明还提供了两种光伏组件封装用复合胶膜的制备方法，所述复合胶膜包括第一层预交联胶膜层和第二层未交联胶膜层及第三层未交联胶膜层；所述第一层预交联胶膜层为可紫外光固化及热固化的光热双固化胶膜层；所述复合胶膜制备时原材料需在拌料灌机械内混合搅拌均匀，所述拌料灌机械包括流延挤出机，流延挤出机具有螺杆a、螺杆b和螺杆c，原材料在罐内混合均匀后通过流延挤出机的螺杆a、螺杆b和螺杆c挤出；

40、所述制备方法包括以下步骤：

41、s1:将第一层所需原材料：乙烯-α-烯烃共聚物树脂、第一引发剂、助交联剂、第二引发剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗pid增粘母粒在拌料罐机械混合均匀后经螺杆a挤出，流延成膜a；

42、s2:将膜a经过紫外线照射处理后，进行uv固化反应，使其具备一定的预交联度；

43、s3:将第二层所需原材料：乙烯-α-烯烃共聚物树脂、改性聚乙烯树脂、第一引发剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗pid增粘母粒混合均匀在螺杆b挤出，

44、s4:将第三层所需原材料：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、过氧化物类交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂混合均匀在螺杆c挤出，

45、s5:步骤s3、s4中的螺杆b、c为同一流延挤出机的两个螺杆，第二层未交联膜的原材料及第三层为交联膜的原材料在分别从螺杆b、c中挤出后叠在一起，经过多层共挤模具，直接流延得到复合胶膜b，所述复合胶膜包括第二层和第三层；

46、s6:将步骤s1、s5所得膜a、膜b通过复卷机直接热压复合在一起得到所述封装胶膜；所述膜a、膜b分别成型为所述第一层预交联膜层、第二层未交联膜层与第三层未交联膜层的复合层；

47、s7：将所述复合胶膜层用于光伏组件封装，所述第一层预交联膜层与光伏组件的电池直接接触，所述第三层未交联膜层与光伏组件的表面封装玻璃接触。

48、本发明所提供的另一种光伏组件封装用复合胶膜的制备方法包括以下步骤：

49、s1：将第一层所需原材料：乙烯-α-烯烃共聚物树脂、第一引发剂、助交联剂、第二引发剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗pid增粘母粒混合均匀在螺杆a挤出；

50、s2：将第二层所需原材料：乙烯-α-烯烃共聚物树脂、改性聚乙烯树脂、第一引发剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗pid增粘母粒混合均匀在螺杆b挤出，

51、s3:将第三层所需原材料：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、过氧化物类交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、光稳定剂混合均匀在螺杆c挤出，

52、s4：步骤s1、s2及s3中的螺杆a、b、c为同一流延挤出机的三个螺杆，第一层预交联膜的原材料、第二层未交联膜的原材料及第三层为交联膜的原材料在分别从螺杆a、b、c中挤出后叠在一起，经过多层共挤模具，直接流延得到复合胶膜，所述复合胶膜包括第一层和第二层和第三层；

53、s5：将复合胶膜的第一层进行紫外光照射，使其具有一定预交联度，形成所述第一层预交联胶膜层，复合胶膜的第二层即为第二层未交联胶膜层；

54、s6：将所述复合胶膜层用于光伏组件封装，所述第一层预交联膜层与光伏组件的电池直接接触，所述第三层未交联膜层与光伏组件的表面封装玻璃接触。

55、本发明还提供了一种光伏组件封装用复合胶膜的应用，其使用上述的光伏组件封装用复合胶膜，将其用于光伏组件中，所述光伏组件表面为玻璃封装，所述复合胶膜设置在光伏组件的封装玻璃和电池之间，所述第一层预交联胶膜层与光伏组件的电池直接接触，所述第二层未交联胶膜层与光伏组件的表面封装玻璃接触；所述光伏组件使用的电池为无主栅topcon电池或者无主栅hjt电池；所述光伏组件为topcon或者hjt双玻组件。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

57、本发明提供一种双层结构的光伏组件封装用复合胶膜，其第一层预交联膜层与电池直接接触，由于所述第一层预交联膜层经过紫外光固化及热固化处理，取得了一定的预交联度，降低了其流动性，胶膜在层压或老化过程中不会流入焊带与电池片之间的微小间隙，避免虚焊现象的发生，显著电池片的性能、稳定性和转化效率。

58、同时，由于胶膜是软质材料，其本身具备的性质使其能够在层压中起到缓冲作用，减轻电池片受到的压力，减少电池片隐裂的现象，在第一层预交联胶膜层之上设置有第二层未交联胶膜层和第三未交联胶膜层，第二层未交联胶膜层和第三层未交联胶膜层具有一定的流动性，缓冲效果更佳，复合胶膜通过三层复合结构进一步避免了电池片隐裂，且第二层未交联胶膜层和第三层未交联胶膜层与电池片之间不接触，胶膜不会在层压或老化过程中流入电池片之间的微小间隙，避免虚焊现象的产生。

59、同时，由于第二层未交联胶膜层和第三层未交联胶膜层具有一定的流动性，通过多层搭配的复合结构使其在层压的过程中具有较好的排气效果，在封装中可以显著减少层压气泡、el发黑等问题的发生。这将进一步提高太阳能电池组件的性能、可靠性，并降低制造成本，从而促进可持续太阳能电力的发展。

60、将上述复合胶膜特别适用于无主栅电池片的低温焊带点胶铺设，将其应用在topcon或者hjt双玻组件上，有效解决了电池虚焊的问题，提高了电池的稳定性及转化效率。