一種太陽能電池封裝膠膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能電池封裝膠膜及其制備方法，膠膜原料包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、硅微粉、3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑。制備方法為先將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉混合；再加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮和硅微粉；然后加入剩余組分，混合后，經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得。該膠膜具有良好的耐高溫高濕性和紫外光老化性，性能接近進(jìn)口膠膜。
【專利說明】一種太陽能電池封裝膠膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種太陽能電池封裝膠膜及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能行業(yè)是新興朝陽行業(yè)。美國能源部從70年代后期已開始投入了巨資支持 了多項(xiàng)該領(lǐng)域的研究項(xiàng)目，以期促進(jìn)這一頗有前景的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過多年理論探索 和實(shí)驗(yàn)研究，太陽能電池的一些關(guān)鍵科學(xué)問題已經(jīng)得到較好的解決，單晶硅、多晶硅及非晶 硅電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。近年來，世界范圍內(nèi)圍繞新型安全、高效、低成本、長壽命太陽電 池的研究方興未艾，使用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料的太陽電池層出不窮。于此同時(shí)，各國學(xué)者 和企業(yè)認(rèn)識(shí)也強(qiáng)烈地意識(shí)到太陽電池的封裝材料和工藝是提高太陽電池壽命，降低使用成 本的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003] 在這一研究領(lǐng)域中，美國的Jet Propulsion和Springborn實(shí)驗(yàn)室早在70年代 末至80年代初就開始研究太陽能電池封裝材料的配方，國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL)的 F. J. Pern等在太陽能電池封裝材料研制領(lǐng)域中做了大量卓有成效的工作。目前，世界各國 的太陽能電池組件生產(chǎn)商普遍采用EVA作為封裝材料。近30年的使用說明，此封裝材料 可穩(wěn)定15-20年。為了進(jìn)一步促進(jìn)太陽能電池的使用，美國等發(fā)達(dá)國家對(duì)太陽能電池組件 封裝用膠膜提出長達(dá)30年的使用壽命目標(biāo)，并為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)投入了大量的資金和人力。 然而目前的封裝材料還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這一要求。近年來，一些太陽能電池組件的生產(chǎn)者和 終端用戶都相繼報(bào)道了太陽能電池在自然天候條件下因封裝材料的老化變黃、脫膠而導(dǎo)致 電池的光電轉(zhuǎn)換效率大大降低的例子。這涉及到EVA封裝材料的長期可靠性、使電池獲得 較長使用壽命和達(dá)到更高的目標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益的問題，故引起了美國能源部和各大廠家的密切 關(guān)注。為此，美國能源部通過國家可再生新能源實(shí)驗(yàn)室資助致力于膠膜老化機(jī)理和改進(jìn)配 方的研究工作。英國也開始了這方面的工作，已取得較好效果。國外廠家如美國STR、日本 的普利司通及德國的etimex生產(chǎn)的膠膜性能好、穩(wěn)定性好，但成本高。在組件價(jià)格日益下 降的趨勢(shì)下，封裝膠膜的價(jià)格也日益被關(guān)注，封裝膠膜的國產(chǎn)化是不可抵當(dāng)?shù)内厔?shì)。
[0004] 我國于80年代中期開始，從美國引進(jìn)單晶硅太陽能電池生產(chǎn)線，并逐年從美國進(jìn) 口 EVA膠膜。為改變每年進(jìn)口封裝材料的被動(dòng)局面，國家科委將太陽能電池封裝用EV A膠 膜國產(chǎn)化列入"八五"攻關(guān)計(jì)劃。由浙江化工研究院最先對(duì)EVA膠膜進(jìn)行了研究開發(fā)，取得 了良好的效果，為EVA膠膜的國產(chǎn)化打下基礎(chǔ)。近幾年，國內(nèi)陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)了較多的膠膜生 產(chǎn)廠家，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，無法跟進(jìn)口產(chǎn)品相比。使用結(jié)果表明。在使用三、四年左右就 出現(xiàn)一些問題，其中最突出的是封裝材料老化變黃、脫膠，嚴(yán)重影響了電池的光電轉(zhuǎn)化效率 和使用壽命。這就使成本本來就高的電池片不能很好地得到利用，阻礙了太陽電池的應(yīng)用 和推廣。提高電池封裝膠膜的耐天候老化性能，已成為太陽能利用的一個(gè)迫切需要解決的 問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種太陽能電池封裝膠膜及其制備 方法，該膠膜具有良好的耐高溫高濕性和紫外光老化性，性能接近進(jìn)口膠膜。
[0006] -種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5? 15份，玻璃鱗片1?6份，藻酸鈉2?9份，硅油3?10份，硫酸鋇2?8份，丙烯酸丁酯 1?6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉4?7份，氫化松香酯2?8份，丙烯酸十八烷基酯3? 10份，N-乙烯基吡咯烷酮2?9份，硅微粉1?6份，3-二乙胺基丙胺4?10份，短切玻 璃纖維2?8份，抗老化助劑1?8份，交聯(lián)劑2?7份，增塑劑3?9份。
[0007] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硅微粉粒徑在400?600目。
[0008] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抗老化助劑為三（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸 酯或亞磷酸三壬基苯酯。
[0009] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述交聯(lián)劑為叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯或三 烯丙基異三聚氰酸酯。
[0010] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三辛酯或磷 酸三甲苯酯。
[0011] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0012] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在50?70°C的水浴中加熱攪拌10?30min，得混合物I ;
[0013] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合1?3h，得混合物II ;
[0014] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中攪拌5?lOmin，得混合物III ;
[0015] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得。
[0016] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟2中振蕩頻率為100?140次/min。
[0017] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3中混料機(jī)在氨氣氛圍中以200?300rpm的攪 拌速度混合物料。
[0018] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟4中擠出溫度為80?90°C，熱壓溫度為30? 40°C，冷壓溫度為10?15°C。
[0019] 本發(fā)明的太陽能電池封裝膠膜具有良好的耐高溫高濕性和紫外光老化性，老化后 黃度指數(shù)變化非常小、與玻璃及TPT粘接力衰減也很小，保證太陽能組件減低的衰減率，性 能接近進(jìn)口膠膜。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 一種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份， 玻璃鱗片1份，藻酸鈉2份，硅油3份，硫酸鋇2份，丙烯酸丁酯1份，聚氧乙烯月桂醇醚硫 酸鈉4份，氫化松香酯2份，丙烯酸十八烷基酯3份，N-乙烯基吡咯烷酮2份，硅微粉1份， 3-二乙胺基丙胺4份，短切玻璃纖維2份，抗老化助劑1份，交聯(lián)劑2份，增塑劑3份。
[0022] 所述硅微粉粒徑在400目；抗老化助劑為三（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯；交聯(lián) 劑為叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯。
[0023] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0024] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在50°C的水浴中加熱攪拌30min，得混合物I ;
[0025] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合3h，振蕩頻率為100次/min，得 混合物II ;
[0026] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中，在氨氣氛圍中以200rpm攪拌lOmin，得混合物 III；
[0027] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得，其中 擠出溫度為80°C，熱壓溫度為30°C，冷壓溫度為10°C。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] -種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份， 玻璃鱗片2份，藻酸鈉4份，硅油6份，硫酸鋇3份，丙烯酸丁酯2份，聚氧乙烯月桂醇醚硫 酸鈉6份，氫化松香酯4份，丙烯酸十八烷基酯5份，N-乙烯基吡咯烷酮7份，硅微粉2份， 3-二乙胺基丙胺9份，短切玻璃纖維6份，抗老化助劑2份，交聯(lián)劑3份，增塑劑5份。
[0030] 所述硅微粉粒徑在480目；抗老化助劑為亞磷酸三壬基苯酯；交聯(lián)劑為三烯丙基 異三聚氰酸酯；增塑劑為磷酸三辛酯。
[0031] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0032] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在70°C的水浴中加熱攪拌lOmin，得混合物I ;
[0033] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合lh，振蕩頻率為140次/min，得 混合物II ;
[0034] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中，在氨氣氛圍中以300rpm攪拌5min，得混合物III ;
[0035] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得，其中 擠出溫度為90°C，熱壓溫度為40°C，冷壓溫度為15°C。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] -種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5? 15份，玻璃鱗片1?6份，藻酸鈉2?9份，硅油3?10份，硫酸鋇2?8份，丙烯酸丁酯 1?6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉4?7份，氫化松香酯2?8份，丙烯酸十八烷基酯3? 10份，N-乙烯基吡咯烷酮2?9份，硅微粉1?6份，3-二乙胺基丙胺4?10份，短切玻 璃纖維2?8份，抗老化助劑1?8份，交聯(lián)劑2?7份，增塑劑3?9份。
[0038] 所述硅微粉粒徑在500目；抗老化助劑為三（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯；交聯(lián) 劑為三烯丙基異三聚氰酸酯；增塑劑為磷酸三甲苯酯。
[0039] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0040] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在50°C的水浴中加熱攪拌30min，得混合物I ;
[0041] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合lh，振蕩頻率為140次/min，得 混合物II ;
[0042] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中，在氨氣氛圍中以200rpm攪拌lOmin，得混合物 III；
[0043] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得，其中 擠出溫度為90°C，熱壓溫度為40°C，冷壓溫度為15°C。
[0044] 實(shí)施例4
[0045] 一種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5? 15份，玻璃鱗片1?6份，藻酸鈉2?9份，硅油3?10份，硫酸鋇2?8份，丙烯酸丁酯 1?6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉4?7份，氫化松香酯2?8份，丙烯酸十八烷基酯3? 10份，N-乙烯基吡咯烷酮2?9份，硅微粉1?6份，3-二乙胺基丙胺4?10份，短切玻 璃纖維2?8份，抗老化助劑1?8份，交聯(lián)劑2?7份，增塑劑3?9份。
[0046] 所述硅微粉粒徑在550目；抗老化助劑為三（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯；交聯(lián) 劑為三烯丙基異三聚氰酸酯；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯。
[0047] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0048] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在70°C的水浴中加熱攪拌lOmin，得混合物I ;
[0049] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合3h，振蕩頻率為100次/min，得 混合物II ;
[0050] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中，在氨氣氛圍中以300rpm攪拌5min，得混合物III ;
[0051] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得，其中 擠出溫度為80°C，熱壓溫度為30°C，冷壓溫度為10°C。
[0052] 實(shí)施例5
[0053] -種太陽能電池封裝膠膜，原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5? 15份，玻璃鱗片1?6份，藻酸鈉2?9份，硅油3?10份，硫酸鋇2?8份，丙烯酸丁酯 1?6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉4?7份，氫化松香酯2?8份，丙烯酸十八烷基酯3? 10份，N-乙烯基吡咯烷酮2?9份，硅微粉1?6份，3-二乙胺基丙胺4?10份，短切玻 璃纖維2?8份，抗老化助劑1?8份，交聯(lián)劑2?7份，增塑劑3?9份。
[0054] 所述硅微粉粒徑在600目；抗老化助劑為亞磷酸三壬基苯酯；交聯(lián)劑為三烯丙基 異三聚氰酸酯；增塑劑為磷酸三辛酯。
[0055] 上述太陽能電池封裝膠膜的制備方法，包括以下步驟：
[0056] 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸 鈉混合，在60°C的水浴中加熱攪拌20min，得混合物I ;
[0057] 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡 咯烷酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合2h，振蕩頻率為120次/min，得 混合物II ;
[0058] 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步 驟2所得混合物II中，一同投入混料機(jī)中，在氨氣氛圍中以250rpm攪拌7min，得混合物III ;
[0059] 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得，其中 擠出溫度為85°C，熱壓溫度為35°C，冷壓溫度為12°C。
[0060] 試驗(yàn)例1耐高溫高濕性能實(shí)驗(yàn)
[0061] 將實(shí)施例1至5所得樣品及市售國產(chǎn)膠膜、進(jìn)口膠膜剪裁成一定大小，測(cè)定黃度指 數(shù)、與玻璃及TPT粘接力，然后將試樣將交聯(lián)放置于試驗(yàn)箱（溫度：85°C，濕度：85% )，每隔 400h測(cè)試一次黃度指數(shù)及粘接力。
[0062] 結(jié)果如下：
[0063] 膠膜在高溫高濕老化2000h過程中黃度指數(shù)變化
[0064]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池封裝膠膜，其特征在于：原料以重量份計(jì)包括：乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物5?15份，玻璃鱗片1?6份，藻酸鈉2?9份，娃油3?10份，硫酸鋇2?8份，丙 烯酸丁酯1?6份，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉4?7份，氫化松香酯2?8份，丙烯酸十八 烷基酯3?10份，N-乙烯基吡咯烷酮2?9份，硅微粉1?6份，3-二乙胺基丙胺4?10 份，短切玻璃纖維2?8份，抗老化助劑1?8份，交聯(lián)劑2?7份，增塑劑3?9份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于：所述硅微粉粒徑在 400 ?600 目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于：所述抗老化助劑為三（2， 4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯或亞磷酸三壬基苯酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于：所述交聯(lián)劑為叔丁基過 氧化碳酸-2-乙基己酯或三烯丙基異三聚氰酸酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于：所述增塑劑為鄰苯二甲 酸二辛酯、磷酸三辛酯或磷酸三甲苯酯。
6. 權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的太陽能電池封裝膠膜的制備方法，其特征在于：包括 以下步驟： 步驟1，將玻璃鱗片、藻酸鈉、硅油、硫酸鋇、丙烯酸丁酯和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉混 合，在50?70°C的水浴中加熱攪拌10?30min，得混合物I ; 步驟2,將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氫化松香酯、丙烯酸十八烷基酯、N-乙烯基吡咯烷 酮和硅微粉加入步驟1所得混合物I中，超聲振蕩混合1?3h，得混合物II ; 步驟3,將3-二乙胺基丙胺、短切玻璃纖維、抗老化助劑、交聯(lián)劑和增塑劑加至步驟2所 得混合物II中，一同投入混料機(jī)中攪拌5?lOmin，得混合物III ; 步驟4,將步驟3所得混合物III依次經(jīng)擠出、壓延、冷卻、牽引、除靜電，即得。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜的制備方法，其特征在于：步驟2中振 蕩頻率為100?140次/min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜的制備方法，其特征在于：步驟3中混 料機(jī)在氨氣氛圍中以200?300rpm的攪拌速度混合物料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜的制備方法，其特征在于：步驟4中擠 出溫度為80?90°C，熱壓溫度為30?40°C，冷壓溫度為10?15°C。
【文檔編號(hào)】C09J11/04GK104371577SQ201410643297
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請(qǐng)人:無錫中潔能源技術(shù)有限公司