阻燃太阳能电池组件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阻燃太阳能电池组件及其制备方法，其中，本阻燃太阳能电池组件包括：自上而下依次设置的玻璃、上层EVA胶膜、电池片、下层EVA胶膜及背板；其中所述上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜；燃太阳能电池组件及其制备方法通过其中的上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜，进而提高太阳能电池组件的阻燃性。

【技术实现步骤摘要】
阻燃太阳能电池组件及其制备方法
本专利技术属于光伏领域，具体阻燃太阳能电池组件及其制备方法。
技术介绍
太阳能光伏组件，简称PV组件，是太阳能光伏发电系统中的核心部分。它是由预先排列好的一组建电池，超薄钢化透明玻璃，封装胶膜而构成。若干光伏组件用密封胶安装固定在框架上组成太阳能电池板，普遍规定太阳能电池板应用寿命是在30年，从而对组件用封装胶提出了很高的要求，能耐受高低温环境，防潮，抗腐蚀，耐紫外和耐湿热老化，以及良好的绝缘和阻燃性能。现有胶膜产品已具有很好的绝缘，抗老化和环境变化的性能，但是，不具有阻燃性能是太阳能光伏组件的一重大缺陷。随着分布式发电的大幅度发展，越来越多的光伏组件应用在居民比较多的领域，如厂房，公共建筑，别墅，办公大楼等。伴随着晶硅太阳能电池的光电转换，会明显提高组件内部的温度，由于失配或热斑效应会带来过热而引起火灾的危险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种阻燃太阳能电池组件及其制备方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种阻燃太阳能电池组件，所述阻燃太阳能电池组件自上而下依次包括玻璃、上层EVA胶膜、电池片、下层EVA胶膜及背板；其中所述上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜。进一步，所述阻燃EVA胶膜具有ABA三层结构，表层包括以下质量百分比的组分：EVA树脂96.5％～98.5％，纳米磷酸锆0.05％～0.1％，过氧化物0.5％～1％，交联助剂0.5％～1％，硅烷偶联剂0.2％～0.6％，紫外光吸收剂0.1％～0.5％，光稳定剂0.1％～0.5％；芯层包括以下质量百分比的组分：EVA树脂74％～82.5％，钛白粉7～8％，含磷丙烯酸酯阻燃剂9％～15％，过氧化物0.5％～1％，交联助剂0.5％～1％，硅烷偶联剂0.2％～0.6％，紫外光吸收剂0.1％～0.5％，光稳定剂0.1％～0.5％。进一步，所述含磷丙烯酸酯阻燃剂具有如式Ⅰ所示的结构,其中,R是氢原子、脂烃基或芳烃基。进一步，所述R是C1～C8的烷基、C3～C8的环烷基、C2～C8的不饱和烃基、C3～C8的环烯烃或C6～C10的芳烃基。进一步，芯层厚度为400μm～500μm，表层厚度为50μm～100μm；所述过氧化物是2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯和过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯中的一种或多种；所述交联助剂是异氰酸三烯丙酯、三(2-羟乙基)-异氰脲酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；所述硅烷偶联剂是乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中一种或多种；所述光稳定剂是双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚丁二酸(4羟基-2，2，6，6-四甲基-1哌啶乙醇脂)中的一种或多种；所述紫外光吸收剂是2-[4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚；所述EVA树脂中的VA含量是20％～30％；纳米磷酸锆的粒径为200nm～300nm。又一方面，本专利技术还提供了一种阻燃太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，制备含磷丙烯酸酯阻燃剂；步骤S2，制备阻燃EVA胶膜。进一步，所述步骤S1中制备含磷丙烯酸酯阻燃剂的方法包括：如式Ⅱ所示的二乙基膦酸酯与如式Ⅲ所示的醛类化合物在缚酸剂的作用下反应生成如式Ⅳ所示的中间体化合物，如式Ⅳ所示的中间体化合物与如式V所示的甲基丙烯酰氯在缚酸剂的作用下反应生成如式Ⅰ所示的含磷丙烯酸酯，进一步，所述缚酸剂为三乙胺、氟化钾或氟化铯，所述二乙基膦酸酯、醛类化合物、缚酸剂的摩尔比为1:1:1～5，生成中间体化合物的反应温度为0℃～30℃，反应时间1h～5h；所述二乙基膦酸酯和甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:1～1.1，生成含磷丙烯酸酯的反应温度为0℃～120℃，反应时间1h～12h；生成含磷丙烯酸酯所得到的固体产物，分别采用盐酸水溶液、碳酸氢钠水溶液洗涤，分液后，有机层用硫酸镁干燥，再真空干燥；然后所得固体采用硅胶柱层析提纯即得到含磷丙烯酸酯成品，硅胶的粒径是70～230目，洗脱相是乙酸乙酯和石油醚按照质量比1:1混合的混合液。进一步，所述步骤S2中制备阻燃EVA胶膜的方法包括：步骤S21，将EVA树脂和纳米磷酸锆混合挤出制成磷酸锆母粒，将EVA树脂和钛白粉混合挤出制成钛白粉母粒；步骤S22，采用挤出设备和多层挤出模头制备ABA三层结构的胶膜；磷酸锆母粒用于与其他组分混合挤出制成表层，钛白粉母粒用于与其他组分混合挤出制成芯层。进一步，所述制备方法还包括：步骤S3，将玻璃1、上层EVA胶膜2、电池片3、下层EVA胶膜4及背板5分别通过粘合剂粘贴后，再进行固化。本专利技术具有积极的效果：(1)阻燃太阳能电池组件及其制备方法通过其中的上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜，进而提高太阳能电池组件的阻燃性。(2)本专利技术的含磷丙烯酸酯阻燃剂以二乙基膦酸酯、醛、丙烯酰氯为原料，三乙胺、氟化钾或氟化铯为缚酸剂，低温下反应即可得到含磷丙烯酸酯，合成方法简单，成本低。含磷丙烯酸酯阻燃剂可以与EVA树脂、交联助剂在过氧化物引发下进行自由基接枝反应，不存在迁移析出和相容性差的缺陷。使得EVA树脂在不改变胶膜原有粘结性和抗老化性能的前提下，胶膜本身具有一定的阻燃性，可被用于阻燃防火要求更高的光伏领域。(3)本专利技术的EVA胶膜含有表层含有纳米磷酸锆，通过在表层强剪切加工下，添加磷酸锆母粒可以减少团聚，阻燃剂配合纳米磷酸锆的阻燃抗熔滴效应，减缓热量和热质的传递，进一步提升了EVA胶膜的阻燃性。附图说明图1是本专利技术的阻燃太阳能电池组件的结构示意图；图2是阻燃太阳能电池组件的制备方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例1的含磷丙烯酸酯阻燃剂的核磁氢谱图。图4是本专利技术实施例1的含磷丙烯酸酯阻燃剂的核磁碳谱图。图5是本专利技术实施例1的含磷丙烯酸酯阻燃剂的红外光谱图。图6是本专利技术应用例1的阻燃EVA胶膜固化后的热失重曲线。具体实施方式除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。例如：C1～C8的烷基是指碳链长度为1～8的烷基，如：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。C3～C8的环烷基是指碳链长度为3～8的环烷基，如：环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等。C2～C8的不饱和烃基是指碳链长度为2～8的含有双键或三键的烃基，如：乙烯基、丙烯基、烯丙基。C3～C8的环烯烃是指碳链长度为3～8的含有双键的环烃基，如：环丙烯、环丁烯、环戊烯。芳基是指碳链长度为6～10的芳香族烃，如：苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等。实施例1如图1所示，本实施例提供了一种所述阻燃太阳能电池组件自上而下依次包括玻璃1、上层EVA胶膜2、电池片3、下层EVA胶膜4及背板5；其中所述上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜。从图1中可以看出，上层EVA胶膜2、将电池片3进行包裹，此种结构也能起到电池片3很好的阻燃效果。实施例2在实施例1基础上，本实施例2提供了一种阻燃太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃太阳能电池组件，其特征在于，所述阻燃太阳能电池组件自上而下依次包括玻璃、上层EVA胶膜、电池片、下层EVA胶膜及背板；其中所述上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃太阳能电池组件，其特征在于，所述阻燃太阳能电池组件自上而下依次包括玻璃、上层EVA胶膜、电池片、下层EVA胶膜及背板；其中所述上层EVA胶膜和/或下层EVA胶膜采用阻燃EVA胶膜。2.根据权利要求1所述的阻燃太阳能电池组件，其特征在于，所述阻燃EVA胶膜具有ABA三层结构，表层包括以下质量百分比的组分：EVA树脂96.5％～98.5％，纳米磷酸锆0.05％～0.1％，过氧化物0.5％～1％，交联助剂0.5％～1％，硅烷偶联剂0.2％～0.6％，紫外光吸收剂0.1％～0.5％，光稳定剂0.1％～0.5％；芯层包括以下质量百分比的组分：EVA树脂74％～82.5％，钛白粉7～8％，含磷丙烯酸酯阻燃剂9％～15％，过氧化物0.5％～1％，交联助剂0.5％～1％，硅烷偶联剂0.2％～0.6％，紫外光吸收剂0.1％～0.5％，光稳定剂0.1％～0.5％。3.根据权利要求2所述的阻燃太阳能电池组件，其特征在于，所述含磷丙烯酸酯阻燃剂具有如式Ⅰ所示的结构,其中,R是氢原子、脂烃基或芳烃基。4.根据权利要求3所述的阻燃太阳能电池组件，其特征在于，所述R是C1～C8的烷基、C3～C8的环烷基、C2～C8的不饱和烃基、C3～C8的环烯烃或C6～C10的芳烃基。5.根据权利要求4所述的阻燃太阳能电池组件，其特征在于，芯层厚度为400μm～500μm，表层厚度为50μm～100μm；所述过氧化物是2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯和过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯中的一种或多种；所述交联助剂是异氰酸三烯丙酯、三(2-羟乙基)-异氰脲酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；所述硅烷偶联剂是乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中一种或多种；所述光稳定剂是双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚丁二酸(4羟基-2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊唯诚，茹正伟，周乐，
申请(专利权)人：常州百佳年代薄膜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32