一种热塑性光伏组件封装胶膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热塑性光伏组件封装胶膜及制备方法，它包括气体阻隔层以及形成在气体阻隔层上下表面的粘结层，所述粘结层由100重量份的第一光伏基体树脂、0.1‑1重量份的增粘剂、0.1‑3重量份的助交联剂、0‑50重量份的颜料和0‑3重量份的加工助剂组成；所述第一光伏基体树脂由5‑50重量份乙烯‑醋酸乙烯酯树脂、15‑95重量份的改性聚烯烃透明树脂和0‑35重量份聚烯烃透明树脂组成；所述热塑性光伏组件封装胶膜具有1％‑50％的预交联度。由于不含交联剂，可避免挤出加工中在螺杆内交联，可大幅提高生产速度，加工工艺简单，生产效率高，应用于光伏组件中，具有良好的耐候性。

A thermoplastic photovoltaic module packaging film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性光伏组件封装胶膜及制备方法
本专利技术涉及一种光伏组件，尤其涉及一种热塑性光伏组件封装胶膜及制备方法。
技术介绍
作为清洁能源受到关注的光伏组件日益发展，光伏组件的成本日益降低，但与常规能源相比，目前仍不能实现平价上网，对光伏组件中各组成部分均有持续的降本需求。另一方面，随着光伏组件的应用普及，光伏组件在各极端气候条件(沙漠、海边等)下使用，对光伏组件的耐候性提出了更高的要求。因光伏组件工作温度可达75℃以上，目前常规光伏组件封装胶膜使用的乙烯-醋酸乙烯酯弹性体(EVA)或交联型的聚烯烃光伏组件封装材料，均需添加有机过氧化物，通过层压交联的方式，使封装胶膜在高温下不会变形或流动。有机过氧化物的引入，一方面限制了封装胶膜的生产效率(需要低温挤出，防止螺杆内交联)，另一方面限制了组件的生产效率(需要足够的层压时间来保证交联度)。目前的热塑性的聚烯烃光伏组件封装材料虽然可以解决组件生产效率的问题(对层压工艺没有严格的要求)，但目前热塑性聚烯烃光伏组件封装材料的生产效率仍受限。为满足光伏组件工作温度的需求，热塑性聚烯烃光伏组件封装材料采用熔点高于90℃的乙烯共聚烯烃树脂，对但是高熔点的乙烯共聚烯烃树脂由于其分子链的非极性结构与极性增粘助剂相容性差，存在粘结强度低的弊端。利用过氧化物引发接枝硅烷偶联剂的方法，可以提升其粘结强度，但其加工温度需要在过氧化物的分解温度以上，通常为140～190℃，在此条件下，功能性分子的接枝与聚烯烃分子链的交联是一对竞争反应，容易形成凝胶而导致产品报废。并且高温加工能耗大，易造成聚烯烃分子链段的断裂而影响胶膜的力学性能，未能完全反应的残留过氧化物还会使封装胶膜的耐候性变差。采用电子束辐照工艺实现热塑性聚烯烃封装胶膜的接枝较热引发化学反应处理工艺，可以大幅提高聚烯烃接枝的能源效率，但与EVA相比，所需的辐照剂量显著上升。尤其是采用有色封装胶膜时，封装胶膜需达到一定的预交联度，以避免层压过程中出现有色胶膜溢至电池片的情况发生，将进一步升高辐照剂量，易导致封装胶膜在辐照处理过程中，出现拉伸现象，导致封装胶膜收缩性能的劣化或内应力残留过多，进而引发有色胶膜应用在组件上，出现褶皱现象。另一方面，随着高效电池及高功率组件技术的发展，部分电池除对水汽敏感，可能对氧气氧化也有一定的敏感性。鉴于上述状况，目前亟需一种新型的封装胶膜，具有低氧气和水汽透过率、高生产效率，同时保持封装胶膜良好的层压外观性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种热塑性光伏组件封装胶膜及其制备方法。该热塑性光伏组件封装胶膜设计巧妙，利用预交联和气体阻隔层的厚度设计，可实现封装胶膜配方体系去除交联剂，并具有气体阻隔功能；另一方面，通过引入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，有效降低了辐照剂量，保持封装胶膜良好的收缩性能；同时采用改性的聚烯烃透明树脂，保持封装胶膜良好的粘结性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种热塑性光伏组件封装胶膜，它包括气体阻隔层以及形成在气体阻隔层上下表面的粘结层，所述粘结层由100重量份的第一光伏基体树脂、0.1-1重量份的增粘剂、0.1-3重量份的助交联剂、0-50重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成；所述第一光伏基体树脂由5-50重量份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、15-95重量份的改性聚烯烃透明树脂和0-35重量份聚烯烃透明树脂组成；所述热塑性光伏组件封装胶膜具有1％-50％的预交联度。进一步地，所述气体阻隔层由100重量份的第二光伏基体树脂、0.1-1重量份的增粘剂0.1-3重量份的助交联剂、5-30重量份的蒙脱土、0-40重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成。所述第二光伏基体树脂由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、乙烯丁烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯甲酯共聚物、改性聚烯烃透明树脂中的一种或多种按照任意配比混合组成。进一步地，所述改性聚烯烃透明树脂由具有以下结构式(1)的改性树脂～具有结构式(14)的改性树脂的一种或多种按任意配比混合组成：其中，a、b、c、d为自然数，X1选自甲基、乙基、丙基、丁基、己基；R1、R2和R3分别独立地为碳原子个数为1～10的烷基；X2和X3为可以参与交联反应的活性基团，通过含有X2和X3基团的单体参与共聚或者通过自由基引发的接枝反应的方式引入聚烯烃弹性体分子链；所述X2选自卤素、氨基、羧基、羟基、醛基、巯基、酸酐基、丙烯酰胺基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基、碳碳双键、碳碳三键、酰氯基，其含量为改性聚烯烃透明树脂的0.05％～15wt％。所述X3选自亚氨基，磷酸二酯基、碳碳双键、碳碳三键，其含量为改性聚烯烃透明树脂的0.05％～15wt％。为了保证热塑性光伏组件封装胶膜在组件使用条件下的机械性能，本专利技术采用具有较高熔点的乙烯共聚物弹性体，所述乙烯共聚物弹性体为乙烯与一种或多种α-烯烃的共聚物，α-烯烃选自丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、乙烯基环己烷。其中的聚乙烯链段能形成微晶结构，在高温下能起到物理交联点的作用，保证热塑性光伏组件封装胶膜在组件工作状态下具有足够的机械强度。高熔点的乙烯共聚物弹性体由于微晶结构的存在，透光率往往不能达到90％以上。为了保证热塑性光伏组件封装胶膜的透光率，本专利技术中添加了丙烯共聚物弹性体，所述丙烯共聚物弹性体为丙烯与一种或多种α-烯烃的共聚物，α-烯烃选自1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯。由于聚合物分子链规整性较低，丙烯共聚物弹性体具有优异的透光率，其加入可以提高热塑性光伏组件封装胶膜整体的透光率。为了降低热塑性光伏组件封装胶膜的辐照剂量，本专利技术中添加了助交联剂。所述助交联剂为由以下物质中的一种或多种按照任意配比混合组成：三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯。为了提高热塑性光伏组件封装胶膜的粘结性能，本专利技术中添加了增粘剂，通过后续的电子束辐射接枝到聚烯烃分子链上，可以有效提高热塑性光伏组件封装胶膜的粘结性能。所述的增粘剂为含有双键的硅烷偶联剂，由以下中的一种或多种按任意配比混合组成，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。硅烷偶联剂添加量为0.1-1重量份。本专利技术还可以添加0～40重量份的颜料，使热塑性聚烯烃光伏组件封装胶膜具有高反射、阻燃或彩色外观的特性，应用于光伏组件电池片背面侧封装，可以满足光伏组件定制化需求。所述颜料由碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌、滑石粉、高岭土、水滑石、氢氧化镁、氢氧化钙、炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、铜铬黑、硅灰石、高岭土、蒙脱土、分子筛、立德粉、复合钛白、氮化硼、碳化硅、磷酸铵、聚磷酸铵、季戊四醇、双季戊四醇、多季戊四醇酯、聚磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，它包括气体阻隔层以及形成在气体阻隔层上下表面的粘结层，所述粘结层由100重量份的第一光伏基体树脂、0.1-1重量份的增粘剂、0.1-3重量份的助交联剂、0-50重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成；所述第一光伏基体树脂由5-50重量份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、15-95重量份的改性聚烯烃透明树脂和0-35重量份聚烯烃透明树脂等组成；所述热塑性光伏组件封装胶膜具有约1％-50％的预交联度。/n

【技术特征摘要】
1.一种热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，它包括气体阻隔层以及形成在气体阻隔层上下表面的粘结层，所述粘结层由100重量份的第一光伏基体树脂、0.1-1重量份的增粘剂、0.1-3重量份的助交联剂、0-50重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成；所述第一光伏基体树脂由5-50重量份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、15-95重量份的改性聚烯烃透明树脂和0-35重量份聚烯烃透明树脂等组成；所述热塑性光伏组件封装胶膜具有约1％-50％的预交联度。


2.根据权利要求1所述的热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述气体阻隔层由100重量份的第二光伏基体树脂、0-1重量份的增粘剂、0.1-3重量份的助交联剂、5-30重量份的蒙脱土、0-40重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成。所述第二光伏基体树脂由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属催化聚乙烯、乙烯丁烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯甲酯共聚物、改性聚烯烃透明树脂中的一种或多种按照任意配比混合组成。


3.根据权利要求2所述的热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述气体阻隔层和粘结层组成一致，均由100重量份的光伏基体树脂、0.1-1重量份的增粘剂、0.1-3重量份的助交联剂、5-50重量份的颜料和0-3重量份的加工助剂组成；且光伏基体树脂由5-50重量份乙烯-醋酸乙烯酯树脂和15-95重量份的改性聚烯烃透明树脂混合组成，所述颜料中含有5-30重量份的蒙脱土。


4.根据权利要求1所述的热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述改性聚烯烃透明树脂由具有以下结构式(1)的改性树脂～具有结构式(14)的改性树脂的一种或多种按任意配比混合组成：






其中，a、b、c、d为自然数，X1选自甲基、乙基、丙基、丁基、己基；R1、R2和R3分别独立地选自碳原子个数为1～10的烷基；X2和X3为可以参与交联反应的活性基团，通过含有X2和X3基团的单体参与共聚或者通过自由基引发的接枝反应的方式引入聚烯烃弹性体分子链；所述X2选自卤素、氨基、羧基、羟基、醛基、巯基、酸酐基、丙烯酰胺基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基、碳碳双键、碳碳三键、酰氯基，其含量为改性聚烯烃透明树脂的0.05％～15wt％。所述X3选自亚氨基，磷酸二酯基、碳碳双键、碳碳三键，其含量为改性聚烯烃透明树脂的0.05％～15wt％。


5.根据权利要求1所述的热塑性光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述聚烯烃透明树脂由70～100重量份的乙烯共聚物弹性体与0～30重量份的丙烯共聚物弹性体混合组成；所述乙烯共聚物弹性体为乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑞群，熊曦，王龙，穆丹华，周光大，
申请(专利权)人：杭州福斯特应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33