一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及多层膜材料的技术领域，公开了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.2~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和余量的EVA树脂；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。本发明专利技术通过在EVA树脂中引入硅烷偶联剂和硅烷低聚物，使得在提高耐水性的同时，并不损害EVA胶膜的包括高透光性在内的其它性能，从而延长使用寿命。寿命。

EVA adhesive film for high water resistance solar cell packaging and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及多层膜材料的
，尤其涉及一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着光伏度电成本的持续下降，在碳中和大背景下，光伏发电将加速替代其他传统化石能源发电方式。目前，晶硅太阳能电池是太阳能光伏发电的最主要应用形式，主流的太阳能电池组件主要是“玻璃
‑
封装胶膜
‑
晶硅电池片
‑
封装胶膜
‑
背板/玻璃”的结构。其中，封装胶膜的材料以乙烯
‑
醋酸乙烯酯（EVA）为主，EVA封装胶膜虽然具有价格低廉、粘接强度高等优点，但是由于其分子主链含有极性的酯基，在实际使用过程中容易吸收环境中的水蒸气，从而导致EVA水解产生醋酸根离子等物质，会对太阳能组件的各项性能产生不利影响。因此，需要对EVA胶膜进行改性，在保证其他性能的前提下增强其耐水性能，从而延长组件寿命。
[0003]为解决上述问题，主要有以下方法：一种是在EVA胶膜中添加除酸剂，主要是活泼金属无机盐类物质，其可以和EVA水解产生的醋酸根离子发生反应，转化为不会对组件产生腐蚀的物质，但是，这从长远来看是治标不治本的方法；另一种是从分子链内部下手，添加其他改性助剂或在主链上接枝含有不同官能团的物质，使其从根源上提升对水分子的亲和力，例如，公开号为CN108165182A的中国专利技术专利公开了一种太阳能组件封装用EVA胶膜及其制备方法，通过采用紫外线吸收剂、水汽阻隔剂和氧气阻隔剂，并结合特定的配比，制得的EVA胶膜具有较高的紫外线阻隔性、水汽阻隔性和氧气阻隔性。但是，EVA胶膜中多种助剂的引入会对EVA胶膜的其他封装性能产生影响。

技术实现思路

[0004]为了解决EVA封装胶膜的耐水性能差的技术问题，本专利技术提供了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法，通过在EVA树脂中引入硅烷偶联剂和硅烷低聚物，使得在提高耐水性的同时，并不损害EVA胶膜的其它性能，从而延长使用寿命。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.2~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和EVA树脂；所述硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂、甲醇、水和浓盐酸混合得到混合溶液，升温至60~80℃回流1~3h，蒸馏去除甲醇后，升温至120~130℃反应4~6h；反应结束后，得到硅烷低聚物；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。
[0006]本专利技术中的EVA胶膜采用三层结构，上层和下层均为EVA树脂层。同时，中间层包括硅烷偶联剂、硅烷低聚物与EVA树脂，硅烷低聚物为硅烷偶联剂水解缩合形成具有一定聚合度的低聚物，然后将其作为助剂添加至EVA树脂中，通过熔融挤出得到中间层。硅烷低聚物
可通过与空气中的水汽发生水解后，与EVA树脂中的活性基团羟基形成以Si
‑
O
‑
Si为主链、以具有一定柔性的烷基链为侧链的牢固网状分子膜。该分子膜不易吸收灰尘，同时具有较低的表面张力，并且能均匀分布在EVA树脂表面，起到较好的隔绝作用，能显著提高EVA胶膜的耐久性、耐污性、憎水性与耐候性等。硅烷低聚物的聚合度对于分子膜的形成效果尤为重要，聚合度太低则对水蒸气阻隔性增强不明显，聚合度太高则会影响EVA胶膜与玻璃或背板之间的粘接力。中间层中硅烷偶联剂的添加能够增强胶膜与玻璃和背板的粘接力，以及上层、下层与中间层间的结合性，而硅烷低聚物的作用是增强胶膜对于水蒸气的阻隔能力，这二者的结构相似，需要限定添加量比例，使得EVA胶膜在具有良好的粘结性能的同时，保证具有高耐水性。硅烷低聚物的添加量较多时，虽能一定程度上增加胶膜的水蒸气阻隔性能，但对于粘接力损失较大，不符合EVA胶膜实际使用需求。而本专利技术中EVA胶膜能在保证光透过率性能、粘结性能等不受影响的前提下，实现水蒸气透过率降低10~15%的效果，最低达到28 g/m2/24hr。
[0007]为得到聚合度较低的硅烷低聚物，需要较低的水解速率，通过调节水与甲醇的摩尔比以及硅烷偶联剂与水的摩尔比，能够得到较低聚合度的硅烷低聚物，对于EVA胶膜水蒸气阻隔增强具有较好的效果。并且，该制备方法能够得到富含硅氧硅键的硅烷低聚物，更重要的是得到含有致密网状交联硅氧硅结构的硅烷低聚物，进而能在EVA基材表面形成高耐水的分子膜。
[0008]作为优选，所述硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：8~12。
[0009]作为优选，所述水和甲醇的摩尔比为1：3~5；所述混合溶液的pH为5~6。
[0010]作为优选，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0011]作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1.5%的交联剂；所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二（叔丁基过氧基）己烷、1,1
‑
二叔丁基过氧化
‑
3,3,5
‑
三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸
‑2‑
乙基己酯、2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二（叔丁基过氧化）己烷中的一种或多种。
[0012]作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1%的助交联剂；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氢酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0013]作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.1~0.5%的光稳定剂和0.1~0.4%的抗氧剂；所述光稳定剂为双(2,2,6,6
‑
四甲基
‑4‑
哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
‑1‑
哌啶乙醇)酯、双(1
‑
辛氧基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
‑4‑
哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6
‑
五甲基
‑4‑
哌啶基)酯、1
‑
(甲基)
‑8‑
(12266
‑
五甲基<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.1~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和EVA树脂；所述硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂、甲醇、水和浓盐酸混合得到混合溶液，升温至60~80℃回流1~3h，蒸馏去除甲醇后，升温至120~130℃反应4~6h；反应结束后，得到硅烷低聚物；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。2.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：8~12。3.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述水和甲醇的摩尔比为1：3~5；所述混合溶液的pH为5~6。4.如权利要求1
‑
3之一所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。5.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1.5%的交联剂；所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5
‑
二甲基
‑
2,5

【专利技术属性】
技术研发人员：张智霖，王雄伟，李文涛，
申请(专利权)人：宁波长阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：