一種耐老化太陽能電池封裝膠膜及其製備方法

2023-05-03 23:52:56

專利名稱：一種耐老化太陽能電池封裝膠膜及其製備方法
技術領域：
本發明屬於太陽能電池封裝膠膜及其製備領域，特別涉及一種耐老化太陽能電池封裝膠膜及其製備方法。
背景技術：
太陽能具有安全可靠、無噪聲、無汙染、可再生、覆蓋面廣等優點，是目前最為重要的新能源，主要應用形式就是太陽能電池發電。隨著太陽能電池的不斷變發展，如何通過改進封裝材料及封裝工藝來提高太陽能電池的壽命、降低太陽能電池成本成為關鍵問題之 一。太陽能電池組件包括光伏組件、玻璃蓋板、封裝膠膜、背板材料。其中要求封裝膠膜擁有良好的透光率以保證入射到光伏組件上光通量。目前太陽能電池封裝膠膜用的是EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)膠膜，這種膠膜在使用條件下發生光熱老化，從而導致EVA降解老化，性能下降，發生黃變，嚴重影響了 EVA膠膜的透光率和太陽能電池的使用壽命。在EVA耐老化性能的改性研究方面已有不少專利公開及文獻報導。中國專利CN100424126C公開了在EVA膠膜中加入抗氧劑、受阻胺類光穩定劑、紫外光吸收劑，製備得到了能經長時間紫外光老化和熱氧老化而不變色並保持較高透光率的EVA膠膜，並且生產成本低於同質量的國外產品。中國專利CN101935504B公開了一種加有抗氧劑、紫外光吸收劑、光穩定劑及光譜轉換材料的EVA膠膜，膠膜具有較高的抗紫外老化性能和高的光通過率，並能將紫外光部分轉換成可見光，提高了光的利用率。美國專利US20100286315A1公開了一種加入苯並三唑紫外光吸收劑、受阻胺光穩定劑的EVA膠膜，具有良好的耐老化性能，膠膜的黃度指數變化小。上述公開的專利或文獻報導都是通過添加抗氧劑、紫外光吸收劑、光穩定劑來提高EVA的耐老化性能。POE (乙烯-辛烯共聚物)材料是飽和脂肪鏈結構，主鏈上無生色基團，不易吸收紫外光，具有良好的耐候、耐紫外老化性能；同時還具有優異的耐熱、耐低溫性能，使用溫度範圍廣，良好的光透過率，優異的電絕緣性能，性價比高，易加工等特點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種耐老化太陽能電池封裝膠膜及其製備方法，該太陽能電池封裝膠膜具有優異的耐老化性能、不易發生黃變，該方法操作簡單，成本低。本發明的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其原料按質量份數包括POE (乙烯-辛烯共聚物)100份、極性樹脂1-50份、增粘劑0.1-1. O 份、交聯劑0.1-2 份、抗氧劑0·1-0. 5 份、
紫外光吸收劑0. 05-0. 25、紫外光穩定劑0. 05-0. 25。所述的POE即乙烯-辛烯共聚物，其熔融流動指數為O. 5-30g/IOmin，透光率
彡 80%ο所述的極性樹脂為極性基團接枝改性功能樹脂，或者極性基團多元共聚功能樹脂。所述的極性基團接枝改性功能樹脂為極性單體與聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯和辛烯的共聚物(POE)等樹脂的共混接枝改性產物；所述的極性單體為馬來酸酐、甲基丙烯 酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種。所述的極性基團多元共聚功能樹脂為極性單體與乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯等烯烴單體中的一種或幾種共聚形成的多元極性共聚物；所述的極性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種。所述的極性基團接枝改性功能樹脂具體為聚乙烯接枝馬來酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸酯共聚物、聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝馬來酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝馬來酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯-馬來酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、POE-馬來酸酐-甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝共聚物中的一種或幾種；所述的極性基團多元共聚功能樹脂具體為乙烯-丙烯-馬來酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-馬來酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐三元共聚物中的一種或幾種。所述的增粘劑是乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基丙稀酸酷娃燒、
Y_氣丙基二乙氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基丙稀酸酷娃燒中的一種或幾種。所述的交聯劑是2，5_ 二甲基_2，5雙(叔丁基過氧)己烷、1，1_ (雙過氧化叔丁基)-3，3，5_三甲基環己烷、過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、三苯基甲烷_4，4'，4"-三異氰酸酯、過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化二苯甲醯(ΒΡ0)、二叔丁基過氧化物、雙(2-叔丁基過氧化異丙基)苯、過氧化叔丁基異丙苯、過氧化苯甲酸叔戍酯、2，2-雙(叔戍基過氧)-丁燒、二叔戊基過氧化物、叔丁基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化-3，5，5-三甲基己酸酯、二苯甲醯基過氧化物、二(4-氯苯甲醯基)過氧化物、二(2，4- 二氯苯甲醯基)過氧化物、二(4-甲基苯甲醯基)過氧化物、正丁基_4，4-二(叔丁基過氧化)戊酸酯、乙基-3，3-二 (叔丁基過氧化)丁酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一種或幾種。所述的抗氧劑是2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑264)、四[β- (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯，β - (4-輕基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，N, N' -1，6-亞己基二(3，5-二(1，I- 二甲基乙基)-4-羥基苯丙醯)，亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-( 1Η, 3Η, 5Η)-三酮、2，2'-亞甲基-雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2'-亞甲基-雙-(4-甲基基-6-叔丁基苯酚)、二(2，4- 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或幾種。所述的紫外光吸收劑是氣相二氧化矽、水楊酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N』 -甲基-N』 -苯基甲醚、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2，2』 - 二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-丙烯醯氧基乙氧基二苯甲酮、2- (2』 -羥基-3』叔丁基-5』 -甲基苯基)-5-氯代苯並三唑、2- (2H-苯並三唑-2-基)-4，6- 二叔戊基苯酚、2- (2』-羥基-5-甲基苯基)苯並三唑、2-苯並三唑-2-基-4，6- 二叔丁基苯酚、2- (2H-苯丙苯並三唑-2-羥基)_4_ (叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2- (2』 -羥基-5-叔辛基苯基)苯並三唑、2- (2H-苯並三唑-2-羥基)-4,6-二(I-甲基-I-苯基乙基)苯酚、2，2』-亞甲基雙(6- (2H-苯並三唑-2-基)-4- (I, 1,3, 3-四甲基丁基))苯酚、2，2』 -亞甲基雙(6- (2H-苯並三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚中的一種或幾種。所述的光穩定劑是雙(2，2，6，6_四甲基_4_哌啶基)癸二酸酯、雙(I-辛氧 基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、4-(甲基)丙烯醯氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶/ α -烯類單體聚合得到的接枝共聚物、3，5- 二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(I, 2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸/4-羥基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇聚合物中的一種或幾種。本發明的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜的製備方法，包括將原料混合均勻後投入擠出機中混煉，擠出機的溫度控制在50 200°C (優選60 150°C)，將所得擠出物經流延、壓延進行成膜，通過冷卻、牽引進行整形，最後通過收卷工序即得。本發明針對EVA耐老化性能差、易黃變等缺點，提出一種新型耐老化太陽能電池封裝膠膜，這種膠膜以POE為基材，具有比EVA膠膜優異的耐老化性能、不易發生黃變等特點，同時POE還具有電絕緣性能好、透光率高、低溫韌性好、易加工成型等特點。本發明以POE為基材的封裝膠膜具有優異的耐老化、抗黃變性能，能夠長期保持高的透光率，延長了太陽能電池的使用壽命；相比EVA膠膜，這種膠膜減少了抗氧劑、紫外線吸收劑、光穩定劑的用量，降低了添加劑對膠膜綜合性能的影響；製備得到的POE膠膜使用溫度範圍寬、電絕緣性優異、耐熱耐低溫性能好，環境適應性強；同時還降低了太陽能電池的生產成本，提高了封裝膠膜的生產效率。本發明的實施例1-7製得的太陽能電池封裝膠膜的抗紫外老化性能按IEC 61345規定進行測試，測試條件試樣表面溫度60±5°C,試驗時間2000小時,波長280-400納米，輻照強度為I. 5Kwh/m2 ;耐溼熱老化性能按GB/T2423. 3規定的試驗方法進行測試，測試條件溫度85°C，相對溼度85%，時間2000小時。性能測試結果如表I所示表I本發明實施例1-7所得產品的測試結果
權利要求
1.一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其原料按質量份數包括POE :100 份、 極性樹脂1-50份、 增粘劑0.1-1.0份、 交聯劑0. 1-2份、 抗氧劑0. 1-0. 5份、 紫外光吸收劑0. 05-0. 25、 紫外光穩定劑0. 05-0. 25。
2.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的POE的熔融流動指數為O. 5-30g/10min，透光率> 80%。
3.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的極性樹脂為極性基團接枝改性功能樹脂，或者極性基團多元共聚功能樹脂； 所述的極性基團接枝改性功能樹脂為極性單體與聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或POE的共混接枝改性產物；所述的極性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種； 所述的極性基團多元共聚功能樹脂為極性單體與乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一種或幾種共聚形成的多元極性共聚物；所述的極性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酯中的一種或幾種； 所述的極性基團接枝改性功能樹脂具體為聚乙烯接枝馬來酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸酯共聚物、聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝馬來酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝馬來酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸酯共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯-馬來酸酐-丙烯酸酯接枝共聚物、POE-馬來酸酐-甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝共聚物中的一種或幾種； 所述的極性基團多元共聚功能樹脂具體為乙烯-丙烯-馬來酸酐三元共聚物、乙烯-丁烯-馬來酸酐三元共聚物、丁烯-辛烯-丙烯酸酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐三元共聚物中的一種或幾種。
4.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於 所述的增粘劑是乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基丙稀酸酷娃燒、Y_氣丙基二乙氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基丙稀酸酷娃燒中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的交聯劑是2，5- 二甲基-2，5雙(叔丁基過氧)己烷、1，I-(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷、過氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4，4'，4"-三異氰酸酯、過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲醯、二叔丁基過氧化物、雙(2-叔丁基過氧化異丙基)苯、過氧化叔丁基異丙苯、過氧化苯甲酸叔戊酯、2，2-雙(叔戊基過氧)-丁烷、二叔戊基過氧化物、叔丁基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化_3，5，5-三甲基己酸酯、二苯甲醯基過氧化物、二(4-氯苯甲醯基)過氧化物、二(2，4-二氯苯甲醯基)過氧化物、二(4-甲基苯甲醯基)過氧化物、正丁基_4，4- 二 (叔丁基過氧化)戊酸酯、乙基_3，3- 二 (叔丁基過氧化)丁酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一種或幾種。
6.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯，β- (4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，N，N' -1,6-亞己基二(3,5-二(1，I-二甲基乙基)-4-羥基苯丙醯)(工業化試劑)，亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯基)-1，3，5_ 三嗪-2，4，6- (1!1，3!1，5!0-三酮、2，2'-亞甲基-雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2'-亞甲基-雙-(4-甲基基-6-叔丁基苯酚)、二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或幾種。
7.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的紫外光吸收劑為氣相二氧化矽、水楊酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N』 -甲基-N』 -苯基甲醚、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2，2』 - 二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-丙烯醯氧基乙氧基二苯甲酮、2-( 2』 -羥基-3』叔丁基-5』 -甲基苯基)-5-氯代苯並三唑、2-( 2H-苯並三唑_2_基)_4，6- 二叔戊基苯酚、2- (2』-羥基-5-甲基苯基)苯並三唑、2-苯並三唑-2-基-4，6-二叔丁基苯酚、2- (2H-苯丙苯並三唑-2-羥基)-4-(叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2- (2』-羥基-5-叔辛基苯基)苯並三唑、2- (2H-苯並三唑-2-羥基)-4，6- 二( I-甲基-I-苯基乙基)苯酚、2，2』 -亞甲基雙(6- (2H-苯並三唑-2-基)-4- (I, 1，3，3-四甲基丁基))苯酚、2，2』 -亞甲基雙(6- (2H-苯並三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚中的一種或幾種。
8.根據權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜，其特徵在於所述的紫外光穩定劑是雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(I-辛氧基_2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、4-(甲基)丙烯醯氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶/ α -烯類單體聚合得到的接枝共聚物、3，5- 二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸/4-羥基-2，2，6，6-四甲基-I-哌啶醇聚合物中的一種或幾種。
9.如權利要求I所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜的製備方法，包括 將原料混合均勻後投入擠出機中混煉，擠出機的溫度控制在50 200°C，將所得擠出物經流延、壓延進行成膜，通過冷卻、牽引進行整形，最後通過收卷工序即得。
10.根據權利要求9所述的一種耐老化太陽能電池封裝膠膜的製備方法，其特徵在於所述的擠出機的溫度控制在60 150°C。
全文摘要
本發明涉及一種耐老化太陽能電池封裝膠膜及其製備方法，其原料按質量份數包括POE100份、極性樹脂1-50份、增粘劑0.1-1.0份、交聯劑0.1-2份、抗氧劑0.1-0.5份、紫外光吸收劑0.05-0.25、紫外光穩定劑0.05-0.25。所述的POE的熔融流動指數為0.5-30g/10min，透光率≥80%；其製備方法，包括將原料混合均勻後投入擠出機混煉，將所得擠出物經流延、壓延進行成膜，通過冷卻、牽引進行整形，最後通過收卷工序即得。本發明的太陽能電池封裝膠膜耐老化，不易變黃，可延長太陽能電池的使用壽命；本發明的製備方法簡單，成本低，生產效率高，可規模化生產。
文檔編號C09J11/06GK102876246SQ20121034001
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者張發饒 申請人:寧波威克麗特功能塑料有限公司