一種高反射聚合物微球填充的光伏組件封裝膠膜及其製備方法與流程
2023-10-20 16:09:17
本發明屬於封裝膠膜材料及其製備領域，特別涉及一種高反射聚合物微球填充的光伏組件封裝膠膜及其製備方法。
背景技術：
太陽能電池組件作為將光能轉化為電能的設備，目前受到越來越多的研究，目前佔太陽能電池組件90％以上的是晶矽光伏組件，其結構是將透明前基板玻璃、封裝膠膜、電池片、封裝膠膜、後基板背板按從下到上的順序進行疊層，然後高溫固化封裝。
目前，佔據太陽能電池組件80％以上的是晶矽電池組件，晶矽電池對太陽光的轉換效率理論極限值為33.5％，而目前實驗室能達到的最高轉換效率約24％，實際量產的多晶矽電池轉換效率在17.5％，封裝成為組件後還有一定的功率損失。
現有單晶矽和多晶矽組件的結構一般都是玻璃/膠膜/電池片/膠膜/背板。為了提高光伏組件對太陽光的利用率，進而提高光伏組件的輸出功率，目前通過改進膠膜性能，如電池片上層膠膜提高透光率，使更多的太陽光被電池片吸收。電池片下層膠膜通過添加二氧化鈦形成白色膠膜提高光的反射率，使未被電池片利用的太陽光重新反射回去被電池片吸收。但是白色膠膜在光伏組件層壓時與上層透明膠膜相互流動進而出現反射面不平整，部分白色會遮蓋電池片表面，這種現象一方面會降低組件功率，另一方面容易引發熱斑效應的危險。
目前行業有一些膠膜結構來解決白色膠膜影響組件外觀的問題，如使用玻璃纖維或者聚丙烯無紡布作為隔離層，使用透明/白色膠膜雙層共擠結構，對白色膠膜進行整體交聯以降低其流動性等。但是這些改進結構中雙層共擠結構存在降低反射面反射率的問題，使用隔離層容易出現脫層粘接不牢，膠膜的整體交聯也存在粘接強度下降。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種高反射聚合物微球填充的光伏組件封裝膠膜及其製備方法，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種高反射率光伏組件封裝膠膜及其製備。本發明通過添加高反射聚合物微球，並配合二氧化鈦的阻隔反生作用可以提高膠膜的太陽光光反射性能，同時可以增加矽電池片對光的使用率，從而達到提升組件使用壽命和光電轉換效率的作用。
本發明的一種高反射聚合物微球填充的光伏組件封裝膠膜，按質量份數，原料包括：
透明樹脂100份、具有高反射率的聚合物微球20～66份、二氧化鈦0.5-3份、引發劑0.01～1.6份、交聯劑0.4～1.1份、偶聯劑0.1～0.8份、紫外吸收劑0.001-0.3份。
所述透明樹脂為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、乙烯-α-烯烴共聚物POE中的一種或兩種。
所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA樹脂VA含量為26-32％之間，熔融指數為2g/min-60g/min；
POE樹脂辛烯含量為5-35％之間，熔融指數為1g/min-30g/min。
所述具有高反射率的聚合物微球為聚甲基丙烯酸樹脂PMMA微球、聚甲基丙烯酸正丁酯PBMA微球、聚甲基丙烯酸異丁酯PIBMA微球、聚苯乙烯PS微球、有機矽微球中的一種或幾種。
所述具有高反射率的聚合物微球的粒徑為1-5μm。
所述引發劑為自由基引發劑，其中自由基引發劑為2，5-二甲基-2，5－雙(叔丁過氧基)己烷(DHBP)、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯(TBEC)、叔丁基過氧化碳酸異丙酯、1-雙(過氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基環己烷、1,1-雙(叔丁基過氧)環己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧化)己烷、1,1-雙(叔丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(叔戊基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、2,5-二甲基2,5-雙(苯甲醯過氧)-己烷、1,1-雙(叔戊基過氧)環己烷、2,2-雙(叔丁基過氧)丁烷、過氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯、過氧化碳酸叔戊酯、過氧化3,3,5三甲基己酸叔丁酯中的一種或幾種。
優選DHBP或TBEC作為引發劑。
所述交聯劑一類是分子中不含烯丙基氫，以加成而非氫取代參與交聯反應，另一類則是含有烯丙基氫的分子。
所述交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA、N,N』2間苯基雙馬來醯亞胺HVA22、1,22聚丁二烯PB、二烯丙基鄰苯二酸酯DAP、三烯丙基異氰酸酯TAIC、三烯丙基氰酸酯TAC中的一種或幾種。
優選交聯劑為TAIC和TMPTMA的復配物。
更優選所述的TAIC和TMPTMA的復配物比例為：TMPTMA比TAIC質量比在1：3-4：5。
所述偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷KH540、γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷KH570、γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷KH560、乙烯基三甲氧基矽烷A-171、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基矽烷KH792、γ-巰丙基三甲氧基矽烷KH590、γ―氨丙基三乙氧基矽烷KH550中的一種或幾種。
優選KH570作為偶聯劑。
所述紫外吸收劑為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、水楊酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N-甲基-N-苯基甲醚、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-羥基-4-丙烯醯氧基乙氧基二苯甲酮、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(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2,2亞甲基雙(6-(2H-苯並三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基))苯酚其中一種或幾種。
本發明的一種高反射聚合物微球填充的光伏組件封裝膠膜的製備方法，包括：將透明樹脂、具有高反射率的聚合物微球、二氧化鈦、引發劑、交聯劑、偶聯劑、紫外吸收劑混合，然後投入擠出機中混煉，擠出機溫度為，第一段65-70℃、第二段65-75℃、第三段70-90℃、第四段80-90℃、第五段75-85℃，模頭溫度為80-120℃，冷卻輥溫度為-5-0℃，經過流延、壓花、冷卻、收捲成膜，即得。其中混合前，透明樹脂加入混料釜，預熱到40℃。
本發明的一種高反射率聚合物微球填充的光伏封裝膠膜方案。如果波長遠大於物體的粒徑就會繞過物體，對於光來講，物體就是透明的，如果波長遠小於物體的粒徑，波會發生衍射，只有當物體的粒徑和波長在同一數量級時，才能發生反射。(在同一數量級，會發生菲涅耳反射，此時反射效率最高)。聚合物微球的粒徑為1-5μm，跟太陽光中可見光(380-760nm)和近紅外(760-2500nm)的波長在同一數量級，能最大程度的反射。同時，聚合物微球填充到膠膜中時，當膠膜熔融後含有聚合物微球膠液具有觸變性，形成一種脹塑性流體，進一步的避免了白色膠膜和透明膠膜熔融流動造成膠膜溢到矽電池片上。
有益效果
本發明通過添加高反射聚合物微球，並配合二氧化鈦的阻隔反生作用可以提高膠膜的太陽光光反射性能，同時可以增加矽電池片對光的使用率，從而達到提升組件使用壽命和光電轉換效率的作用；同時，採用聚合物微球最為反射材料的方式能減少高反射膠層的流動性，有效防止光伏組件層壓過程中高反射層膠膜的溢到矽電池片表面，提升組件的外觀，且對不同層壓工藝具有普適性。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
實施例1
按重量份數，原料組分為：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA樹脂(VA含量為28％)，100份；引發劑0.05份；聚合物微球30份；二氧化鈦2份；交聯劑0.6份；偶聯劑0.7份；紫外吸收劑0.005份。
製備：將透明樹脂加入混料釜，預熱到40℃。然後再將透明樹脂同其他原料混合，然後投入擠出機中混煉，擠出機溫度為，第一段70℃、第二段75℃、第三段85℃、第四段85℃、第五段80℃，模頭溫度為110℃，冷卻輥溫度為-5-0℃，經過流延、壓花、冷卻、收捲成膜。
實施例2
按重量份數，原料組分為：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA樹脂(VA含量為28％)，100份；引發劑0.05份；聚合物微球40份；二氧化鈦2份；交聯劑0.6份；偶聯劑0.7份；紫外吸收劑0.005份。
製備：將透明樹脂加入混料釜，預熱到40℃。然後再將透明樹脂同其他原料混合，然後投入擠出機中混煉，擠出機溫度為，第一段70℃、第二段75℃、第三段85℃、第四段85℃、第五段80℃，模頭溫度為110℃，冷卻輥溫度為-5-0℃，經過流延、壓花、冷卻、收捲成膜。
實施例3
按重量份數，原料組分為：POE樹脂(辛烯含量為25％，熔融指數為5g/min)，100份；引發劑0.05份；聚合物微球50份；二氧化鈦2份；交聯劑0.6份；偶聯劑0.7份；紫外吸收劑0.005份。
製備：將透明樹脂加入混料釜，預熱到40℃。然後再將透明樹脂同其他原料混合，然後投入擠出機中混煉，擠出機溫度為，第一段70℃、第二段75℃、第三段85℃、第四段85℃、第五段80℃，模頭溫度為110℃，冷卻輥溫度為-5-0℃，經過流延、壓花、冷卻、收捲成膜。
實施例4
按重量份數，原料組分為：POE樹脂(辛烯含量為25％，熔融指數為5g/min)，100份；引發劑0.05份；聚合物微球60份；二氧化鈦2份；交聯劑0.6份；偶聯劑0.7份；紫外吸收劑0.005份。
製備：將透明樹脂加入混料釜，預熱到40℃。然後再將透明樹脂同其他原料混合，然後投入擠出機中混煉，擠出機溫度為，第一段70℃、第二段75℃、第三段85℃、第四段85℃、第五段80℃，模頭溫度為110℃，冷卻輥溫度為-5-0℃，經過流延、壓花、冷卻、收捲成膜。
以上測試參照：
IEC61215:2005 Crystalline silicon terrestrial photovoltaic(PV)modules-Design qualification and type approval；
IEC61730:2004 Photovoltaic(PV)module safety qualification。