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CN106566436B - 一种上转换发光型eva光伏胶膜的制备方法 - Google Patents

一种上转换发光型eva光伏胶膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法；制备方法包括以下步骤：乙烯‑醋酸乙烯共聚物，与上转光剂、抗氧剂、交联剂和硅烷偶联剂按比例充分混合，采用流延法工艺，混料‑挤出‑流延‑测厚‑压花‑定型‑切边‑收卷‑包装；挤出机的第一加热区的温度为260‑320℃，第二加热区的温度为320‑400℃，第三加热区的温度为330‑400℃，连接区的温度为330‑400℃，换网区的温度为330‑400℃；选用上转换发光材料中包含乙烯‑丙烯酸聚合物，与主体EVA树脂相容性好，胶膜在400～1200nm之间的透光率可以达到90％以上，不妨碍太阳能电池对紫外‑可见光的利用。

Description

一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法
技术领域
本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法。
背景技术
EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)是一种热塑性高分子材料，由于成本低、成型方便、光学性能突出、力学性能和电性能优异等，作为太阳能电池封装材料被广泛应用。同时由于硅半导体具有固定的带隙(1.12eV)，传统的晶体硅太阳电池无法完全吸收转换自然的太阳光能量，波长大于1200nm的红外光无法被硅太阳电池所利用，这部分的能量大于太阳光全部能量的30％，而且红外辐射造成电池片工作温度大幅提高，从而降低发电功率，目前市场上的电池片，工作温度每升高1℃，输出功率下降0.3～0.5％。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，采用该方法制备的EVA光伏胶膜冷却效果好，透明性更好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，与上转光剂、抗氧剂、交联剂和硅烷偶联剂按比例充分混合，采用流延法工艺生产，工艺流程为：混料-挤出-流延-测厚-压花-定型-切边-收卷-包装；挤出机的第一加热区的温度为260-320℃，第二加热区的温度为320-400℃，第三加热区的温度为330-400℃，连接区的温度为330-400℃，换网区的温度为330-400℃；
其中乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂86.20-96.85％、氯化(乙烯-醋酸乙烯)共聚物树脂1.0-7.5％、上转换发光剂0.2-1.5％、抗氧剂0.3-2.0％、交联剂0.45-2.0％、硅烷偶联剂0.10-1.10％；
所述上转光剂采用以下制备方法：将PrF3、ErBr3、HoF3、TmCl3、YbF3、YCl3、GeS、GaS、CsCl按比例加入到一定量去离子水中，加热回流并搅拌至澄清，加入PVB，搅拌至澄清，蒸发掉去离子水，研磨。
优选的，所述PrF3、ErBr3、HoF3、TmCl3、YbF3、YCl3、GeS、GaS、CsCl和PVB的质量比为：1-2％：1-2％：1-2％：1-2％：1-2％：1-3％：3-7％：3-7％：3-6％：73-79％。
优选的，所述PVB中乙烯醇摩尔含量为5～35％。
优选的，所述上转光剂的粒径大小为100nm～3μm。
优选的，所述EVA胶膜的厚度为350～750μm。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
1、选用上转换发光材料，能够将1200～2500nm以上的红外线转换为400-1100nm波长的可见光与近红外光，封装之后的电池片温度大幅降低，且1200～2500nm的红外光也被有效利用，电池片输出功率大幅提高。
2、选用上转换发光材料中包含乙烯-丙烯酸聚合物，与主体EVA树脂相容性好，胶膜在400～1200nm之间的透光率可以达到90％以上，不妨碍太阳能电池对紫外-可见光的利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
使用的材料为：
主料：乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。VA含量为33％，融指(MI)30，美国陶氏集团生产。
氯化EVA：氯的含量为30％，起到增强上转换发光材料相容性的作用。
上转换发光剂按照PrF3：ErBr3：HoF3：TmCl3：YbF3：YCl3：GeS：GaS：CsCl:PVB＝2:2:2:2:2:2:5:5:5:72制备。将EVA树脂、红外屏蔽剂、抗氧剂、交联剂、硅烷偶联剂5种材料按表1的比例充分混合均匀，加入到挤出机料斗，进行熔融挤出，挤出机、模头各区域的温度湿度80～90℃，经模头挤出，途经流延辊冷却，再经测厚、压花工序后进行定型，最后再切边、收卷，包装入库，挤出机的第一加热区的温度为260-320℃，第二加热区的温度为320-400℃，第三加热区的温度为330-400℃，连接区的温度为330-400℃，换网区的温度为330-400℃。然后进行透射率、耐老化测试和电池片功率测试。
表1—不同实施实例配方和性能
实施例3为优选实施方式。
实施例1-5中的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂与辅抗氧剂的质量比为8:1，主抗氧基为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；辅抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，优选为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物，实施例1-5中辅抗氧剂选用的是三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
本发明中的交联剂包括交联固化剂和助交联剂，交联固化剂与助交联剂的质量比为10:1，其中，交联固化剂包括有机过氧化物和/或偶氮化合物，有机过氧化物包括为过氧化异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯中的一种或几种；助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或多种混合。实施例1-5中交联固化剂选用的是有机过氧化物4,4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯和3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯的混合物，其质量比为1:1，助交联剂选用的是三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合区，其质量比为1:1。
本发明中的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。实施例1-5中的硅烷偶联剂选用的是乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的混合物，质量比为1:1。
表2—不同实施实例配方和性能(EVA树脂：氯化EVA树脂：上转换发光材料：抗氧剂：交联剂：硅烷偶联剂＝93.3:4.0:0.8:1.0:0.8:0.1)
本发明中EVA光伏胶膜的厚度为350～750μm。
尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，与上转光剂、抗氧剂、交联剂和硅烷偶联剂按比例充分混合，采用流延法工艺生产，工艺流程为：混料-挤出-流延-测厚-压花-定型-切边-收卷-包装；挤出机的第一加热区的温度为260-320℃，第二加热区的温度为320-400℃，第三加热区的温度为330-400℃，连接区的温度为330-400℃，换网区的温度为330-400℃；
其中乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂86.20-96.85％、氯化(乙烯-醋酸乙烯)共聚物树脂1.0-7.5％、上转换发光剂0.2-1.5％、抗氧剂0.3-2.0％、交联剂0.45-2.0％、硅烷偶联剂0.10-1.10％；
所述上转光剂采用以下制备方法：将PrF3、ErBr3、HoF3、TmCl3、YbF3、YCl3、GeS、GaS、CsCl按比例加入到一定量去离子水中，加热回流并搅拌至澄清，加入PVB，搅拌至澄清，蒸发掉去离子水，研磨。
2.根据权利要求1所述的一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于，所述PrF3、ErBr3、HoF3、TmCl3、YbF3、YCl3、GeS、GaS、CsCl和PVB的质量比为：1-2％：1-2％：1-2％：1-2％：1-2％：1-3％：3-7％：3-7％：3-6％：73-79％。
3.根据权利要求1中所述的一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于：所述PVB中乙烯醇摩尔含量为5～35％。
4.根据权利要求1所述的一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于：所述上转光剂的粒径大小为100nm～3μm。
5.根据权利要求1所述的一种上转换发光型EVA光伏胶膜的制备方法，其特征在于：所述EVA胶膜的厚度为350～750μm。
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