CN109810639A

CN109810639A - 抗电势诱导衰减的光伏封装材料poe胶膜

Info

Publication number: CN109810639A
Application number: CN201910106713.9A
Authority: CN
Inventors: 杨英; 李民
Original assignee: Shanghai Haiyou Wei Applied Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Haiyou Wei Applied Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2019-02-02
Filing date: 2019-02-02
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-02-02
Also published as: CN109810639B

Abstract

为了克服光伏组件的电势诱导衰减(PID)问题，本发明提出一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，该胶膜采用的内交联剂同时含双键和酰胺基团，反应活性高，另外该内交联剂为烯类单体，与聚烯烃弹性体相容性佳，反应后交联密度高，电池片正面、背面或者两面都使用该POE膜可以阻挡水汽侵蚀到电池片正面，有效防止玻璃中的Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子迁移到电池片表面，从而使电站中的光伏组件具有抗PID的性能；另一方面采用有机过氧化物交联剂，内交联剂和助交联剂三者的配合使用，使得交联后胶膜的残余热焓值很低，减少了杂质产生，进一步提升了组件的抗PID性能，保证光伏组件功率的正常输出。

Description

抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜

技术领域

本发明涉及一种胶膜及其制备方法，尤其是涉及抗电势诱导衰减(PID)的光伏封装材料POE胶膜。

背景技术

近年来随着PERC、PERT等电池技术的发展，双面电池组件的产能有了更进一步的增长。从双玻组件的封装上来看，如果采用POE封装方式的话，它的可靠性和稳定性方面有一个明显的优势，相比于EVA本身在长期的紫外线照射下会产生分解，产生醋酸和水，因为玻璃本身没有水汽透过的，所以是存在一定的可靠性隐患，如果是背板封装方式，背板有一定水汽透过率，但是玻璃基本上是零水汽透过率，从EVA上难以出去，这样对可靠性还会产生影响，包括稳定性，因此采用POE方式的封装有更好的可靠性。

双面电池组件的PID衰减和AlO_x电荷量关系较大，P型双面电池PID失效发生在背面Al₂O₃钝化失效，导致正离子易扩散到电池导致PID失效；N型单晶双面电池正面极易发生PID衰减，即使使用普通POE胶膜仍然会有PID问题。

发明内容

为了克服所述组件的PID问题，本发明提出一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，该胶膜采用的内交联剂同时含双键和酰胺基团，反应活性高，另外该内交联剂为烯类单体，与聚烯烃弹性体相容性佳，反应后交联密度高，电池片正面、背面或者两面都使用该POE膜可以阻挡水汽侵蚀到电池片正面，有效防止玻璃中的Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子迁移到电池片表面，从而使电站中的光伏组件具有抗PID的性能；另一方面采用有机过氧化物交联剂，内交联剂和助交联剂三者的配合使用，使得交联后胶膜的残余热焓值很低，减少了杂质产生，进一步提升了组件的抗PID性能，保证光伏组件功率的正常输出。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述胶膜由如下配比的组分制成：

所述内交联剂为同时含有双键和酰胺基团的烯类单体。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述内交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述胶膜的交联度≥70％，交联后胶膜的残余热焓值≤4J/g。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述的有机过氧化物交联剂包括但不限于二烷基过氧化物、烷基芳基过氧化物、二芳基过氧化物、氢过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物、过氧化碳酸酯或过氧化缩酮中的一种或多种。可以是但不限于过氧化二异丙苯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯或2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷一种或几种。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述的助交联剂为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或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯一种或几种。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述的防老化剂包括但不限于光稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化分解剂中的一种或多种。

本发明提出的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜中，所述硅烷偶联剂指在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。其经典产物可用通式YSiX₃表示，Y可以为乙烯基、环氧基、甲基丙烯酸酯基、氨基或硫醇基等，X可以为甲氧基、乙氧基或氯等。其在塑料中通常用于提高塑料的粘结力或提高填充物的分散性。可以是但不限于硅烷偶联剂A-171、A-174(KH570)、A151、A187(KH560)、A1100(KH550)以及A189(KH590)等一种或几种。

本发明提供的胶膜采用的内交联剂同时含双键和酰胺基团，反应活性高，另外该内交联剂为烯类单体，与聚烯烃弹性体相容性佳，反应后交联密度高，电池片正面、背面或者两面都使用该POE膜可以阻挡水汽侵蚀到电池片正面，有效防止玻璃中的Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子迁移到电池片表面，从而使电站中的光伏组件具有抗PID的性能；另一方面采用有机过氧化物交联剂，内交联剂和助交联剂三者的配合使用，使得交联后胶膜的残余热焓值很低，减少了杂质产生，进一步提升了组件的抗PID性能，保证光伏组件功率的正常输出。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

实施例1：

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/P型PERC单晶双面电池片/抗PID的POE胶膜/玻璃的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件正面功率衰减1.1％，组件背面功率衰减1.5％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件正面功率衰减5％，组件背面功率衰减16％。同等条件下层压后用二甲苯萃取法测得胶膜的交联度为73％，DSC测交联后胶膜的残余热焓值为4J/g。

实施例2：

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/P型PERC单晶单面电池片/普通POE胶膜/背板的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为20分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件功率衰减1.1％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件衰减9.6％。同等条件下层压后用二甲苯萃取法测得胶膜的交联度为80％，DSC测交联后胶膜的残余热焓值为0.001J/g。

实施例3：

成分	重量份数
		POE(乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物1：1的混合物)	96
羟乙基丙烯酰胺	0.5
		三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)	1
3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)	1
		过氧化二异丙苯(过氧化物交联剂DCP)	1
N,N'-二仲丁基对苯二胺(抗氧剂4720)	0.5

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/N型高效电池片/抗PID的POE胶膜/背板的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为15分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件功率衰减3.1％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件衰减10.8％。同等条件下层压后，用二甲苯萃取法测得胶膜的交联度为75％，DSC测交联后胶膜的残余热焓值为0.9J/g。

实施例4：

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/P型PERC单晶双面电池片(背面朝向抗PID的POE胶膜)/普通POE胶膜/玻璃的结构次序层叠并在140℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件正面功率衰减2.1％，组件背面功率衰减4.5％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件正面功率衰减8％，组件背面功率衰减11％。同等条件下层压后，用二甲苯萃取法测得胶膜的交联度为70％，DSC测交联后胶膜的残余热焓值为1.9J/g。

实施例5：

成分	重量份数
		POE树脂(乙烯与辛烯的共聚物)	96.6
N,N-二甲基丙烯酰胺	0.2
		三聚氰酸三烯丙酯(TAC)	0.5
过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC)	0.5
		癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯(抗氧剂770)	0.7
3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)	1.5

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/N型PERT单晶双面电池片(正面朝向抗PID的POE胶膜)/普通POE胶膜/玻璃的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件正面功率衰减2.9％，组件背面功率衰减1.7％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件正面功率衰减19％，组件背面功率衰减5％。

实施例6：

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/多晶电池片/抗PID的POE胶膜/玻璃的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，功率衰减0.5％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件功率衰减19％。

实施例7：

将上述组分充分混合后加入挤出机，挤出温度为90℃，通过T形平板模具挤出成膜，也可以直接通过两个压延辊成膜，收卷。将收卷的抗PID的POE胶膜切割成与太阳能光伏组件大小，按玻璃/抗PID的POE胶膜/N型PERT单晶双面电池片/抗PID的POE胶膜/玻璃的结构次序层叠并在150℃下抽真空并层压，抽真空时间为5分钟，层压时间为12分钟，得到的层压件在PID实验(85％湿度和85℃，-1000V，192hr)中，组件正面功率衰减0.5％，组件背面功率衰减1.5％，同等条件下，上下两层均使用普通POE膜的组件正面功率衰减19％，组件背面功率衰减5％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与本申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims

1.一种抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述胶膜包括如下配比的组分：

所述内交联剂为同时含有双键和酰胺基团的烯类单体。

2.权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述内交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述胶膜的交联度≥70％，交联后胶膜的残余热焓值≤4J/g。

4.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述的有机过氧化物交联剂包括二烷基过氧化物、烷基芳基过氧化物、二芳基过氧化物、氢过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物、过氧化碳酸酯或过氧化缩酮中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述的助交联剂为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或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述的防老化剂包括光稳定剂、紫外吸收剂和抗热氧老化分解剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的抗电势诱导衰减的光伏封装材料POE胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。