CN102533163A - 一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于包括以下重量配比的组分：

，将乙烯醋酸乙烯酯共聚物连同其它功能添加剂经过预混合、熔融挤出、流延或压延成膜，最后收卷制得高反射率eva封装胶膜。本发明所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法不添加有机紫外光吸收剂，减少了因紫外光吸收剂对胶膜黄变的影响；另外，通过添加荧光增白剂和高反射率添加剂，提高了胶膜的耐黄变和耐紫外线性能，同时增加了光线的再次使用率，最终可以提高光伏组件的长期使用寿命和光电转换效率。

Description

一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种EVA封装胶膜，具体地说，涉及一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法。

背景技术

随着原油价格的不断攀升以及日本核辐射的影响，以太阳能为代表的清洁能源的广泛利用已演变成必然趋势。预计2011年全球光伏总装机量将达到18GW，而未来5年，国内光伏组件产量将继续保持30％以上的高增长速度，因此光伏市场前景非常广阔。然而正是由于光伏市场良好的前景，2011年大量光伏企业有大规模的扩产计划，并有一些新的企业开始涉足这一行业，使竞争变得非常激烈，甚至已开始有产能过盛的趋势，因此这必然导致价格战的开始，使光伏组件厂的成本压力越来越大，也使得他们迫切需要降低生产成本来提高产品竞争力和利润率。

太阳能电池板的价格主要由其生产运营成本、原材料价格以及光电转换效率决定。目前，生产运营和原材料价格已经控制到一定程度，在保证产品质量的前提下，成本上很难有新的突破点。光伏组件的光电转换效率也是影响利润的一个重要因素，光电转换效率越高，价钱则越高，利润率则越高。

另外，对于使用太阳能电池板的光伏电站来说，太阳能电池板的使用寿命越长、功率衰减越低，则其投资回报率越高。所以用户对太阳能电池板的使用寿命和功率的长期稳定性会有越来越高的要求。

中国专利CN200910153602.X公开了一种乙烯-醋酸乙烯酯组合物及其应用，所述组合物主要由质量配比如下的组分组成：醋酸乙烯酯含量16％～40％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份，交联剂0.1～10份，抗氧剂0.001～4份，紫外吸收剂0.01～2份。该组合物添加有机紫外光吸收剂，紫外光吸收剂较为常见的如2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，这种紫外线吸收剂为黄色，能够有效吸收360nm以下的紫外线，能提高EVA胶膜的耐紫外线性能，但是对EVA胶膜的初始颜色有较大影响。EVA封装胶膜一般需要添加有机过氧化物，产生自由基引发EVA交联，但是这种自由基往往不能完全消耗，会有一定量残留，而残留的自由基会与紫外光吸收剂反应生成生色基团醌，使EVA封装胶膜黄变明显，最终影响到光伏组件的光电转换效率。

目前也存在少数EVA封装胶膜不添加紫外线吸收剂，如中国专利CN201010620683.2公开了一种具有光转换特性的EVA胶膜及其制备方法。其使用发光化合物代替普通EVA胶膜里的紫外光吸收剂和稳定剂，得到新型EVA胶膜。由于发光化合物能够吸收紫外光而发射出可见光，因而该新型EVA胶膜具有光转换特性，通过将太阳能电池组件利用率低的紫外光转换成利用率高的可见光，从而使得太阳能电池组件具有更高的效率。但是，该EVA胶膜的使用寿命不长。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能提高光伏组件的使用寿命和光电转换效率的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：

一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其包括以下重量配比的组分：

将乙烯醋酸乙烯酯共聚物连同其它功能添加剂经过预混合、熔融挤出、流延或压延成膜，最后收卷制得高反射率EVA封装胶膜。该封装胶膜为半透明或不透明状，主要用于电池片与太阳能背膜之间。

所述的乙烯醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯的含量为9％-33％之间，熔融指数在5-40g/10min之间。优选地，醋酸乙烯的含量为18％-28％之间，熔融指数在10-30g/10min之间。优选地，乙烯醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯的含量为28％，熔融指数在20g/10min。

所述的交联剂为下列之一或几种的混合物：过氧化二苯甲酰、特戊基过氧化-2-乙基己酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酯、叔丁基过氧化异丁酯、过氧化甲基异丁酮、特戊基过氧化碳酸-2-乙基己酯、1，1-二叔丁基过氧化-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-二叔丁基过氧化环己烷、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、叔丁基过氧化-3，5，5-三甲基己酯、2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、叔丁基过氧化乙酯酸、过氧化二异丙苯、2，5-二叔丁基过氧化-2，5-二甲基己烷、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢。优选地，交联剂选用过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯和叔丁基过氧化碳酸异丙酯中的一种或几种的混合物。优选的交联剂的添加量是0.5-2.0份。优选地，交联剂选用过氧化二异丙苯，其添加量为1.5份。

所述的抗氧剂为下列之一或几种的混合物：3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸异辛醇酯、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、二苯一辛酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。优选地，抗氧剂选用3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种或几种的混合物。优选的抗氧剂的添加量为0.05-1份。优选地，选用亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，其添加量是0.3份。

所述的光稳定剂为下列之一或几种的混合物：双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪、3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。优选地，选用双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪中的一种或几种的混合物。优选的光稳定剂的添加量是0.05-0.5份。优选地，选用2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，其添加量是0.3份。

所述的增粘剂为硅烷偶联剂，为下列之一或几种的混合物：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。优选地，选用乙烯基三甲氧基硅烷，其添加量是1.0份。

所述的荧光增白剂能够吸收紫外光线并将其转换为可见光线发射出去，从而能够提高光线的再利用率，所述荧光增白剂为下列之一或几种的混合物：2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2，2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑、4，4-双(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯。优选地，选用2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩和2，2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑中的一种或几种的混合物。优选荧光增白剂的添加量是0.01-3份。优选地，选用2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，其添加量是0.01-1份。

所述的具有高反射功能的添加剂为下列之一或几种的混合物：二氧化钛、二氧化硅、中空玻璃微珠、氧化锌、掺铝氧化锌、氧化铟锡、氧化锑锡、银、三氧化二铁、碳酸钙、硫酸钡。优选地，选用二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、掺铝氧化锌和银中的一种或几种的混合物。优选的具有高反射功能的添加剂的添加量为0.5-15份。优选地，选用二氧化钛和二氧化硅，二氧化钛和二氧化硅的添加量为3-10份。

本发明的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法没有添加有机紫外光吸收剂，但却创造性的添加了荧光增白剂和功能性高反射率添加剂，不但保证了胶膜优异的耐紫外线性能，同时也提高了光伏组件对光线的利用率。

荧光增白剂在波长约360-380nm范围内可吸收不可见的紫外辐射，并将其转换为波长较长的光，再重新发射为可见的蓝光或紫光。这样一来，材料的黄光就被抵消了，而且，与原有的情况相比，在400-600波长范围内，被反射的可见光更为增加。因此添加荧光增白剂的高反射率EVA封装胶膜就拥有如下几个优势：1.胶膜的黄变不明显；2.吸收紫外光线，使胶膜具有一定的耐紫外线性能。3.将吸收的紫外线转换为可见光发射出去，可以提高光伏组件对光线的再利用率，即会提高光伏组件的光电转换效率。

本发明中优选的功能性高反射率添加剂为二氧化钛、二氧化硅、氧化锌，所选择的这些添加剂均为半导体材料，其带隙均在紫外光区间，根据半导体的能带理论，这些材料对紫外光线为本征吸收，这也就刚好进一步强化了EVA封装胶膜的耐紫外线性能。另外由于这些材料的带隙较宽，波长较长的可见光以及近红外光线均不能被这些半导体中价带的电子吸收跃迁进入导带，往往表现出对长波长光线具有高反射率。因此添加这些半导体材料，也使胶膜具有如下优势：1.吸收紫外线，强化胶膜的耐紫外线性能；2.对高于紫外线波长的光线表现出高反射，从而可以增加光伏组件对光线的再利用率，最终提高光伏组件的光电转换效率。

本发明的有益效果主要体现在：(1)不添加有机紫外光吸收剂，减少了因紫外光吸收剂对胶膜黄变的影响；(2)通过添加荧光增白剂和高反射率添加剂，提高了胶膜的耐黄变和耐紫外线性能，同时增加了光线的再次使用率，最终可以提高光伏组件的长期使用寿命和光电转换效率。

附图说明

图1是本发明实施例1-7的发射率的测试图；

具体实施方式

为了对本发明的结构、特征及其功效，能有更进一步地了解和认识，现举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下：

实施例1

取100质量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，其中，醋酸乙烯(VA)重量含量为9％，熔融指数为5g/10min。加入0.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.05质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.05质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.0份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，0.01质量份的荧光增白剂2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，0.5质量份的二氧化钛混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例2

取100质量份的EVA树脂，其中，VA重量含量为33％，熔融指数为40g/10min。加入1.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.3质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.3质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，0.1质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，0.8质量份的荧光增白剂2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，7质量份的二氧化钛混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例3

取100质量份的EVA树脂中，其中，VA重量含量为28％，熔融指数为20g/10min的。加入2质量份的交联剂过氧化二异丙苯，1质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.1质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.5质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，3质量份的荧光增白剂2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，15质量份的二氧化钛混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例4

取100质量份的EVA树脂，其中，VA含量为28％、熔融指数为20g/10min。加入1.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.3质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.3质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.0质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，0.8质量份的荧光增白剂2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，7质量份的二氧化钛混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例5

取100质量份的EVA树脂，其中，VA含量为28％、熔融指数为20g/10min。加入1.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.3质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.3质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.0质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，7质量份的二氧化钛混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例6

取100质量份的EVA树脂，其中，VA含量为28％、熔融指数为20g/10min。加入1.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.3质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.3质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.0质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷，0.8质量份的荧光增白剂2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

实施例7

取100质量份的EVA树脂，其中，VA含量为28％、熔融指数为20g/10min。加入1.5质量份的交联剂过氧化二异丙苯，0.3质量份的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，0.3质量份的光稳定剂2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪，1.0质量份的增粘剂乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀后，投入单螺杆流延机里，加工温度为80℃，经过融熔挤出、拉伸、牵引、收卷制成厚度为0.5mm的EVA胶膜。

性能测试方案：

EVA胶膜固化工艺：150℃，抽真空5min、加压1min(1bar)、加压保持8min。

1.湿热老化测试

测试方法：按玻璃/EVA胶膜/太阳能背膜结构在上述固化工艺下层压制得样品，然后将其放入湿热老化箱中(温度85℃、湿度85％，时间1000h)，采用测色仪跟踪测试其黄变(ΔYI)。

2.紫外光老化测试

测试方法：按玻璃/EVA胶膜/太阳能背膜结构在上述固化工艺下层压制得样品，然后将其放入紫外老化箱中(试样表面温度60±5℃，波长为280-400nm，辐射强度为15KWh/m²，辐照时间为1000h)，采用测色仪跟踪测试其黄变。

3.反射率测试

测试方法：按玻璃/EVA胶膜/含氟不粘布结构在上述固化工艺下层压，冷却后剥离表面含氟不粘布，制得样品，然后在测试仪上测试其在可见光区间的反射率。

通过上述实施例得到的EVA胶膜，按上述方法测试，湿热老化和紫外光老化测试结果如表1所示，反射率测试如图1所示。

从上述实施例2、3、4的反射率测试结果可以看出，添加荧光增白剂的量达到一定程度后，450nm左右波长的光线反射率测得结果可以超过100％，表明荧光增白剂吸收其它波长光线后，将其转换为可见光发射出去，确实可以增加光伏组件对这一波长区间内光线的利用率；从实施例1、2、3、4、5的反射率测试

结果还可以看到，二氧化钛添加量达到一定程度后，胶膜对光线的反射率可以达到90％以上；结合湿热老化和紫外光老化测试结果可以看到，荧光增白剂和二氧化钛以一定比例搭配时，胶膜具有最好耐老化性能。综合上述测试结果，实施例2、4具有较理想的综合性能。

综上所述，本发明中所涉及到的一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物，对可见光保持90％以上的反射率，并能够吸收紫外光线并将其转换为可见光发射出去，从而提高光伏组件对光线的再利用率，对光伏组件的光电转换效率和使用寿命都将会有较好的帮助，对光伏产业有积极的推进作用。

表1实施例1-7的性能测试结果

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于，所述高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物包括以下重量配比的组分：

将以上组分配比后，经过预混合、融熔挤出、流延或压延成膜，最后收卷制得高反射率EVA封装胶膜。

2.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯的重量含量为9％-33％之间，熔融指数在5-40g/10min之间。

3.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述交联剂为以下一种或几种的混合物：过氧化二苯甲酰、特戊基过氧化-2-乙基己酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酯、叔丁基过氧化异丁酯、过氧化甲基异丁酮、特戊基过氧化碳酸-2-乙基己酯、1，1-二叔丁基过氧化-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-二叔丁基过氧化环己烷、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、叔丁基过氧化-3，5，5-三甲基己酯、2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、叔丁基过氧化乙酯酸、过氧化二异丙苯、2，5-二叔丁基过氧化-2，5-二甲基己烷、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢。

4.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为以下一种或几种的混合物：3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸异辛醇酯、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、二苯一辛酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。

5.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述的光稳定剂为以下一种或几种的混合物：双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪、3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。

6.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述的增粘剂为硅烷偶联剂，为以下一种或几种的混合物：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述荧光增白剂为以下一种或几种的混合物：2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2，2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑、4，4-双(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯。

8.根据权利要求1所述的高反光率乙烯-醋酸乙烯共聚物组合物的制备方法，其特征在于：所述具有高反射功能的添加剂为以下一种或几种的混合物：二氧化钛、二氧化硅、中空玻璃微珠、氧化锌、掺铝氧化锌、氧化铟锡、氧化锑锡、银、三氧化二铁、碳酸钙、硫酸钡。

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