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CN102965039A - 太阳能电池转光eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池转光eva胶膜及其制备方法 Download PDF

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彭子飞
唐峰
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Wuxi Liangzi Guxin Material Science & Tecnology Development Co Ltd
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Abstract

本发明涉及太阳能电池封装用的EVA胶膜及其制备方法，具体为具有光转换特性的太阳能电池转光EVA胶膜及其制备方法，原料为乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、抗氧化剂、促进剂、发光配合物，原料经过混合、挤出制成。本发明提供的太阳能电池转光EVA胶膜用具有反应活性的稀土铕发光配合物代替常用的EVA胶膜中的紫外光吸收剂和稳定剂，使该EVA胶膜能将太阳光谱中太阳能电池不能响应的紫外光转为能够利用的612nm红光，达到转光增效作用，又能有效屏蔽掉紫外光对太阳能电池危害，进一步提升太阳能电池的发电效率。

Description

太阳能电池转光EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池封装用的EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）胶膜及其制备方法，具体为具有光转换特性的太阳能电池转光EVA胶膜及其制备方法。
背景技术
单晶硅或多晶硅的硅基太阳能电池是由EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）胶膜将上层保护玻璃、下层保护材料TPT（聚氟乙烯复合膜）背板粘合成一体构成太阳能电池组件。常用的封装太阳能电池的EVA胶膜是以醋酸乙烯酯含量为28-33%的EVA树脂作为主要原料，添加交联固化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、紫外线稳定剂、增塑剂、增粘剂等各种助剂后，经加热挤出成型的产品。
使用这种EVA胶膜封装的硅基太阳能电池的光电响应范围约为400-1000nm，太阳光谱中400nm以下的紫外光不仅不能被硅基太阳能电池吸收用来发电，还会加热太阳能电池组件降低发电效率，加速组件材料的老化。
发明内容
针对上述的技术问题，本发明提供一种能将太阳光谱中400nm以下的紫外光转为硅基太阳能电池响应范围的EVA胶膜，具体的技术方案为：
太阳能电池转光EVA胶膜，使用以下原料制成，各原料的重量比例为：
EVA（乙烯－醋酸乙烯酯共聚物）100份、交联剂0.01－10份、抗氧化剂0.01－10份、促进剂0.01－10份、发光配合物0.1－2份。
其中优选组分为发光配合物1份。
所述发光配合物为稀土铕配合物Eu(TTA)2(AA)Phen（TTA：噻吩甲酰基三氟丙酮；AA：丙烯酸；Phen：邻菲咯啉）。
该稀土铕配合物的制备方法：
（1）将氧化铕溶于过量浓盐酸中，在80℃水浴中蒸干；
（2）得到的氯化铕加适量乙醇溶解，溶解后再与噻吩甲酰三氟丙酮和丙烯酸的乙醇溶液混合；
（3）60℃水浴反应1小时后，逐滴加入邻菲罗啉乙醇溶液，反应30分钟；
（4）滴加氢氧化钠乙醇溶液调pH到6-7，继续反应4h后；
（5）冷却至室温，静置10小时；将析出产物抽滤，无水乙醇洗涤多次，置于80℃电热鼓风干燥箱中烘干后得到粉末产品。 
稀土铕配合物结构式如图5所示。
所述交联剂为过氧化二苯甲酰（BPO）。
所述抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物。
所述促进剂为三烯丙基三异氰酸酯（TAIC）。
所述的太阳能电池转光EVA胶膜制备方法为：
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜。
本发明提供的太阳能电池转光EVA胶膜用具有反应活性的含有碳碳双键官能团的稀土铕发光配合物代替常用的EVA胶膜中的紫外光吸收剂和稳定剂，使得该发光配合物可以在EVA胶膜封装交联时化学键合到EVA分子链中，从而使该EVA胶膜能将太阳光谱中太阳能电池不能响应的紫外光转为能够利用的612nm红光，达到转光增效作用，又能有效屏蔽掉紫外光对太阳能电池危害，进一步提升太阳能电池的发电效率。
附图说明
图1为所制备的3号含发光配合物EVA胶膜的荧光光谱图；
图2为不同发光配合物含量EVA胶膜的荧光发射光谱图；
图3为所制备的EVA胶膜的透过率图；
图4为所制备的EVA胶膜的X射线衍射图；
图5为稀土铕配合物的化学结构式。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
对比例：
以重量份数计，100份VA含量为33%的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中加入0.2份抗氧化剂，1.5份交联剂，0.1份促进剂。 
交联剂为过氧化二苯甲酰，抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物，促进剂为三烯丙基三异氰酸酯。
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜，即得1号不含发光配合物的EVA胶膜。
实施例1：
以重量份数计，100份VA含量为33%的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中加入0.1份发光配合物，0.2份抗氧化剂，1.5份交联剂，0.1份促进剂。
发光配合物为稀土铕配合物，交联剂为过氧化二苯甲酰，抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物，促进剂为三烯丙基三异氰酸酯。
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜，即得2号含发光配合物的EVA胶膜。
实施例2：
以重量份数计，100份VA含量为33%的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中加入1份发光配合物，0.2份抗氧化剂，1.5份交联剂，0.1份促进剂。
发光配合物为稀土铕配合物，交联剂为过氧化二苯甲酰，抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物，促进剂为三烯丙基三异氰酸酯。
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜，即得3号含发光配合物的EVA胶膜。
实施例3：
以重量份数计，100份VA含量为33%的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中加入2份发光配合物，0.2份抗氧化剂，1.5份交联剂，0.1份促进剂。
发光配合物为稀土铕配合物，交联剂为过氧化二苯甲酰，抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物，促进剂为三烯丙基三异氰酸酯。
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜，即得4号含发光配合物的EVA胶膜。
对上述制得的两种EVA胶膜进行性能测试，为了方便对比，1号不含发光配合物的EVA胶膜和2号、3号、4号含发光配合物的EVA胶膜均压碾成0.5mm厚，并置于真空层压机中，在140℃、抽真空、一个大气压的压力下交联固化10min，进行以下几项测试：
1）荧光光谱分析。仪器型号：Varian Cary-Eclipse 500 (60W氙灯)；狭缝宽度为5nm；测试工作电压为450V；测试扫描速度为600nm/min。
2）透过率分析。仪器型号：Varian Cary-Eclipse 500 UV-vis-NIR分光光度计。
3）X射线衍射分析。仪器型号：Rigaku D-Max 2000（辐射源为CuKα射线）；测试电压为40kV；测试电流为30mA；测试扫描速度为6°/min；所选波长为λ＝1.54056?；测试扫描范围为3－60°。
测试结果显示，如图1所示，3号含发光配合物的EVA胶膜表现出了200－400nm的宽带激发和612nm的强红光发射，说明此EVA胶膜可以把对太阳能电池有害的这段紫外光转为其可以利用的612nm红光。
如图2所示，随着发光配合物含量的提高，2号、3号、4号EVA胶膜的荧光发射强度依次升高。
如图3所示，相对于1号不含发光配合物的EVA胶膜，2号、3号含发光配合物的EVA胶膜可见光区域透过率没有变化并且对250－400nm紫外光屏蔽效果显著，4号EVA胶膜的可见光区域透过率明显下降，所以综合图2和图3分析，发光配合物的含量优选为1份。
如图4所示，交联前的3号胶膜表现出了原配合物的特征衍射峰，交联后消失，说明在交联过程中配合物化学键合到了EVA分子链中。

Claims (6)

1.太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：使用以下原料制成，各原料的重量比例为，EVA 100份、交联剂0.01－10份、抗氧化剂0.01－10份、促进剂0.01－10份、发光配合物0.1－2份。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：所述发光配合物为稀土铕配合物Eu(TTA)2(AA)Phen。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：交联剂为过氧化二苯甲酰。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：所述抗氧剂为1, 3, 5-三（4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基苯甲基）-1, 3, 5-三嗪-2, 4, 6-（1H, 3H, 5H）-三酮/三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯复配物。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：所述促进剂为三烯丙基三异氰酸酯。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池转光EVA胶膜，其特征在于：其制备方法为：
（1）先将上述原料混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合物倒入双螺杆挤出造粒机中混炼造粒，双螺杆挤出机共分三段，即入口段、中间段和出口段，其温度分别控制为：81～84℃，85～90℃，84～86℃；
（3）造粒后的颗粒物经成膜系统即可得到太阳能电池转光EVA胶膜。
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