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CN111748288B - 一种封装材料、相关的胶膜与其制法和光伏组件 - Google Patents

一种封装材料、相关的胶膜与其制法和光伏组件 Download PDF

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CN111748288B CN201910803787.8A CN201910803787A CN111748288B CN 111748288 B CN111748288 B CN 111748288B CN 201910803787 A CN201910803787 A CN 201910803787A CN 111748288 B CN111748288 B CN 111748288B
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Abstract

本发明涉及一种封装材料，其包含基体树脂、改性树脂、催化剂、光稳定剂以及任选地活性剂。本发明还涉及由所述封装材料形成的封装胶膜及其制法，以及包含所述封装胶膜的光伏组件。

Description

一种封装材料、相关的胶膜与其制法和光伏组件
技术领域
本发明属于光伏封装材料领域，涉及一种封装材料、由其形成的胶膜及其制法以及包含胶膜的光伏组件。
背景技术
随着人们对环保和可再生能源的重视，太阳能发电作为一种新型能源得到了迅速发展。封装胶膜是光伏组件的重要辅材，起到绝缘、耐候、隔绝外部有害物质的作用，同时它又作为粘结剂，粘结组件各个部分。随着光伏技术的发展，电池技术的不断提升，对光伏封装胶膜的要求也越来越高。
光伏封装胶膜的阻隔性能、力学性能、抗蠕变性能等重要性能与胶膜的交联度密切相关。最新版的中国光伏行业协会标准(GB/T29848-2018)中规定，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的交联度应大于75％，聚烯烃弹性体(POE)的交联度应大于60％。为实现这一目标，目前常用的方法是在胶膜中添加交联剂和助交联剂(架桥剂)。胶膜受热后，交联剂比如有机过氧化物分解产生自由基，引发基体树脂和助交联剂发生交联反应。同时，自由基也会引发硅烷偶联剂和封装基体材料的接枝反应，提高胶膜粘结力。但是这种交联体系需要较长的反应时间，严重降低了组件制作效率，增加了组件制作成本。而且有机过氧化物容易导致组件的气泡问题。助交联剂(架桥剂)主要是一些多官能团的极性小分子化合物，与EVA特别是POE树脂的相容性差，会出现助剂析出、性能下降等一系列问题。此外，近年来碲化镉、铜铟镓硒等薄膜电池发展迅速，市场份额逐步扩大。传统封装胶膜受热分解产生的自由基会破坏薄膜电池结构。所以薄膜电池一直采用不交联的热塑性封装胶膜。与交联型的封装胶膜相比，热塑性封装胶膜在阻隔性、力学性能、抗蠕变性能等方面都有很明显的劣势。因此，薄膜电池组件需要在组件四周加上一圈聚异丁烯(PIB)胶，增加了组件成本。
因此，需要一种新的快速交联方式，无需自由基引发剂和架桥剂，就能达到快速高效交联的目的，保证封装胶膜的粘结性能等，为组件长期高效工作提供保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种封装材料以及由它形成的胶膜，其不含自由基引发剂和助交联剂，而是利用各组分之间的反应就能快速高效交联，具有优异的交联性能，且对玻璃、背板等具有较高的剥离强度。
一方面，本发明提供一种封装材料，(I)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.5重量％的包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的聚合物作为改性树脂，所述硅烷偶联基团的结构式为
Figure BDA0002183052280000021
其中R为(C1-C6)-烷基，X和Y各自独立地为氢、R或-O-R，
X和Y可相同或不同；以及
所述活性基团F为氨基、羧基、羟基、巯基、酸酐基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基或酰氯基；
0.01-80重量％的包含两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团的活性剂，所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％；
或者，(II)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.99重量％的包含硅烷偶联基团和活性基团F的聚合物作为改性树脂，
其中所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％。
另一方面，本发明还提供一种由上述封装材料制备的封装胶膜。
另一方面，本发明还提供一种制备上述封装胶膜的方法，所述方法包括将上述封装材料充分混合，然后挤出成膜，从而获得所述封装胶膜。
另一方面，本发明还提供一种包含上述封装胶膜的光伏组件，所述光伏组件包含前封装层、后封装层、位于前封装层与后封装层之间的电池片以及位于前封装层与电池片之间或/和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜；当所述光伏组件中仅存在一层封装胶膜时，所述封装胶膜为本发明的封装胶膜，当所述光伏组件中存在位于前封装层与电池片之间的封装胶膜和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜时，则这两层封装胶膜中的至少一层为本发明的封装胶膜。
本发明的封装材料巧妙利用改性树脂、任选的活性剂、催化剂的交联体系，彻底摆脱了封装胶膜对“自由基+架桥剂”体系的依赖，并且具有更快速高效的交联效果，缩短交联时间，提高组件制作效率，又能保证胶膜的粘结性能，对玻璃、背板等具有较高的剥离强度，是一种理想的光伏组件封装材料。
具体实施方式
在本发明中，除非另有说明，否则所有操作均在室温、常压下进行。下文中，通过实施例对本发明进行详细说明。实施例并不限于以下所揭示的内容，只要不脱离本发明要旨的情况下，可以变更为多种发明主题。
在一个实施方案中，本发明提供一种封装材料，(I)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.5重量％的包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的聚合物作为改性树脂，所述硅烷偶联基团的结构式为
Figure BDA0002183052280000041
其中R为(C1-C6)-烷基，X和Y各自独立地为氢、R或-O-R，
X和Y可相同或不同；以及
所述活性基团F为氨基、羧基、羟基、巯基、酸酐基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基或酰氯基；
0.01-80重量％的包含两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团的活性剂，所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％；
或者，(II)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.99重量％包含硅烷偶联基团和活性基团F的聚合物作为改性树脂，
其中所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％。
方案(I)
在该方案中，基体树脂与改性树脂的重量百分比的比值为0-4:1，优选0.1-2.4:1；改性树脂和活性剂的重量百分比之和为20重量％-99.99重量％，更优选30重量％-95重量％。
所述基体树脂为一种或者多种选自以下的聚合物：乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯、乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯的二元或者多元共聚物、聚乙烯缩丁醛、丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物、天然橡胶和反式聚异戊二烯橡胶。基体树脂的熔融指数为0.5-45g/10min，优选5-30g/10min。
所述基体树脂的含量为0-80重量％，优选4.5-70重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述改性树脂为包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的聚合物，所述硅烷偶联基团的结构式为
Figure BDA0002183052280000051
其中R为(C1-C6)-烷基，优选(C1-C4)-烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、仲丁基、异丁基；X和Y各自独立地为氢、R或-O-R，X和Y可相同或不同；所述硅烷偶联基团优选地为甲氧基硅烷基、二甲氧基硅烷基、三甲氧基硅烷基、乙氧基硅烷基、二乙氧基硅烷基、三甲氧基硅烷基、丙氧基硅烷基等；以及
所述活性基团F为氨基、羧基、羟基、巯基、酸酐基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基或酰氯基。
所述改性树脂为一种或多种包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的选自以下的聚合物：乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯、乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯的二元或多元共聚物；聚乙烯缩丁醛；丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物；天然橡胶；反式聚异戊二烯橡胶。
优选地，将硅烷偶联基团通过单体参与共聚或自由基引发的接枝反应的方式引入到所述改性树脂的分子链中。所述硅烷偶联基团的含量为0.05-15重量％，优选0.2-10重量％，更优选0.5-6.5重量％，基于所述改性树脂的重量计。
所述改性树脂的含量为19-99.5重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述活性剂包含两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团，所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义。所述活性剂既可以为小分子，也可以为大分子，例如聚合物。所述活性剂可为乙二醇，乙二酸，乙二胺，甘油，1,2-丁二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，己二胺，包含巯基的乙烯-戊烯共聚物，包含酰氯基、羟基、羧基或磺酸基的乙烯-己烯共聚物，包含异氰酸酯基、酸酐或酰氯基的乙烯-丁烯共聚物。
所述活性剂的含量为0.01-80重量％，优选0.01-60重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述催化剂为一种或多种选自以下的化合物：二甲基卞胺、1,4-二甲基哌嗪、1,8二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二硫醇二辛基锡、二丁基氧化锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、N,N-二甲基环已胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、N’,N’,N’,N-四甲基亚烷基二胺、N’,N’,N’,N-五甲基二亚乙基三胺、三乙胺、N’,N-二甲基卞胺、N’,N-二甲基十六胺、N’,N-二甲基丁胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N’,N-二乙基哌嗪、N’,N-二乙基-2-甲基哌嗪、N’,N-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-2-羟丙基二甲基吗啉、三乙醇胺、N’,N-二甲基乙醇胺、吡啶、N’,N-二甲基吡啶、羧酸钾、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三甲基-N-2-羟丙基己酸、1,3,5-三(二甲氨丙基)-六氢化三嗪、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、锆酸异丙酯、锆酸正丙酯、有机铋、有机铅和有机汞。
优选地，所述催化剂可采用低熔点聚合物或疏水材料等包裹物进行包覆。针对高活性催化剂或自交联反应迅速的体系，通过对催化剂的有效包覆，在挤出过程的前期，将催化剂和起自交联反应的助剂隔离开，在挤出过程的中后期，再除去包裹物，将催化剂暴露出来发挥作用，避免在挤出过程中发生交联，增大加工温度窗口，保证生产顺利进行。
所述包裹物的熔点范围为40-120℃。包裹物包含但不局限于聚乙烯蜡、聚丙烯、聚异丁烯、聚1,4-异戊二烯、聚环氧乙烷、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。
所述催化剂的含量为0.003-2重量％，优选0.005-1重量％，更优选0.005-0.3重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述光稳定剂为一种或者多种选自以下的化合物：双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、4-(甲基)丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶与α-烯类单体聚合得到的接枝共聚物、4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、葵二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇和三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯。
所述光稳定剂的含量为0-1重量％，优选0.001-0.5重量％，更优选0.001-0.1重量％，基于所述封装材料的总重量计。
方案(II)
在该方案中，基体树脂与改性树脂的重量百分比的比值为0-4:1，优选0-2:1。
用作所述基体树脂、催化剂和光稳定剂的组分及其处理或改性在上述方案(I)中详细描述。
所述基体树脂的含量为0-80重量％，优选0-60重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述催化剂的含量为0.001-2重量％，优选0.001-0.5重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述光稳定剂的含量为0-1重量％，优选0.02-0.5重量％，基于所述封装材料的总重量计。
所述改性树脂为包含硅烷偶联基团和活性基团F的聚合物，其中所述硅烷偶联基团和活性基团F具有方案(I)中所定义的含义。
所述改性树脂为一种或多种包含硅烷偶联基团和活性基团F的选自以下的聚合物：乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯、乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯的二元或多元共聚物；聚乙烯缩丁醛；丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物；天然橡胶；反式聚异戊二烯橡胶。
优选地，将硅烷偶联基团通过单体参与共聚或自由基引发的接枝反应的方式引入到所述改性树脂的分子链中。所述硅烷偶联基团的含量为0.05-15重量％，优选0.2-10重量％，更优选0.5-6.5重量％，基于所述改性树脂的重量计。
所述改性树脂的含量为19-99.99重量％，优选40-99.5重量％，基于所述封装材料的总重量计。
在方案(II)中，所述封装材料还额外地包含0-60重量％、优选0-40重量％的含有两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团的活性剂，其中所述活性基团F和硅烷偶联基团具有方案(I)中所定义的含义。用作所述活性剂的组分如方案(I)中所述。
另外，本发明的封装材料还包含0-15重量％、优选0-10重量％的颜料，基于封装材料总重量计。所述颜料可为一种或者多种选自以下的组分：二氧化钛、氧化锌、中空玻璃珠、三氧化二铝、掺铝氧化锌、氧化铟锡、氧化二锑、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、高岭土、滑石粉、长石粉、炭黑、铜铬黑、群青蓝、靛蓝和铁红。
在一个实施方案中，本发明还提供一种由上述封装材料制备的封装胶膜。
所述的封装胶膜厚度为0.01-1mm，优选0.2-0.6mm。
在一个实施方案中，本发明还提供一种制备上述封装胶膜的方法，所述方法包括将上述封装材料充分混合，然后挤出成膜，从而获得所述封装胶膜。
优选地，将上述封装材料中的各组分按比例充分混合后，加入挤出机，通过螺杆精密挤出，经过T型模头流延成膜，从而获得所述封装胶膜。
在一个实施方案中，本发明还提供一种包含上述封装胶膜的光伏组件，所述光伏组件包含前封装层、后封装层、位于前封装层与后封装层之间的电池片以及位于前封装层与电池片之间或/和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜；当所述光伏组件中仅存在一层封装胶膜时，所述封装胶膜为本发明的封装胶膜，当所述光伏组件中存在位于前封装层与电池片之间的封装胶膜和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜时，则这两层封装胶膜中的至少一层为本发明的封装胶膜。
所述前封装层可以是玻璃，也可以是透明阻水膜。后封装层为玻璃或背板。所述光伏组件中使用的电池片可以是晶硅电池，也可以是诸如碲化镉、铜铟镓硒、钙钛矿等的薄膜电池。所述光伏组件通常通过常规方法如层压法制备。
在一个实施方案中，所述光伏组件根据IEC61215-2标准进行DH(85℃，85RH％)老化测试。老化后所述光伏组件无脱层、气泡，组件功率衰减小于5％，优选小于4％，更优选小于3％，特别优选小于2％，最优选小于1％。
实施例
以下结合具体的实施例对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
实施例1
本发明的封装材料包含以下组分：
9.959重量％的熔融指数为30g/10min的乙烯-醋酸乙烯共聚物，
90重量％的包含1.0重量％马来酸酐和0.5重量％三甲氧基硅烷偶联基团的乙烯-醋酸乙烯共聚物，
0.02重量％的乙二醇，
0.001重量％的二甲基卞胺，以及
0.02重量％的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
所述封装材料记为S-1。
实施例2
本发明的封装材料包含以下组分：
79.984重量％熔融指数为22g/10min的乙烯-丙烯共聚物与乙烯-丁烯共聚物的混合物，
20重量％的包含2.0重量％三乙氧基硅烷偶联基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.01重量％乙二酸，
0.005重量％的1,4-二甲基哌嗪，
0.001重量％的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
所述封装材料记为S-2
实施例3
本发明的封装材料包含以下组分：
39.975重量％熔融指数为14g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
30重量％的包含4.0重量％三丙氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
30重量％包含1.2％重量巯基的乙烯-戊烯共聚物，
0.02重量％的三亚乙基二胺，以及
0.005重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-3。
实施例4
本发明的封装材料包含以下组分：
19.88重量％熔融指数为5g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
30重量％的包含4.0重量％三甲氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
50重量％包含1.2％重量巯基的乙烯-戊烯共聚物，
0.02重量％的三亚乙基二胺，
0.1重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-4。
实施例5
本发明的封装材料包含以下组分：
4.89重量％熔融指数为8g/10min的乙烯-辛烯共聚物，
60重量％的包含2.5重量％三丙氧基硅烷偶联基团和2.0％异氰酸酯基团的乙烯-辛烯共聚物，
35重量％包含1.2重量％羧基的乙烯-戊烯共聚物，
0.01重量％的钛酸四丙酯，
0.1重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-5。
实施例6
本发明的封装材料包含以下组分：
8.6重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
90重量％的包含3.4重量％三乙氧基硅烷偶联基团和1.0重量
％2-乙烯基琥珀酸酐基团的乙烯-辛烯共聚物，
1.0重量％乙二胺，
0.1重量％的三乙醇胺，
0.3重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-6
实施例7
本发明的封装材料包含以下组分：
9.07重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含6.5重量％三甲氧基硅烷偶联基团的乙烯-己烯共聚物，
60重量％的包含1.3％重量酰氯基的乙烯-己烯共聚物，
0.8重量％的甘油，
0.07重量％的辛酸亚锡，
0.06重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-7。
实施例8
本发明的封装材料包含以下组分：
9.87重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含6.5重量％三乙氧基硅烷偶联基团的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含1.3重量％酰氯基的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含1.2％重量羟基的乙烯-己烯共聚物
0.07重量％的辛酸亚锡，
0.06重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为S-8。
实施例9
本发明的封装材料包含以下组分：
9.83重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含3.5重量％三乙氧基硅烷偶联基团的乙烯-己烯共聚物，
30重量％的包含6.5重量％羟基的乙烯-己烯共聚物，
30重量％包含1.6重量％异氰酸酯基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.12重量％的二丁基氧化锡，
0.05重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇。
所述封装材料记为S-9。
实施例10
本发明的封装材料包含以下组分：
4.875重量％熔融指数为18g/10min的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，
40重量％的包含4.0重量％三乙氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
30重量％的包含6.5重量％羧基的乙烯-己烯共聚物，
25重量％包含1.6重量％2-丙烯基琥珀酸酐基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.12重量％的二(十二烷基硫)二丁基锡，
0.005重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇。
所述封装材料记为S-10。
实施例11
本发明的封装材料包含以下组分：
4.875重量％熔融指数为18g/10min的聚乙烯缩丁醛，
40重量％的包含4.0重量％三乙氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
30重量％的包含6.5重量％羧基的乙烯-己烯共聚物，
25重量％包含1.6重量％酰氯基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.12重量％的二(十二烷基硫)二丁基锡，
0.005重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇。
所述封装材料记为S-11。
实施例12
本发明的封装材料包含以下组分：
4.69重量％熔融指数为22g/10min的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，
42重量％的包含2.0重量％三甲氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
25重量％的包含4.5重量％磺酸基的乙烯-己烯共聚物，
20重量％的包含1.6重量％异氰酸酯基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.3重量％的N-乙基吗啉，
0.01重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
5重量％的钛白粉，和
3重量％的中空玻璃珠。
所述封装材料记为S-12。
实施例13
本发明的封装材料包含以下组分：
99.02重量％的包含3.0重量％三丙氧基硅烷偶联基团和2.5
重量％2-异丁烯基琥珀酸酐基团的乙烯-戊烯共聚物，
0.2重量％的1,4-丁二醇，
0.25重量％的钛酸四乙酯，
0.03重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
0.5重量％的炭黑。
所述封装材料记为S-13。
实施例14
本发明的封装材料包含以下组分：
89.32重量％的包含3.0重量％三-丁氧基硅烷偶联基团和1.5
重量％异氰酸酯基团的乙烯-戊烯共聚物，
0.3重量％的1,4-丁二醇，
0.35重量％的三亚乙基二胺，
0.03重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
5重量％的硫酸钡，和
5重量％的氧化铝。
所述封装材料记为S-14。
实施例15
本发明的封装材料包含以下组分：
9.32重量％的乙烯-丁二烯共聚物，
80重量％的包含3.0重量％三异丙氧基硅烷偶联基团和1.5
重量％异氰酸酯基团的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，
0.3重量％的丁二酸，
0.35重量％的有机铋，
0.03重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
5重量％的硫酸钡，和
5重量％的氧化铝。
所述封装材料记为S-15。
实施例16
本发明的封装材料包含以下组分：
89.35重量％的包含2.5重量％三叔丁氧基硅烷偶联基团和1.5重量％异氰酸酯基团的乙烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物，
0.3重量％的丁二醇，
0.32重量％的有机汞，
0.03重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
5重量％的硫酸钡，和
5重量％的氧化铝。
所述封装材料记为S-16。
实施例17
本发明的封装材料包含以下组分：
9.69重量％熔融指数为20g/10min的丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物，
37重量％的包含2.0重量％三仲丁氧基硅烷偶联基团的乙烯-戊烯共聚物，
25重量％的包含4.5重量％磺酸基的乙烯-己烯共聚物，
20重量％的包含1.6重量％异氰酸酯基团的乙烯-丁烯共聚物，
0.3重量％的有机铅，
0.01重量％的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇，
5重量％的钛白粉，和
3重量％的中空玻璃珠。
所述封装材料记为S-17。
实施例18
本发明的封装材料包含以下组分：
9.959重量％熔融指数为30g/10min的乙烯-醋酸乙烯共聚物，
90重量％的包含2.0重量％异氰酸酯和0.5重量％三甲氧基硅烷偶联基团的乙烯-醋酸乙烯共聚物，
0.02重量％乙二醇，
0.001重量％的用聚苯乙烯包覆的二月桂酸二丁基锡，
0.02重量％的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
所述封装材料记为S-18。
实施例19
本发明的封装材料包含以下组分
19.979重量％的包含5.0重量％三乙氧基硅烷的乙烯-丁烯共聚物，
80重量％的包含2.0重量％异氰酸酯基团和1.5重量％羟基的乙烯-丁烯共聚物，
0.001重量％的用聚苯乙烯包覆的二月桂酸二丁基锡，
0.02重量％的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
所述封装材料记为S-19。
实施例20
本发明的封装材料包含以下组分
99.99重量％的包含5.0重量％三乙氧基硅烷和2.0重量％羟基的乙烯-丁烯共聚物
0.01重量％的辛酸亚锡所述封装材料记为S-20。
实施例21
本发明的封装材料包含以下组分
39.99重量％的包含5.0重量％三乙氧基硅烷和3.0重量％羟基的乙烯-丁烯共聚物
60重量％的包含1.5％异氰酸酯基团的乙烯-丁烯共聚物
0.01重量％的辛酸亚锡
所述封装材料记为S-21。
实施例22
本发明的封装材料包含以下组分
99.5重量％三乙氧基硅烷的乙烯-丁烯共聚物
0.49％丁二醇
0.01重量％的辛酸亚锡
所述封装材料记为S-22
实施例23
本发明的光伏组件，其包括前玻璃、S-1胶膜、单晶电池片、普通封装胶膜、S-1胶膜、背板。将所述光伏组件进行DH老化1000h，记为S-23
实施例24
本发明的光伏组件，其包括前玻璃、普通封装胶膜、多晶电池片、S-2胶膜、后玻璃。将所述光伏组件进行DH老化1000h，记为S-24
实施例25
本发明的光伏组件，其包包含碲化镉镀层的前玻璃、S-3胶膜、后玻璃。将所述光伏组件进行DH老化1000h，记为S-25
实施例26
本发明的光伏组件，其包含前玻璃、S-4胶膜、铜铟镓硒薄膜电池、S-4胶膜、后玻璃。将所述光伏组件进行DH老化1000h，记为S-26
实施例27
本发明的光伏组件，其包含前玻璃、S-5胶膜、钙钛矿薄膜电池、S-5胶膜、后玻璃。将所述光伏组件进行DH老化1000h，记为S-27
对比例1
封装材料包含以下组分：
9.6重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
90重量％的包含3.4重量％三乙氧基硅烷偶联基团和1.0重量％2-乙烯基琥珀酸酐基团的乙烯-辛烯共聚物，
0.1重量％的三乙醇胺，
0.3重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为R-1。
对比例2
封装材料包含以下组分：
8.7重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
90重量％的包含3.4重量％三甲氧基硅烷偶联基团和1.0重量％2-乙烯基琥珀酸酐基团的乙烯-辛烯共聚物，
1.0重量％的乙二胺，
0.3重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为R-2。
对比例3
封装材料包含以下组分：
8.6重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
90重量％的包含1.0重量％三甲氧基酸酐基团的乙烯-辛烯共聚物，
1.0重量％的乙二胺，
0.1重量％的三乙醇胺，
0.3重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为R-3。
对比例4
封装材料包含以下组分：
98.6重量％熔融指数为10g/10min的乙烯-丁烯共聚物，
1.0重量％的乙二胺，
0.1重量％的三乙醇胺，
0.3重量％的3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯。
所述封装材料记为R-4。
制备封装胶膜
将上述实施例和对比例的封装材料的各组分按设定的比例充分混合后，加入到挤出机中，通过螺杆精密挤出，经过T型模头流延成膜，从而获得相应的封装胶膜。
为便于比较，所得封装胶膜的厚度均为0.5mm。
性能评价
将通过上述实施例得到的封装胶膜应用于太阳能电池组件的封装中，经下述测试方法进行评价，评价结果列于表1：
1.封装胶膜的交联度
测试方法参照标准GB/T 29848《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EV胶膜》。
2.封装胶膜与玻璃/背板的剥离强度
测试方法参照标准GB/T 29848《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EV胶膜》。
测试结果如下表1所示。
表1实施例所得的封装胶膜的交联度和剥离强度
Figure BDA0002183052280000201
表2实施例组件老化测试结果
编号 组件外观 组件功率衰减
S-23 无气泡，无脱层 0.9％
S-24 无气泡，无脱层 0.9％
S-25 无气泡，无脱层 1.0％
S-26 无气泡，无脱层 1.1％
S-27 无气泡，无脱层 0.9％
由上表1和表2测试结果表明，根据本发明方案制备的胶膜，虽然没有“自由基”引发剂和架桥剂，在层压后也能迅速交联，且保持很好的可靠性，是一种理想的高分子封装材料。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种封装材料，(I)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.5重量％的包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的聚合物作为改性树脂，所述硅烷偶联基团的结构式为
Figure FDA0003545288900000011
其中R为C1-C6烷基，X和Y各自独立地为氢、R或-O-R，X和Y可相同或不同；以及
所述活性基团F为氨基、羧基、羟基、巯基、酸酐基、磺酸基、环氧基、氰基、异氰酸酯基或酰氯基；
0.01-80重量％的包含两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团的活性剂，所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％；
或者，(II)其包含
0-80重量％的基体树脂；
19-99.99重量％的包含硅烷偶联基团和活性基团F的聚合物作为改性树脂，
其中所述活性基团F和硅烷偶联基团具有前文中定义的含义；
0.001-2重量％的催化剂；以及
0-1重量％的光稳定剂；
各组分的重量％均基于所述封装材料的总重量计，并且各组分的重量％的加和为100％；
其特征在于在(I)的情况下，改性树脂为一种或多种包含硅烷偶联基团且不含活性基团F的选自以下的聚合物：乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯、乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯的二元或多元共聚物；聚乙烯缩丁醛；丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物；天然橡胶以及反式聚异戊二烯橡胶；以及
在(II)的情况下，所述改性树脂为一种或多种包含硅烷偶联基团和活性基团F的选自以下的聚合物：乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、1,4-戊二烯、异戊二烯、乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯的二元或多元共聚物；聚乙烯缩丁醛；丁二烯/异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物；天然橡胶；反式聚异戊二烯橡胶；并且
在(I)和(II)的情况下，所述封装材料不含助交联剂。
2.根据权利要求1的封装材料，其特征在于在(II)的情况下，所述封装材料还包含含有两个或更多个活性基团F且不含硅烷偶联基团的活性剂，所述活性基团F和硅烷偶联基团具有权利要求1中定义的含义。
3.根据权利要求1或2的封装材料，其特征在于所述活性剂为乙二醇，乙二酸，乙二胺，甘油，1,2-丁二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，己二胺，包含巯基的乙烯-戊烯共聚物，包含酰氯基、羟基、羧基或磺酸基的乙烯-己烯共聚物，包含异氰酸酯基、酸酐或酰氯基的乙烯-丁烯共聚物。
4.根据权利要求1或2的封装材料，其特征在于所述催化剂为一种或多种选自以下的化合物：二甲基卞胺、1,4-二甲基哌嗪、1,8二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二硫醇二辛基锡、二丁基氧化锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、N,N-二甲基环已胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、N’,N’,N’,N-四甲基亚烷基二胺、N’,N’,N’,N-五甲基二亚乙基三胺、三乙胺、N’,N-二甲基卞胺、N’,N-二甲基十六胺、N’,N-二甲基丁胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N’,N-二乙基哌嗪、N’,N-二乙基-2-甲基哌嗪、N’,N-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-2-羟丙基二甲基吗啉、三乙醇胺、N’,N-二甲基乙醇胺、吡啶、N’,N-二甲基吡啶、羧酸钾、2,4,6-(二适甲氨甲基)苯酚、三甲基-N-2-羟丙基己酸、1,3,5-三(二甲氨丙基)-六氢化三嗪、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、锆酸异丙酯、锆酸正丙酯、有机铋、有机铅和有机汞。
5.根据权利要求1或2的封装材料，其特征在于所述催化剂可采用低熔点聚合物或疏水材料进行包覆。
6.一种由权利要求1-5中任一项的封装材料制备的封装胶膜。
7.一种制备权利要求6的封装胶膜的方法，所述方法包括将权利要求1-5中任一项的封装材料充分混合，然后挤出成膜，从而获得所述封装胶膜。
8.一种包含权利要求6的封装胶膜的光伏组件，所述光伏组件包含前封装层、后封装层、位于前封装层与后封装层之间的电池片以及位于前封装层与电池片之间或/和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜；当所述光伏组件中仅存在一层封装胶膜时，所述封装胶膜为权利要求6的封装胶膜，当所述光伏组件中存在位于前封装层与电池片之间的封装胶膜和位于电池片与后封装层之间的封装胶膜时，则这两层封装胶膜中的至少一层为权利要求6的封装胶膜。
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