一種光伏用eva封裝膠膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏用EVA封裝膠膜，尤其涉及一種光伏用抗PID的EVA封裝膠 膜。
【背景技術(shù)】
[0002] PID現(xiàn)象（Potential-induceddegradation)，即潛在電勢(shì)誘導(dǎo)衰減，最早是在 2005年發(fā)現(xiàn)的。PID現(xiàn)象形成的原因是：當(dāng)太陽(yáng)能電池組件與地面形成高強(qiáng)度負(fù)電壓時(shí)，長(zhǎng) 期的高電壓作用使得玻璃、封裝材料之間存在漏電流，于是大量電荷聚集在電池片的表面， 使其鈍化，損害太陽(yáng)能電池組件并使其功率下降。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池組件 功率衰減50%以上，直接造成光伏電站收益率下降。但是單從組件外觀上卻看不到任何缺 陷。
[0003] 各個(gè)光伏電池組件廠和研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)表明，PID現(xiàn)象的產(chǎn)生與電池片、玻璃、EVA 封裝膠膜、溫度、濕度和電壓有關(guān)。潮濕環(huán)境下水氣通過(guò)封邊處的硅膠或背板進(jìn)入組件內(nèi) 部，EVA封裝膠膜的酯鍵遇水發(fā)生水解，產(chǎn)生可以自由移動(dòng)的醋酸，醋酸和玻璃表面析出的 堿反應(yīng)后，產(chǎn)生了可以自由移動(dòng)的Na+，Na+擴(kuò)散進(jìn)入電池片起到供應(yīng)原子的作用，在發(fā)射極 Na+富集，p-n結(jié)被中和，從而影響電池的光伏效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致PID現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0004]PID現(xiàn)象可以從三個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防，分別是系統(tǒng)、組件和電池片。對(duì)系統(tǒng)而言，可以 采用串聯(lián)組件的負(fù)極接地或在夜間對(duì)組件和大地之間施加正電壓，以及使用微逆變器，但 是這樣會(huì)增加設(shè)備成本和引起效率下降。對(duì)組件而言，由于濕度是PID現(xiàn)象產(chǎn)生的主要因 素之一，所以封裝方式非常關(guān)鍵。在組件中替換玻璃可以減少體系中存在的Na+等有害陽(yáng) 離子，從而達(dá)到抗PID的最佳效果，但成本太高幾乎不可行。替換EVA封裝膠膜也是選擇之 一，但新材料的使用可能會(huì)帶來(lái)成本的提高和使用中的風(fēng)險(xiǎn)。電池片本身毋庸置疑是最重 要的抵抗PID的關(guān)鍵因素，可以考慮改變發(fā)射極和SiN減反層，但兩個(gè)改進(jìn)都帶來(lái)發(fā)電效率 的變化和額外設(shè)備的增加。在不引入新的封裝材料和改變電池片的情況下，通過(guò)EVA封裝 膠膜的改進(jìn)而提高組件的抗PID效果是比較經(jīng)濟(jì)的選擇。
[0005] 中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN103756578A公開(kāi)了一種氟化合物改性的EVA封裝膠膜及其制備 方法，具體措施是在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中加入含氟化合物，EVA封裝膠膜雖然在一定 程度上具有抗PID功能，但是含氟化合物極性與EVA極性相差較大，添加量稍大就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn) 品難以加工。CN103897612A公開(kāi)了一種太陽(yáng)能封裝材料用抗PID的EVA封裝膠膜，在EVA 封裝膠膜中添加PE樹(shù)脂和增塑劑，但是PE樹(shù)脂與EVA相容性較差，會(huì)引起EVA封裝膠膜透 光率的下降。CN103525321A公開(kāi)了一種抗PID的光伏EVA膜，具體措施是在體系中加入少 量聚烯烴離聚物，而離聚物熔點(diǎn)與EVA相差較大，如何實(shí)現(xiàn)兩者在加工溫度下的均勻混合 值得商榷。基于目前的這種狀況，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，又不明顯提高成本的抗PIDEVA封裝 膠膜成了當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種加工簡(jiǎn)單，抗PID性能優(yōu)異的光伏用EVA 封裝膠膜。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種光伏用EVA封裝膠膜，各組分按質(zhì)量份計(jì)算為：
[0009] 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份
[0010] 交聯(lián)劑0.1份-3份
[0011] 助交聯(lián)劑0.1份-3份
[0012] 硅烷偶聯(lián)劑0.05份-2份
[0013] 防老化劑0.05份-2份
[0014] 金屬離子捕捉劑0. 1份-1份
[0015] 功能性單體0? 5份-3份
[0016] 阻聚劑 20ppm_600ppm;
[0017] 所述功能性單體端位含有2-3個(gè)
功能性基團(tuán)，且連接功能性基 團(tuán)的中間鏈段至少含有兩個(gè)C原子，其中&可以是H或者甲基、R2可以是H或者烷基，優(yōu)選 的私為H，連接功能性基團(tuán)的中間鏈段優(yōu)選含有2-15個(gè)C原子，所述阻聚劑的量為相對(duì)于 功能性單體的量。
[0018] 上述光伏用EVA封裝膠膜，所述阻聚劑為酚類(lèi)阻聚劑、醌類(lèi)阻聚劑中的一種或兩 種。所述的阻聚劑優(yōu)選為4-甲氧基苯酚、4, 6-二硝基鄰仲丁基酚、叔丁基鄰苯二酚、四氯苯 醌、1，4-萘醌，更優(yōu)選為4-甲氧基苯酚。
[0019] 上述光伏用EVA封裝膠膜，所述的金屬離子捕捉劑為多價(jià)金屬酸性鹽、硅鋁酸鹽、 水合氧化物的一種或多種，優(yōu)選使用多價(jià)金屬酸鹽。
[0020] 上述光伏用EVA封裝膠膜，所述的交聯(lián)劑為有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)劑。
[0021] 上述光伏用EVA封裝膠膜，所述防老化劑由紫外光吸收劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、酸 吸收劑組成。
[0022] 上述光伏用EVA封裝膠膜，所述防老化劑中的酸吸收劑為MgO、Mg(0H)2、Ca(0H) 2、 CaO、ZnO或水滑石中的至少一種。
[0023] 有益效果
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0025] 1、本發(fā)明的光伏用EVA封裝膠膜，在體系中添加了端位含有2-3個(gè)
功能性基團(tuán)，且連接功能性基團(tuán)的中間鏈段至少含有兩個(gè)C原子的功能 性單體，該功能性單體的作用主要體現(xiàn)在兩方面，一方面是在層壓過(guò)程中部分功能性單體 會(huì)參與EVA封裝膠膜的交聯(lián)固化，功能性單體的官能團(tuán)分別連接在EVA酯基側(cè)鏈上，從而起 到穩(wěn)定EVA酯基的作用，減弱了EVA的極性，提高了EVA封裝膠膜的體積電阻率，這種結(jié)構(gòu) 還有利于減少濕熱條件下醋酸的釋放量；另一方面，層壓后殘余的功能性單體，其在PID現(xiàn) 象發(fā)生時(shí)，會(huì)起到束縛電荷作用，減少體系中可移動(dòng)的自由電荷，有利于減弱PID現(xiàn)象。同 時(shí)功能性單體還能夠增強(qiáng)EVA封裝膠膜與玻璃之間的浸潤(rùn)性，增強(qiáng)兩者之間的剝離力。
[0026] 2、本發(fā)明的光伏用EVA封裝膠膜，在體系中還添加了阻聚劑，不僅使功能性單體 在加工過(guò)程中受到保護(hù)，維持其穩(wěn)定的性能，同時(shí)還減緩了功能性單體在保存過(guò)程中的聚 合失效，有效的提高了功能性單體的穩(wěn)定性，使EVA封裝膠膜的保存性能更加優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明中的EVA封裝膠膜中使用的功能性單體能夠很好的改善EVA封裝膠膜的抗 PID性能。該功能性單體每個(gè)分子端位含有2-3個(gè)
功能性基團(tuán)，一方面，在 交聯(lián)過(guò)程中功能性單體分子會(huì)參與EVA封裝膠膜的交聯(lián)固化，單體中的官能團(tuán)，與EVA長(zhǎng) 鏈進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)功能性單體作為"橋基"，功能性單體的官能團(tuán)分別連接在EVA酯基側(cè)鏈 上，從而起到使EVA擴(kuò)鏈的作用，使懸掛在EVA長(zhǎng)鏈上的酯基被牢牢的錨定在交聯(lián)后的體型 結(jié)構(gòu)陷阱內(nèi)，防止其水解后自由移動(dòng)，進(jìn)而改變其空間的電荷分布，降低電子迀移率，提高 了EVA封裝膠膜的體積電阻率。另一方面，在PID現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，組件體系中產(chǎn)生的醋酸乙烯 酯單體也可以通過(guò)功能性單體的橋基作用更多的鏈接到EVA主鏈當(dāng)中，減少體系中可移動(dòng) 的自由電荷，有利于減弱PID現(xiàn)象。同時(shí)功能性單體還能夠增強(qiáng)EVA封裝膠膜與玻璃之間 的浸潤(rùn)性，增強(qiáng)兩者之間的剝離力。
[0028] 本發(fā)明所選用的功能性單體每個(gè)分子端位含有2-3個(gè)
力能性基 團(tuán)，且連接功能性基團(tuán)的中間鏈段至少含有兩個(gè)C原子，其中&可以是H或者甲基、R2可以 是H或者烷基。優(yōu)選的私為11，優(yōu)選的中間鏈段含有2-15個(gè)C原子。隨著功能性基團(tuán)數(shù) 量增加，單體活性增大，反應(yīng)速度也隨之加快，但是會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響，比如引起EVA封 裝膠膜的收縮率增大，從而使EVA封裝膠膜的剝離力降低，故選用每個(gè)分子端位含有2-3個(gè) 功能性基團(tuán)的單體。私連接在參與反應(yīng)的活性C原子上，考慮到空間位阻作用，優(yōu)選1?2為 H。隨著中間連接鏈段C原子數(shù)的增加，會(huì)引起功能性單體粘度的增大，有的還會(huì)引起功能 性單體顏色的變化，這些對(duì)EVA封裝膠膜生產(chǎn)過(guò)程及性能都不利，因此選用中間鏈段含有 2-15個(gè)C原子的功能性單體。具體的，本發(fā)明所用單體可以是以下這些，但不限于此。
[0029]
1二丙烯酸乙二醇酯，
[0030]
三乙二醇二甲基丙烯酸酯，
[0038] 本發(fā)明中所采用的功能性單體具體作用原理如下式所示（以雙官能單體為例）。
[0039]
[0040] 式1單體兩端的功能基團(tuán)連接EVA長(zhǎng)鏈（A為功能性單體）
[0041]
[0042] 式2單體兩端的功能基團(tuán)連接EVA長(zhǎng)鏈與醋酸乙稀酯單體（A為功能性單體）
[0043]相對(duì)于上述光伏用EVA封裝膠膜中EVA母粒100質(zhì)量份，功能性單體的含量在0. 5 質(zhì)量份~3質(zhì)量份之間為佳。當(dāng)功能性單體的含量超過(guò)3g時(shí)，產(chǎn)品成本高，而且功能性單 體量過(guò)多會(huì)造成吸料困難，增加加工過(guò)程的難度；當(dāng)其用量小于〇. 5質(zhì)量份時(shí)，所起到的改 善光伏用EVA封裝膠膜的抗PID性能不明顯，也不能保證光伏用EVA封裝膠膜長(zhǎng)久使用；當(dāng) 其用量控制在〇. 5質(zhì)量份~3質(zhì)量份時(shí)，能夠很好的解決光伏用EVA封裝膠膜的抗PID問(wèn) 題，還能夠?yàn)楣夥肊VA封裝膠膜提供持久的保存性。
[0044] 上述光伏用EVA封裝膠膜中添加阻聚劑，用于保證功能性單體在加工及光伏用 EVA封裝膠膜保存過(guò)程中的穩(wěn)定性。作為光伏用EVA封裝膠膜制備的阻聚劑為酚類(lèi)阻聚劑、 醌類(lèi)阻聚劑中的一種或兩種。多元酚及取代酚是一類(lèi)應(yīng)用廣泛、效果較好的阻聚劑，但必須 在功能性單體中溶解有氧時(shí)