一种太阳能光伏抗蜗牛纹EVA封装胶膜的制作方法

本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种太阳能光伏抗蜗牛纹EVA封装胶膜。

背景技术：

环境和能源问题始终是我们研究的重要课题。作为应对环境和能源问题的一种趋势，近年来太阳能光伏行业发展迅速。产业飞速发展的同时，光伏产品在户外使用过程中的各种失效始终困扰着光伏制造厂商。有一种光伏组件的外观失效一直困扰着各光伏厂商，新组件在户外使用几个月到几年之内，电池片细栅线发生局部变色，变色横跨各电池片，从光伏组件正面看，如蜗牛爬过的痕迹，业界一般称为蜗牛纹(snail trail)。蜗牛纹通常在安装几个月后就出现，一旦出现蜗牛纹，以后的进展就很缓慢，蜗牛纹仅是栅线与EVA的界面处变色，不影响光伏组件的各项性能，但外观难看，容易引起客诉的发生。在2009年到2010年短时间内，光伏组件蜗牛纹现象在行业中迅速产生，Photon杂志报道了至少30多家光伏企业的产品产生过蜗牛纹，遍布美国、欧洲和亚洲等区域。

EVA作为光伏组件主流封装材料，发展及更新换代较为简单迅速，近年来赋予了其它一些功能，如抗PID性能，高反射性能等。但是，面对蜗牛纹问题，尽管各企业开展了广泛的技术研究，但是都很难达到组件的100％抗蜗牛纹。2010年以后，蜗牛纹发生概率降低，但也有一定比例的组件有蜗牛纹现象。虽然蜗牛纹与银浆有一定的相关性，但银浆涉及到电池和光伏组件的功率，其配方的更改较为困难，市面上也一直没有抗蜗牛纹或抗氧化银浆。

业内认为，蜗牛纹或栅线变色产生的机理为EVA与栅线中活性纳米银或银离子的反应。EVA交联一般都由过氧化物引发，由于层压工艺的限制，组件不可避免地有过氧化物的残留。当EVA胶膜乙酸含量累积过高时，乙酸酸解EVA中残留的过氧化物交联剂，形成氢过氧化物。氢过氧化物活性较高，与之接触的银被腐蚀成黑色的氧化银(如图2所示，从银栅线表面的玻璃料中游离出的银，被氢过氧化物氧化为黑色的氧化银)。

另有类似研究表明，研究表明栅线中残存少量银离子，由于电池片的隐裂，该部位温度较高，水汽含量较多，栅线中的银离子从栅线断裂部位游离出来，并被EVA中的小分子物质腐蚀成黑色的氧化银。也有一些报道显示，EVA中的助交联剂TAIC也会分解出异氰酸HOCN，HOCN也具有一定的腐蚀性，与栅线中纳米银反应，生成黑色的异氰酸银AgOCN(如图3所示)。

所有研究机理都表明，当电池隐裂时，水汽透过电池片直达电池正面，EVA发生水解，产生腐蚀性物质。腐蚀性物质累积，容易腐蚀电池栅线，导致了蜗牛纹的产生。

已有技术(何征等，太阳能电池封装用EVA胶膜性能的研究，塑料科技，2012年，第40卷，第9期，55～59)公开了采用过氧化物作为交联剂，TMPTMA作为助交联剂，交联得到EVA胶膜。但是，该已有技术并未提及蜗牛纹现象，也并未评价其是否可以改善蜗牛纹现象。CN 104163027A虽然公开了采用TBEC交联EVA，但是，其属于墙纸领域，并未涉及光伏组件，因此，也未提及蜗牛纹现象。

技术实现要素：

基于已有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种太阳能光伏抗蜗牛纹封装胶膜，从而实现光伏组件的抗蜗牛纹效果，填补抗蜗牛纹封装胶 膜的空白。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳能光伏抗蜗牛纹EVA封装胶膜，所述EVA封装胶膜采用0.1～2％的TBEC为交联剂，0.1～2％的TMPTMA为助交联剂，并添加有0.05～0.25％的缓蚀剂，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑(BTA)或/和甲基苯骈三氮唑(TTA)。

在本发明中，所述EVA即乙烯-醋酸乙烯共聚物，TBEC即叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯，TMPTMA即三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

封装胶膜中如果不含TMPTMA，EVA交联密度不高；不含缓蚀剂，长期老化中，电池片银栅线易腐蚀变色。

所述TBEC的含量为0.1～2％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％或1.9％。

所述TMPTMA的含量为0.1～2％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％或1.9％。

所述缓蚀剂的含量为0.05～0.25％，例如为0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％或0.24％。

本发明的EVA封装胶膜采用TBEC为交联剂，TMPTMA为交联剂，并添加有缓蚀剂，即可制成高透型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，用于光伏组件电池正面的封装。

优选地，所述EVA封装胶膜采用0.6～1.2％的TBEC为交联剂，0.3～0.6％的TMPTMA为助交联剂，并添加有0.15～0.22％的缓蚀剂。

优选地，在高透型配方的基础上，EVA封装胶膜中再加入0.05～0.5％(例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.5％)的紫外光吸收剂，则可制成高阻型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，可用于光伏组件电池背面的封装。

优选地，所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

优选地，所述EVA封装胶膜的原料包括95～97％的EVA。所述EVA的含量例如为95％、95.2％、95.4％、95.6％、95.8％、96％、96.2％、96.4％、96.6％、96.8％或97％。

优选地，所述EVA中VA含量为26～33％。

优选地，所述EVA封装材胶膜的原料包括0.05～0.4％的紫外光稳定剂。所述紫外光稳定剂的含量例如为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％。

优选地，所述紫外光稳定剂为二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)葵二酸酯。

优选地，所述EVA封装胶膜的原料包括0.05～0.4％的辅助抗氧剂。所述辅助抗氧剂的含量例如为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％。

优选地，所述辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物。

优选地，所述EVA封装胶膜的原料包括0.05～0.4％的增粘剂。所述增粘剂的含量例如为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％。

优选地，所述增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述EVA封装胶膜的原料包括0.05～0.4％的阻燃剂。所述阻燃剂的含量例如为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％。

优选地，所述阻燃剂为磷酸三辛酯。

优选地，所述EVA封装胶膜的原料包括0.05～0.4％的抗酸剂。所述抗酸剂 的含量例如为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％。

优选地，所述抗酸剂为硬脂酸钙。

优选地，所述EVA封装胶膜，其为高透型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，其按各组分占的质量百分比主要由如下原料制备得到：

优选地，所述EVA封装胶膜，其为高透型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，其按各组分占的质量百分比主要由如下原料制备得到：

其中，所述EVA中VA含量为26～33％，紫外光稳定剂为二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)葵二酸酯，辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物，增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，阻燃剂为磷酸三辛酯，抗酸剂为硬脂酸钙，缓蚀剂为苯骈三氮唑(BTA)或/和甲基苯骈三氮唑(TTA)。

优选地，所述EVA封装胶膜，其为高阻型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，其按各组分占的质量百分比主要由如下原料制备得到：

优选地，所述EVA封装胶膜，其为高阻型抗蜗牛纹EVA封装胶膜，其按各组分占的质量百分比主要由如下原料制备得到：

其中，所述EVA中VA含量为26～33％，紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，紫外光稳定剂为二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)葵二酸酯，辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物，增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，阻燃剂为磷酸三辛酯，抗酸剂为硬脂酸钙，缓蚀剂为苯骈三氮唑(BTA)或/和甲基苯骈三氮唑(TTA)。

在本发明中，各组分的含量均以EVA封装胶膜的原料质量之和为计算基准，各组分的含量为，各组分的质量占EVA封装胶膜的原料质量之和的质量百分比。

在光伏组件中，其包括两层封装胶膜，一层位于电池片上方(高透型封装胶膜)，一层位于电池片下方(高阻型封装胶膜)。

本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜如高透/高阻型抗蜗牛纹EVA封装胶膜与常规光伏组件的层压工艺相同，如图1所示，其为采用本发明的高透/高阻型抗蜗牛纹EVA封装胶膜封装的光伏组件结构图，其包括依次叠加的背板、高阻型抗蜗牛纹EVA封装薄膜、电池片、高透型抗蜗牛纹EVA封装薄膜以及压花玻璃，其中，层压工艺温度140～145℃，总层压时间在16～20min。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过改善EVA交联体系，仍使用TBEC为交联剂，但使用TMPTMA助交联剂完全取代TAIC(三烯丙基异氰脲酸酯)和TAC(三聚氰酸三烯丙酯)，这样既杜绝了微量异氰酸HOCN的产生，同时使EVA交联固化温度降低，正常工艺层压后，光伏组件中过氧化物残留从原来的0.15％降至0.025％以下，过氧化物的残留显著降低了栅线银的腐蚀。同时在配方中加入缓蚀剂，缓蚀剂能俘获各种类物质，从而进一步降低了栅线银的腐蚀。本发明通过控制过氧化物的残留量以及缓蚀剂之间的配合，最终实现了光伏组件的抗蜗牛纹效果。具体如下：

(1)较强的耐候性，应用在常规光伏组件上，可满足质保25年的要求；(2)透光率90％以上；(3)体积电阻率高于10¹⁴Ω.cm；(4)收缩率控制在2.5％以下；(5)抗拉强度在16MPa以上，断裂伸长率在2×10²以上；(6)击穿电压在16KV以上；(7)光伏组件湿漏电阻高于150MΩ(1000V系统电压)。

而且，湿热老化后，本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜的乙酸释放量也进一步降低。如下表分别为EVA胶膜和本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜湿热老化1000h后的乙酸含量，可以看出，老化后，本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜的乙酸释放量显著降低。

此外，本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜与其它材料如背板、玻璃、焊带、电池片、助焊剂的相容性好，而且，可使用常规组件层压工艺进行层压，满足 了生产工艺的要求。

附图说明

图1是采用本发明的抗蜗牛纹EVA封装胶膜封装的光伏组件结构图，其中，1-压花玻璃、2-高透型抗蜗牛纹EVA封装薄膜、3-电池片、4-高阻型抗蜗牛纹EVA封装薄膜、5-光伏背板；

图2是乙酸酸解导致形成黑色的氧化银的过程图；

图3是EVA助交联剂分解导致银腐蚀的过程图；其中，6为玻璃，7为裂片电池片，5为光伏背板。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为了验证本发明抗蜗牛纹EVA封装胶膜的各项性能，以下采用第1-6共6组数据配得的6组抗蜗牛纹EVA封装胶膜分别进行了试验，每组抗蜗牛纹EVA胶膜的具体成分和配比如下表所列：

当得到高透型封装胶膜时，则不需要加入0.4％的紫外光吸收剂，此时，阻燃剂的加入量为0.9％。

其中，所述EVA中VA含量为28％，紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，紫外光稳定剂为二(2,2,6,6四甲基-4哌啶)葵二酸酯，辅助抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物，增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，阻燃剂为磷酸三辛酯，抗酸剂为硬脂酸钙，缓蚀剂为苯骈三氮唑(BTA)或/和甲基苯骈三氮唑(TTA)。

根据上述6组抗蜗牛纹EVA封装胶膜的相关数据，经过试验得到该4组抗蜗牛纹EVA胶膜的如下参数：

将1～6组EVA封装胶膜封装常规单玻璃光伏组件，测得光伏组件各项性能如下：

抗蜗牛纹性能测试，首先预先人为造成电池隐裂，然后在湿热条件下(85℃，85％RH)，对组件通8A反向电流，持续500h。将光伏组件在户外曝晒48h，然后看组件电池的外观，有无蜗牛纹，具体如下：

由上述参数可知，抗蜗牛纹EVA封装胶膜的各项性能随交联体系及缓蚀剂的含量的变化而变化，其中第4组EVA各项性能参数较为平衡。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。