一种封装胶膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于异质结电池，具体涉及一种封装胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光伏发电是重要的可再生能源之一，且光伏发电的规模在不断增加。目前光伏行业主流的是perc电池。2021年，perc电池片市占率达到91.2％，平均效率达23.1％，量产转换效率已逐步接近其理论上限，未来进一步提升转换效率的空间很小。n型单晶电池技术(topcon及异质结)的平均转换效率较perc p型单晶电池高1～3％，成为了市场关注的下一代电池技术。

2、异质结电池片有着转换效率更优、工艺流程更简化、光致衰减更低、低温系数、稳定性高、双面率更高等特点，但存在成本较高，且表面ito层与胶膜粘结性差等问题。因此，异质结电池用封装胶膜成为人们的研究重点。

3、cn111621235a公开了一种异质结电池专用聚烯烃封装胶膜。所述异质结电池专用聚烯烃封装胶膜的原料按质量份计包括：聚烯烃共聚物100份、偶联剂0.1～1.5份、紫外吸收剂0.1～1份、抗氧剂0.01～1份、交联剂0.1～2份、防老剂0.01～4份、降粘剂0.05～1份中任意一种或多种组合。该技术方案中通过抗氧剂和防老剂协同作用，使得该胶膜具有良好的耐老化能力，能有效保证异质结电池组件的使用寿命，但是该技术方案提供的封装胶膜与异质结电池片的粘结性较差。

4、cn114456731a公开了一种高粘性承载一体化异质结封装胶膜及其制备方法。所述异质结封装胶膜从上往下依次设置的强化层、粘结层、第一基体层、第二基体层和第三基体层，所述强化层的厚度为50～200μm，所述粘结层的厚度为50～80μm，所述第一基体层的厚度为150～250μm，所述第二基体层的厚度为200～300μm，所述第三基体层的厚度为150～250μm。所述异质结封装胶膜的制备方法为：将eva基体树脂、抗氧剂、偶联剂和粘结力增强助剂搅拌，获得第一基体层混合物；将poe基体树脂、eva基体树脂、抗氧剂和偶联剂搅拌，获得第二基体层混合物；将poe基体树脂、抗氧剂、交联剂和偶联剂搅拌，获得第三基体层混合物；将上述混合物通过多层共挤挤出机的模头同时挤出，当三层基体层经过胶辊和钢辊面压合时，形成高粘性承载一体化异质结封装胶膜。该技术方案提供的封装胶膜虽然与异质结电池中玻璃一侧具有较好的粘结力，但是其结构较复杂，与异质结电池片的粘结力较差。

5、常规晶硅电池片表面为氮化硅结构，可以与胶膜实现很好的粘结，而异质结电池片表面的ito(氧化铟锡)层与胶膜内增粘剂存在粘结缺陷，难以实现好的粘合。这就导致异质结电池组件的可靠性下降，存在着组件长期使用后的风险。现有技术提供的封装胶膜虽然与玻璃具有较好的粘结力，但是其与异质结电池片的粘结力较差。

6、因此，如何提供一种既与异质结电池片具有较好的粘结力，又和玻璃具有较好的粘结力的封装胶膜，已成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种封装胶膜及其制备方法和应用。本发明中通过对封装胶膜的制备原料进行设计，进一步通过多巴胺改性丙烯酸酯共聚物和硅烷偶联剂的配合使用，制备得到的封装胶膜既与异质结电池片具有较好的粘结力，又和玻璃具有较好的粘结力，同时具有较好的抗老化性，符合异质结电池的使用要求。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种封装胶膜，所述封装胶膜的制备原料包括如下重量份数的组分：

4、poe树脂100份、引发剂0.5～2.5份、助交联剂0.5～3份、硅烷偶联剂0.1～3份和多巴胺改性丙烯酸酯共聚物0.1～5份。

5、本发明中，通过对封装胶膜的制备原料进行设计，进一步通过多巴胺改性丙烯酸酯共聚物的使用，可以提高封装胶膜与异质结电池片之间的粘结力；通过硅烷偶联剂的配合使用，可以提高封装胶膜与玻璃之间的粘结力，从而制备得到性能优异、符合异质结电池使用要求的封装胶膜。

6、本发明中，所述引发剂可以0.5份、0.7份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.4份或2.5份等。

7、本发明中，所述助交联剂可以是0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.3份、2.5份、2.7份或3份等。

8、所述硅烷偶联剂可以是0.1份、0.5份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.3份、2.5份、2.7份或3份等。

9、所述多巴胺改性丙烯酸酯共聚物可以是0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。

10、以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

11、作为本发明的优选技术方案，所述引发剂选自叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯和过氧化碳酸叔戊酯中的任意一种或至少两种的组合。

12、优选地，所述助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

13、作为本发明的优选技术方案，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

14、作为本发明的优选技术方案，所述多巴胺改性丙烯酸酯共聚物的制备原料包括多巴胺、季戊四醇三丙烯酸酯和缩合剂。

15、优选地，所述多巴胺、季戊四醇三丙烯酸酯的摩尔比为1:1。

16、优选地，所述缩合剂选自1,3-二环己基碳二亚胺(dcc)、缩合剂hbtu、缩合剂tbtu、缩合剂hobt中的任意一种或至少两种的组合。

17、优选地，述多巴胺与缩合剂的摩尔比为1:(1～1.5)，例如可以是1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5等。

18、作为本发明的优选技术方案，所述多巴胺改性丙烯酸共聚物采用如下方法制备得到，所述方法包括：

19、将多巴胺、季戊四醇三丙烯酸酯和缩合剂，加入到溶剂中，进行反应，得到所述多巴胺改性丙烯酸共聚物。

20、然后将溶液在己烷或三氯甲烷中沉淀，并用己烷或三氯甲烷洗涤数次，最后在真空下干燥过夜并冷藏。

21、优选地，所述反应在氮气氛围中进行。

22、优选地，所述反应的温度为60～80℃，例如可以是60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、78℃或80℃等。

23、优选地，所述反应的时间为8～12h，例如可以是8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h等。

24、优选地，所述溶剂选自二氯甲烷(dcm)、四氢呋喃、乙腈或二甲基酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

25、优选地，所述反应后还包括后处理的步骤。

26、优选地，所述后处理的方法包括沉淀、洗涤、真空干燥。

27、然后将溶液在己烷或三氯甲烷中沉淀，并用己烷或三氯甲烷洗涤数次，最后在真空下干燥过夜并冷藏。

28、同时需要说明的是，本发明中，多巴胺改性丙烯酸共聚物是通过多巴胺中的氨基与季戊四醇三丙烯酸酯中的羟基反应，然后碳碳双键进行聚合反应，得到所述多巴胺改性丙烯酸共聚物。其中，多巴胺中的氨基与季戊四醇三丙烯酸酯中的羟基反应过程如下：

29、

30、本发明中，所述多巴胺改性丙烯酸共聚物采用如下方法制备得到，所述方法包括：

31、将多巴胺、季戊四醇三丙烯酸酯和缩合剂，加入到溶剂中，通氮气，在60～80℃下搅拌，反应8～12h后，将反应溶液在己烷或三氯甲烷中沉淀，并用己烷或三氯甲烷洗涤数次，最后在真空下干燥过夜并冷藏，得到所述多巴胺改性丙烯酸酯共聚物。

32、作为本发明的优选技术方案，所述封装胶膜的制备原料中还包括光稳定剂0.05～1.5份，例如可以是0.05份、0.1份、0.2份、0.4份、0.5份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.2份或1.5份等。

33、优选地，所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯中的任意一种或至少两种的组合。

34、优选地，所述封装胶膜的制备原料中还包括紫外光吸收剂0.05～1.5份，例如可以是0.05份、0.1份、0.2份、0.4份、0.5份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.2份或1.5份等。

35、优选地，所述紫外光吸收剂选自2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2-(2-羟基-5-特辛基)苯基苯并三氮唑、2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基)苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种或至少两种的组合。

36、作为本发明的优选技术方案，所述封装胶膜的厚度为0.45～0.8μm，例如可以是0.45μm、0.5μm、0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm或0.8μm等。

37、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的封装胶膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

38、将封装胶膜的制备原料混合后，流延挤出，得到所述封装胶膜。

39、作为本发明的优选技术方案，所述混合的时间为4～8h，例如可以是4h、5h、6h、7h或8h等。

40、优选地，所述混合的方法为使用高速混合机进行混合；

41、优选地，所述高速混合机的转速为750～1500rpm，例如可以是750rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm或1500rpm等。

42、优选地，所述流延挤出的方法为：将封装胶膜的制备原料混合后得到的混合物，置于流延机的单螺杆挤出机内，在80～100℃(例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃等)下熔化输送，汇流至流延模头，流延挤出；其中，所述流延模头的温度100～120℃(例如可以是100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃或120℃等)。

43、优选地，所述挤出后还包括后处理的步骤。

44、优选地，所述后处理的方法包括拉伸、冷却定型、切边收卷。

45、优选地，所述封装胶膜的制备方法具体包括如下步骤：

46、将封装胶膜的制备原料置于高速混合机中，在转速为1200～3000rpm的条件下混合30～60min，得到混合物；

47、将混合物置于流延机的单螺杆挤出机内，在80～100℃下熔化输送，汇流至流延模头，流延挤出，拉伸、冷却定型、切边收卷，得到所述封装胶膜；其中，所述流延模头的温度100～150℃。

48、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的封装胶膜在异质结电池中的应用。

49、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

50、本发明中通过对封装胶膜的制备原料进行设计，进一步通过多巴胺改性丙烯酸酯共聚物和硅烷偶联剂的配合使用，同时控制多巴胺改性丙烯酸酯共聚物的含量在特定的范围内，制备得到的封装胶膜既与异质结电池片具有较好的粘结力，又和玻璃具有较好的粘结力，同时具有较好的抗老化性能，其与异质结电池片之间在pct之前的剥离强度为116～133n/cm，在pct之后的剥离强度为100～108n/cm，与玻璃之间在pct之前的剥离强度为85～97n/cm，在pct之后的剥离强度为76～84n/cm，符合异质结电池的使用要求。