一种增效型双层共挤的封装胶膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于光伏电池组件，具体涉及一种增效型双层共挤的封装胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着p型perc电池的效率迫近24.5％的理论极限，hjt、topcon等n型电池技术迭代已逐步加快。其中，topcon光伏电池在转化效率、生产成本等方面优势逐步凸显。topcon电池是一种太阳能电池技术，其电池结构为n型硅衬底电池，背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，这种结构跟p型perc电池相比，对水汽、酸碱度、应力表现要求更高，敏感性更大。

2、目前，topcon光伏电池组件，尤其是单玻的topcon光伏电池，基本只能采用低水透的改善poe胶膜进行封装。cn114806457a公开了一种封装胶膜，尤其涉及一种topcon电池专用封装胶膜及其制备方法，涉及太阳能电池组件技术领域。主材料为：根据实际需求选择：eva树脂70～98份或poe树脂70～98份；辅材料为：耐老化助剂0～3份，偶联剂0.3～2份，交联剂0.5～3份，抗pid助剂0.2～2份，改性树脂，1～15份，加工助剂：0～5份。运用树脂改性技术，解决了poe胶膜助剂析出与封装胶膜上溢带来的湿热老化功率衰减的问题；但是，目前poe胶膜仍然存在一些问题，如挤出流延效率低，在组件制备时跟玻璃和电池片打滑严重，助剂迁移析出严重以及保存期比eva短等问题。

3、苯乙烯类弹性体，如seeps或sebs等均都具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能，且具有优良的电性能与良好的溶剂相容性，与各类聚烯烃均具有相容性良好，可以共混改性，被广泛应用于汽车组件、电线电缆、聚合物改性及医用产品。

4、因此，期待开发一种具有良好耐化学腐蚀和耐水汽侵蚀，且在组件制备中不打滑、助剂不析出、保质期长且湿热老化功率衰减小的封装胶膜。

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增效型双层共挤的封装胶膜及其制备方法和应用，所述封装胶膜包括苯乙烯类弹性体层和改性eva层，通过在所述改性苯乙烯类弹性体层引入苯乙烯类弹性体，使得制备得到的封装胶膜具有良好的耐化学腐蚀和耐水汽侵蚀，且在组件制备中不易打滑、助剂不易析出、保质期长且还具有湿热老化功率衰减小等优点，可以有效改善topcon电池组件，特别是单玻topcon电池组件在高温高湿后功率衰减失效问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种增效型双层共挤的封装胶膜，所述封装胶膜包括改性苯乙烯类弹性体层和改性eva层；

4、所述改性苯乙烯类弹性体层的制备原料包括苯乙烯类热塑性弹性体、第一引发剂、改性剂和第一光稳定剂；

5、所述改性eva层的制备原料包括eva树脂、第二引发剂、交联助剂、第二光稳定剂和缚酸剂。

6、本发明提供的增效型双层共挤的封装胶膜包括改性苯乙烯类弹性体层和改性eva层，通过在所述改性苯乙烯类弹性体层引入苯乙烯类弹性体，利用所述苯乙烯类弹性体具有的良好的耐候性、耐热性和耐压缩变形性，以及优异的力学性能和电学性能，且还能够与各类聚烯烃等物质具有良好的相容性，使得将苯乙烯类弹性体层和改性eva层搭配制备得到的封装胶膜具有良好的耐化学腐蚀和耐水汽侵蚀，且在组件制备中不打滑、助剂不析出、保质期长且还具有湿热老化功率衰减小等优点，可以有效改善topcon电池组件，特别是单玻topcon电池组件在高温高湿后功率衰减失效问题。

7、优选地，所述改性苯乙烯类弹性体层的制备原料按照重量份包括如下组分：

8、

9、其中，所述第一引发剂可以为0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份或4重量份等。

10、所述改性剂可以为0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份或4重量份等。

11、所述第一光稳定剂可以为0.2重量份、0.5重量份、0.8重量份、1.2重量份、1.6重量份或1.9重量份等。

12、优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体包括seeps和/或sebs。

13、优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体的熔融指数为20～30g/10min，例如22g/10min、24g/10min、26g/10min或28g/10min等。

14、优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体的熔点为90～115℃，例如92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、105℃或110℃等。

15、优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体中苯乙烯嵌段的质量百分含量为10～45％，例如15％、20％、25％、30％、35％或40％等。

16、优选地，所述第一引发剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷、叔戊基过氧化碳酸-2-乙基乙酯或叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

17、优选地，所述改性剂包括马来酸酐和聚丙烯的组合。

18、优选地，所述马来酸酐和聚丙烯的质量比为1:(0.5～1.5)，例如1:0.7、1:0.9、1:1.1或1:1.3等。

19、优选地，所述第一光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。

20、优选地，所述受阻胺类光稳定剂包括聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

21、优选地，所述改性苯乙烯类弹性体层的制备原料还包括抗氧剂。

22、优选地，所述改性苯乙烯类弹性体层的制备原料中抗氧剂的含量为0.1～2重量份，例如0.2重量份、0.4重量份、0.6重量份、0.8重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份或1.8重量份等。

23、优选地，所述抗氧剂包括三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一种或至少两种的组合。

24、优选地，所述eva层的制备原料按照重量份包括如下组分：

25、

26、其中，所述第二引发剂可以为0.1重量份、0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份或2.5重量份等。

27、所述交联助剂可以为0.1重量份、0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份或2.5重量份等。

28、所述第二光稳定剂可以为0.03重量份、0.1重量份、0.5重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份或1.8重量份等。

29、优选地，所述eva树脂中va的质量百分含量为10～30％，例如12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％或28％等，进一步优选为10～20％。

30、优选地，所述eva树脂的熔融指数为6～30g/10min，例如10g/10min、15g/10min、20g/10min或25g/10min等。

31、优选地，所述第二引发剂包括过氧化物引发剂。

32、优选地，所述过氧化物引发剂包括过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔戊酯、过氧化三甲基己酸叔丁酯、叔戊基过氧化碳酸-2-乙基乙酯或叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

33、优选地，所述交联助剂包括氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

34、优选地，所述第二光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。

35、优选地，所述受阻胺类光稳定剂包括聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

36、优选地，所述eva层的制备原料还包括缚酸剂。

37、优选地，所述eva层的制备原料中缚酸剂的含量为0.01～1重量份，例如0.05重量份、0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。

38、优选地，所述缚酸剂包括弱碱。

39、优选地，所述弱碱包括n,n-二异丙基乙胺、碳化二亚胺、三乙醇胺、四丁基溴化铵、4-二甲氨基吡啶、碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、氢氧化镁或碳酸镁中的任意一种或至少两种的组合。

40、优选地，所述eva层的制备原料还包括硅烷偶联剂。

41、优选地，所述eva层的制备原料中硅烷偶联剂的含量为0.01～2重量份，例如0.1重量份、0.5重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份或1.8重量份等。

42、优选地，所述硅烷偶联剂包括甲基丙烯酰氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或缩水甘油醚氧丙基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

43、优选地，所述改性苯乙烯类弹性体层的厚度为0.1～0.5mm，例如0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm或0.45mm等。

44、优选地，所述eva层的厚度为0.1～0.5mm，例如0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm或0.45mm等。

45、优选地，所述封装胶膜的厚度为0.2～1mm，例如0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm等。

46、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

47、(1)将苯乙烯类热塑性弹性体、第一引发剂、改性剂、第一光稳定剂和任选地抗氧剂混合，挤出造粒，得到改性苯乙烯类弹性体母粒；将eva树脂、第二引发剂、交联助剂、第二光稳定剂、任选地缚酸剂和任选地硅烷偶联剂混合，挤出造粒，得到改性eva母粒；

48、(2)将步骤(1)得到的改性苯乙烯类弹性体母粒和改性eva母粒挤出，流延成膜，得到所述封装胶膜。

49、优选地，步骤(1)所述挤出造粒均在双螺杆挤出机中进行。

50、优选地，步骤(1)所述混合结束后均还包括静置的步骤。

51、优选地，步骤(2)所述挤出在双螺杆挤出机中进行。

52、优选地，步骤(2)所述流延成膜在多层共挤模具中进行。

53、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的封装胶膜在光伏电池组件中的应用。

54、优选地，所述光伏组件为topcon光伏电池组件。

55、优选地，所述topcon光伏电池组件为单玻topcon电池组件。

56、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

57、(1)本发明提供的增效型双层共挤的封装胶膜包括改性苯乙烯类弹性体层和改性eva层，通过在所述改性苯乙烯类弹性体层引入苯乙烯类弹性体，使得制备得到的封装胶膜具有良好的耐化学腐蚀和耐水汽侵蚀，且在组件制备中不打滑、助剂不析出、保质期长且还具有湿热老化功率衰减小等优点，可以有效改善topcon电池组件，特别是单玻topcon电池组件在高温高湿后功率衰减失效问题。

58、(2)通过对改性苯乙烯类弹性体层和改性eva层的制备原料的进一步优化，可以使提供的封装胶膜的透光率为92.31～92.61％、酸值为147～252ug/g、体积电阻率为1.2～2.4×1017ohm·cm、初始剥离强度为128～154n/cm以及dh1000 h后剥离强度为101～114n/cm，进一步制得的topcon电池组件hast96h的功率衰减为1.85～3.54％，dh1000 h的功率衰减为1.89～4.02％。