一种高粘结性的光伏封装胶膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光伏胶膜，尤其涉及一种高粘结性的光伏封装胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、封装胶膜作为保护光伏电池和关键辅材，为避免光伏组件在户外长期运行过程中脱层问题，粘结性能尤其重要。而目前胶膜以乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）和乙烯-α-烯烃共聚物（poe）为主要基体树脂，这两种树脂为极性低、内聚强度差的高分子材料，尤其poe是非极性材料，与玻璃粘结性能差，特别是湿热老化之后，水蒸气会沿着胶膜和玻璃界面进入，胶膜吸水溶胀，导致界面处胶膜与玻璃之间的剥离强度减弱甚至脱层。为保障胶膜持续的保护光伏电池，需要提高其粘接性能，尤其是pct老化后的粘接性能。

2、 在现有技术中，通常采用在胶膜中添加硅烷偶联剂或者硅烷接枝料来提高胶膜与玻璃之间的粘结性能。然而，这些现有方案中，老化后胶膜与玻璃之间的剥离强度都较低，pct48 h后的剥离强度不高于60 n/cm。

技术实现思路

1、为了解决现有的光伏封装胶膜与玻璃之间的粘结性能不佳的技术问题，本发明提供了一种高粘结性的光伏封装胶膜及其制备方法和应用。本发明的光伏封装胶膜具有较好的粘结性能，与玻璃之间可实现较高的粘结强度，且在老化后仍能保持较好的粘结。

2、本发明的具体技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种高粘结性的光伏封装胶膜，所述光伏封装胶膜中与光伏组件内玻璃贴合的一面原料包括基体树脂、有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子；所述有机过氧化物引发剂热解产生自由基和二氧化碳的温度不高于光伏组件的层压温度，且不低于光伏封装胶膜的制备温度。

4、本发明通过在原料中使用有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子，能够产生以下作用：在将胶膜装配成光伏组件的层压过程中，有机过氧化物引发剂热解产生自由基和二氧化碳，其中，自由基引发胶膜内的基体树脂产生可供键合的自由基，配合二氧化碳，使得液体多环氧基小分子中的环氧基团开环，部分环氧基团开环后键合到基体树脂上，部分环氧基团开环后与玻璃表面的硅羟基反应形成强化学键。通过上述方式，在有机过氧化物引发剂的作用下，液体多环氧基小分子能够在胶膜中的基体树脂与玻璃之间形成共价连接，从而提高光伏封装胶膜与玻璃之间的粘结性能，并使其在老化后仍能维持较高的粘结强度。

5、此外，本发明中所采用的多环氧基物质为液态的小分子，粘度低，易分散到基体树脂中，且反应活性高，因而相较于固体或膏体的环氧树脂聚合物而言，能够发挥更好的改善光伏封装胶膜与玻璃之间粘结性能的效果。

6、作为优选，所述有机过氧化物引发剂包括过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、过氧化碳酸-2-乙基已酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化碳酸-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、4,4-双（叔丁基过氧化）戊酸丁酯、二特戊基过氧化物、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷中的至少一种。

7、作为优选，所述有机过氧化物引发剂包括质量比为1：1~3的组分a和组分b；所述组分a和组分b热解产生自由基和二氧化碳的温度分别为120~135℃和137~150℃。

8、本发明采用两种不同热解温度的有机过氧化物引发剂（组分a和组分b）以特定的比例复配，能够进一步提高胶膜与玻璃之间的老化后粘结强度，这是由于：当仅采用热解温度较低的组分a，或者在组分a和b中前者的占比过大时，在热压过程中胶膜内部的基体树脂会过快交联，导致胶膜不能与玻璃充分润湿铺展，进而对两者之间的老化后粘结强度产生不利影响；当仅采用热解温度较高的组分b，或者在组分a和b中后者的占比过大时，胶膜交联速度较慢，同时因为液体多环氧基小分子也消耗自由基，会导致交联速度更慢，交联度变小，也会对胶膜的老化粘接性能产生不利影响。

9、进一步地，所述组分a包括过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化环己烷和过氧化碳酸-2-乙基已酸叔戊酯中的至少一种，组分b包括过氧化碳酸-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、4,4-双(叔丁基过氧化)戊酸丁酯、二特戊基过氧化物和2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷中的至少一种。

10、作为优选，所述液体多环氧基小分子包括3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、二氧化乙烯基环己烯、二氧化二戊烯、四氢茚二环氧化物和二-4-环氧环己烷中的至少一种。

11、作为优选，所述液体多环氧基小分子与有机过氧化物引发剂的质量比为1：1~9；所述液体多环氧基小分子和有机过氧化物引发剂的总质量为基体树脂质量的0.6~1.8%。

12、作为优选，所述基体树脂中含有乙烯基。

13、进一步地，所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物和乙烯-α-烯烃共聚物中的至少一种。

14、作为优选，所述光伏封装胶膜中与光伏组件内玻璃贴合的一面原料还包括助交联剂、硅烷偶联剂、抗pid助剂和耐老化助剂中的至少一种。

15、第二方面，本发明提供了一种所述光伏封装胶膜的制备方法，包括以下步骤：

16、s1：将有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子混合后，与基体树脂混合，充分吸收；

17、s2：向步骤s1所得产物中加入光伏封装胶膜的其他原料，充分吸收后，进行挤出制膜。

18、在上述制备过程中，在将有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子混合，并被基体树脂吸收后，再与其他原料混合，能够使有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子在胶膜中的分布位置更加接近，有助于层压时液体多环氧基小分子在有机过氧化物引发剂的作用下，与基体树脂和玻璃形成共价键合。因此，采用上述制备方法，能够进一步提高光伏封装胶膜与玻璃之间的粘结强度。

19、 作为优选，步骤s1中，所述充分吸收的方式是在45~50℃下，以60~70 rpm的转速搅拌2~2.5 h；步骤s2中，所述充分吸收的方式是在45~50℃下，以60~70 rpm的转速搅拌10~12 h。

20、作为优选，步骤s2中，所述挤出制膜的温度为80~100℃。

21、第三方面，本发明提供了所述光伏封装胶膜在光伏组件中的应用，所述光伏组件的制备过程包括：按照背板、光伏封装胶膜、电池片、光伏封装胶膜和玻璃的顺序，从下到上依次叠合后，在140~150℃下进行层压。

22、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

23、（1）本发明在胶膜原料中使用了有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子，在制备光伏组件的层压过程中，在有机过氧化物引发剂热解产生自由基和二氧化碳的作用下，液体多环氧基小分子能够在胶膜基体树脂与玻璃之间形成共价连接，进而提高光伏封装胶膜与玻璃之间的粘结性能，并使其在老化后仍能维持较高的粘结强度。

24、 （2）本发明通过采用两种不同热解温度的有机过氧化物引发剂（组分a和组分b）以特定的比例复配，能够进一步提高胶膜与玻璃之间的老化后粘结强度。

25、 （3）本发明在制备光伏封装胶膜的过程中，在将有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子混合，并被基体树脂吸收后，再与其他原料混合，能够促进有机过氧化物引发剂和液体多环氧基小分子发挥其作用，从而在更大程度上提高光伏封装胶膜与玻璃之间的粘结性能。