一种光伏组件用聚烯烃封装胶膜的制作方法
【专利摘要】一种光伏组件用聚烯烃封装胶膜，其组成及质量份数为：聚烯烃100份，交联剂0.1-1份，偶联剂0.1-3份，抗老化剂0.01-1份，所述聚烯烃为熔指为0.5-18g/10min，熔点在55-93℃的聚烯烃聚。本发明聚烯烃胶膜为微交联型聚烯烃胶膜，它能够有效的解决聚烯烃胶膜在封装过程中的气泡等表观问题和抗热蠕变性差的问题，具有优异的光学性能、粘接性能、耐紫外老化性能和耐湿热老化性能，本发明的胶膜生产易于控制，完全能够满足现有的光伏组件层压工艺的要求。
【专利说明】一种光伏组件用聚烯烃封装胶膜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源领域，特别涉及一种太阳能电池用聚烯烃封装胶膜。
【背景技术】
[0002] 光伏组件用的封装胶膜主要包括离子型聚合物、热塑性聚氨酯（TPU)、乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物（EVA)、聚乙烯醇缩丁醛（PVB)、聚二甲基硅氧烷（PDMS)等，而其中EVA胶膜凭 借着便宜的价格和可靠的质量占据市场的绝大部分份额。
[0003] 伴随着薄膜太阳能电池发展以及市场对抗组件PID性能的需求，一些用以替换 EVA胶膜的新型封装材料逐渐出现，而其中聚烯烃封装胶膜的成本和使用方法与EVA胶膜 相近，将会是未来封装胶膜发展的新趋势，也是最有可能对EVA胶膜的绝对优势地位发起 挑战的新产品。
[0004] 与EVA相比，聚烯烃封装胶膜具有长久的稳定性、超级水汽阻隔性和优异的电绝 缘性，其制作的组件在加速老化测试中明显优于EVA胶膜制作的组件，聚烯烃胶膜的体积 绝缘电阻比EVA至少高出一个数量级，因而其制作的组件漏电流更低，稳定性更好。同时由 于具有超级水汽阻隔性，其抗PID的效果也显著优于EVA胶膜。
[0005] 如今，国内外光伏聚烯烃胶膜技术已有一定的进展，如陶氏、三井化学等公司均有 聚烯烃封装胶膜产品面市。目前，根据聚烯烃封装胶膜的加工和使用，其主要分为两大种 类，即交联型聚烯烃胶膜与非交联型聚烯烃胶膜。
[0006] 交联型聚烯烃胶膜主要是以3M、三井化学、福斯特为代表的，多选用熔指高、熔点 低的聚烯烃，配以交联剂、交联助剂，其在层压使用时，聚烯烃胶膜会发生交联反应，其反应 前后交联度发生明显改变，能够利用二甲苯萃取法直接测得。由于交联型聚烯烃中使用较 大份量的交联剂，其在层压过程中容易产生气泡现象。
[0007] 非交联型聚烯烃胶膜主要是以陶氏化学的ENLIGHT为代表的，其目前已经实现了 批量生产，此外DNP、三菱化学研发的也是非交联型聚烯烃胶膜。非交联型聚烯烃胶膜，其无 需配以交联剂、交联助剂，因而其在层压过程中不容易产生气泡现象，但因考虑其加工和使 用的因素，虽然多选用了熔指较低、熔点较高的聚烯烃，但其在老化过程中仍然容易出现抗 热蠕变较差的问题。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种太阳能电池用 聚烯烃封装胶膜，它既能解决交联型聚烯烃封装气泡的问题，也能解决非交联型聚烯烃抗 热蠕变性差的问题，具有优于非交联型聚烯烃封装胶膜的光学性能和粘接性能，也具有优 于交联型聚烯烃封装胶膜的耐紫外老化性能和耐湿热老化性能，所述胶膜生产易于控制， 能够满足现有的光伏组件层压工艺的要求。
[0009] 为解决上技术问题，本发明采取的技术方案为： 一种光伏组件用聚烯烃封装胶膜，其组成按质量份数计为： 聚烯烃100份， 交联剂0. 1-1份， 偶联剂0.1-3份， 抗老化剂0. 01-1份， 所述聚烯烃熔指为〇. 5-18g/10min，熔点为55-93°C。
[0010] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，聚烯烃胶膜的交联剂为0. 2-0. 5质量份。
[0011] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，聚烯烃为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚 物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
[0012] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，交联剂为有机过氧化物交联剂。
[0013] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，交联剂为1，1-二(叔丁基过氧化）-3, 3, 5-三 甲基环己烷、2, 5-二甲基己烷-2, 5-二叔丁基过氧化物、2, 5-二甲基-2, 5-双(苯甲酰 过氧）-己烷、过氧化二异丙苯、双（2-叔丁基过氧化异丙基）苯中的一种或几种。
[0014] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，偶联剂为硅烷偶联剂。
[0015] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，偶联剂为氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧 基硅烷、乙烯基三（￠-甲氧基乙氧基）硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基 三乙酰氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0016] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，抗老化剂是紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧剂中 的一种或几种。
[0017] 上述光伏组件用聚烯烃封装胶膜，在通过用无转子硫化仪在150°C，摇摆角度 〇? 5°条件下，测试20min，扭矩变化为0?f〇. 5Lbf.in。
[0018] 本发明的有益效果如下： 本发明的聚烯烃胶膜，由于采用适宜熔点、适宜熔指的聚烯烃原料，添加适量的交联剂 与偶联剂，因而相比于非交联型聚烯烃封装胶膜，交联剂和偶联剂的使用能够提供更佳的 光学性能和粘接性能，相比于交联型聚烯烃封装胶膜，搭配适宜熔点和熔指的原料使得交 联剂的用量得到了适量的减少，能够提供更佳的耐紫外老化性能和耐湿热老化性能。
[0019] 本发明采用低含量的交联剂与一定熔指范围和熔点范围的聚烯烃配合使用，得到 微交联的聚烯烃胶膜，本发明所谓的微交联，可以通过用无转子硫化仪在150°c，摇摆角度 0.5°条件下，测试20min得到；本发明聚烯烃胶膜在上述条件下扭矩变化为0. 1~0.5Lbf. in〇
[0020] 本发明中聚烯烃胶膜含有100质量份的一种或几种聚烯烃，0. 1-1质量份的交联 剂、0. 1-3质量份的偶联剂，除此之外还包含0. 01-1质量份的抗老化剂等助剂中的一种或 几种。
[0021] 本发明中聚烯烃胶膜中的聚烯烃为熔指0. 5-18g/10min，熔点在55-93°C的一种 或几种聚烯烃，之所以需要具有上述特征是因为：当所用聚烯烃熔指过高、熔点过低时，分 子量小，柔性较大，流动性较好，导致在使用过程中胶膜的高温抗蠕变性能较差，又由于分 子中活性交联点较多，导致聚烯烃封装过程中整个配方体系的反应控制难度大，造成偶联 剂与聚烯烃分子的结合效果不理想，胶膜粘结性能差，长期户外使用后，有剥离强度大幅衰 减的风险，影响封装组件的户外长期正常使用；当聚烯烃的熔指过低、熔点过高时，分子中 的结晶成分较多，光学性能差，胶膜加工温度较高，体系中加入的各种添加剂在加工过程中 会提前发生反应，容易造成晶点问题。
[0022] 本发明聚烯烃可以是乙烯与丙烯共聚物、乙烯与丁烯共聚物、乙烯与辛烯共聚物 或其他聚烯烃。较优的选取乙烯与丁烯或辛烯共聚物。
[0023] 为了提高胶膜层压后抗热蠕变的性能，需在体系中加入少量的交联剂。
[0024] 所述交联剂优选有机过氧化物交联剂，可以是一种或几种有机过氧化物组成的混 合物，如1，1 _二(叔丁基过氧化)_3, 3, 5_二甲基环己烧、2, 5_二甲基己烧_2, 5_二叔丁 基过氧化物、2, 5-二甲基-2, 5-双(苯甲酰过氧）-己烷、过氧化二异丙苯、双（2-叔丁基 过氧化异丙基)苯等有机过氧化物。交联剂用量为〇. 1-1质量份，优选〇. 2-0. 5质量份。交 联剂用量过少，则不能保证聚烯烃分子链得到足够的增长，抗热蠕变性能不足，机械强度不 足，对组件的机械保护不足；交联剂用量过多，则一方面胶膜在加工过程中有预聚风险，封 装过程中容易产生气泡等表观质量问题；另一方面，则会造成胶膜老化后黄变较大。
[0025]为了提高改善胶膜层压后与玻璃等无机封装材料的粘接性能，需在体系中加入一 定量的偶联剂。
[0026] 所述偶联剂为硅烷偶联剂，可以是一种或几种硅烷偶联剂组成的混合物，如Y-氣丙基甲氧基娃烧、乙稀基乙氧基娃烧、乙稀基二（@_甲氧基乙氧基）娃烧、甲基丙稀 酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等 硅烷偶联剂。偶联剂用量为0.1-3质量份，优选0.3-1质量份。偶联剂用量过少，则不能保 证偶联剂与聚烯烃分子接枝反应充分，胶膜与玻璃等无机封装材料的粘接不足，影响组件 耐湿热老化性能，影响组件的水汽阻隔性；偶联剂用量过多，则偶联剂与聚烯烃分子接枝反 应后残余较多，富余的偶联剂也会影响到聚烯烃分子与交联剂的反应，影响组件后期耐湿 热老化黄变性能等，而且富余的偶联剂还会发生自聚，降低胶膜湿热老化后的粘结性能。
[0027] 为了增强聚烯烃胶膜的耐紫外、耐湿热等老化的性能，保障胶膜加工过程中聚烯 烃性能的正常稳定，可在体系中添加一定量的抗老化剂。
[0028] 所述抗老化剂可以是紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧剂中的一种或几种。
[0029] 上述紫外光吸收剂可以是光伏封装胶膜常用的二苯酮类、苯并三唑类、三嗪类、水 杨酸酯类等各种类型的紫外光吸收剂中的一种或几种。
[0030] 上述光稳定剂主要是指受阻胺类的有机物，其可以是一种或几种，如CYAS0RB UV-3346、CYAS0RBUV-3529、Tinuvin144、Tinuvin622LD、Tinuvin770DF等光稳定剂。
[0031] 上述抗氧剂可以是一种或几种由受阻酚抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂组成，如 Anox-20、Anox-330、Lowinox-1790、LowinoxCA-22 等受阻酌?抗氧剂；或STAB-1178、 STAB-317、STAB-517、STAB-2112、STAB-1500、STAB-AS4500 等亚磷酸酯抗氧剂。
[0032] 将上述聚烯烃与交联剂、偶联剂、抗老化剂等助剂混合均匀，加工温度根据聚烯烃 的流动性设定，加入到熔融挤出流延机上挤出，挤出物经流延、冷却、牵引、卷曲等工序即可 制得本发明所述的聚烯烃封装胶膜。
【具体实施方式】
[0033] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特结合以下实施例详细说明。
[0034] 以下为所用原料： 聚烯烃粒子：乙烯-丙烯共聚物（DOW化学公司，VERSIFY3300);乙烯-丁烯共聚物(三 井公司，DF840);乙烯-辛烯共聚物（DOW化学公司，ENGAGE系列）;各聚烯烃粒子的商品牌 号及主要物性指标如下：
【权利要求】
1. 一种光伏组件用聚烯烃封装胶膜，其特征在于，制备聚烯烃封装胶膜的各组分按质 量份数计为： 聚烯烃100份， 交联剂0. 1-1份， 偶联剂0.1-3份， 抗老化剂0. 01-1份， 所述聚烯烃熔指为0. 5-18g/10min，熔点为55-93°C。
2. 根据权利要求1所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述交联剂为0. 2-0. 5质量 份。
3. 根据权利要求2所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述聚烯烃是乙烯-丙烯共聚 物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
4. 根据权利要求3所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述交联剂为有机过氧化物 交联剂。
5. 根据权利要求4所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述交联剂为1，1_二(叔丁 基过氧化)_3, 3, 5-三甲基环己烷、2, 5-二甲基己烷-2, 5-二叔丁基过氧化物、2, 5-二甲 基-2, 5-双(苯甲酰过氧)-己烧、过氧化二异丙苯、双（2-叔丁基过氧化异丙基)苯中的一 种或几种。
6. 根据权利要求5所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7. 根据权利要求6所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂为γ-氯丙基甲 氧基娃烧、乙稀基乙氧基娃烧、乙稀基二（β_甲氧基乙氧基）娃烧、甲基丙稀醜氧丙基 二甲氧基娃烧、乙烯基二乙醜氧基娃烧、缩水甘油醚氧丙基二甲氧基娃烧等的一种或 几种。
8. 根据权利要求7所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述抗老化剂是紫外光吸收 齐LI、光稳定剂、抗氧剂中的一种或几种。
9. 根据权利要求8所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于，所述聚烯烃封装胶膜在通过 用无转子硫化仪在150°C，摇摆角度0. 5°条件下，测试20min，扭矩变化为0. 1~0. 5 Lbf. in〇
【文档编号】H01L31/048GK104263285SQ201410481738
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】徐晓龙, 范云峰, 郑凯, 孟丹, 樊仔欣 申请人:乐凯胶片股份有限公司