一种基于POE材料的复合高阻隔膜及其应用的制作方法

本发明涉及太阳能电池，涉及h01l51/52领域，更具体涉及一种基于poe材料的复合高阻隔膜及其应用。

背景技术：

1、太阳能的利用主要是通过太阳能电池板将其转化成电能，然后将其转化为其它用途，由于太阳能电池组件的工作环境主要为室外，而太阳能电池片不能直接暴露在阳光、雨水等自然条件下，因此有必要对其进行密封。目前，主要是采用高透明、抗紫外耐老化性优异、粘结性好、具有弹性的胶层将太阳能电池片包封，并和上层保护材料(前板)、下层保护材料(背板)粘合在一起，共同构成太阳能电池板。传统的eva材料，poe材料具有较低的水汽透过率和高体积电阻率，保证了组件在高温高湿环境下运行的运行。

2、cn103146315a公开了一种高体积电阻率eva胶膜及其制备工艺，所述的eva胶膜的成分为：82％～94％的eva树脂、5％～15％的聚烯烃弹性体(poe)、以及助剂。该专利中的高体积电阻率eva胶膜降低了va含量，降低导电离子的产生，可提高电阻率。但是以eva材料为基材，得到的胶膜易粘模，易受热分解，热性能不良，表面硬度低，易刮伤。

3、cn113004815a公开了一种太阳能电池用封装胶膜及其制备方法，所述胶膜包括三层，依次为：eva层、poe层和evapoe共混层，相较于普通的eva胶膜，可同时提升体积电阻率、水汽阻隔性能，在湿热环境下的绝缘性能及抗衰减性能优异。但是，poe成本高，而且极性较低，胶膜加工过程中极性助剂溶剂析出至膜表面，造成表面光滑容易移位；加工难度偏大，膜唇容易挂料。

技术实现思路

1、针对于上述问题，本发明公开了一种基于poe材料的复合高阻隔膜，所述复合高阻隔膜包括三层，依次为：poe膜层、pvdc膜层或evoh膜层、poe膜层。

2、在一种实施方式中，按质量份计，所述poe膜层制备原料包括：60-85份poe(乙烯-辛烯共聚物)、1-1.8份增韧剂聚乳酸、0.4-0.9份过氧化物交联剂、0.15-0.58份硅烷偶联剂。

3、优选的，按质量份计，所述poe膜层制备原料包括：77份poe(乙烯-辛烯共聚物)、1.2份增韧剂聚乳酸、0.56份过氧化物交联剂、0.34份硅烷偶联剂。

4、在一种实施方式中，所述poe熔融指数小于0.9g/10min。

5、优选的，所述poe熔融指数小于0.7g/10min，例如购自于韩国沙伯基础，c0560d，熔融指数为0.5g/10min。

6、所述熔融指数在190℃、2.16kg条件下测得。

7、在一种实施方式中，所述增韧剂聚乳酸熔融指数大于15g/10min。

8、优选的，所述增韧剂聚乳酸熔融指数大于16g/10min，比如上海同杰良生物材料有限公司，型号为im9005，熔融指数20-30g/10min。

9、所述熔融指数在210℃、2.16kg条件下测得。

10、poe是由碳和氢两种原子所组成，材料表面并没有活性基团，是典型的非极性物质，然而胶膜加工过程中常加入极性助剂，其中含有氮和氧等富电子原子，具有较大的极性，使得poe基材与胶黏剂之间只有很小的分子间力存在，造成表面光滑容易移位的问题。然后，在经过后续一系列的研究申请人意外发现，只需要控制poe熔融指数小于0.9g/10min，增韧剂聚乳酸熔融指数大于15g/10min，既可以解决上述问题，申请人认为可能的原因是，当poe与聚乳酸之间熔融指数较大时，分子之间的位阻较大，使得聚乳酸分子均匀分散在poe分子间，避免了小分子量物质向胶膜表面迁移，汇集在材料表面而形成弱的边界层，使粘结作用不容易起效果，造成表面光滑容易移位的问题。

11、在一种实施方式中，所述过氧化物交联剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯(tbpb)、过氧化3，5，5-三甲基己酸叔丁酯(tbpin)、过氧化二异丙苯(dcp)、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或多种。

12、优选的，所述过氧化物交联剂为过氧化3，5，5-三甲基己酸叔丁酯。

13、在一种实施方式中所述硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、苯基甲基三甲基聚硅氧烷、1，3-双(3-甲基丙烯酰氧基丙基)四甲基二硅氧烷、1，3-二苄基四甲基二硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

14、优选的，所述硅烷偶联剂为聚二甲基硅氧烷和、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的复配，质量比为1：(7-12)。

15、本发明使用的poe熔融指数小于0.9g/10min，分子量大，导致了分子链不易运动和扩散，尤其是poe表面分子排列非常紧密，孔隙率低，这对于阻水是有益的，但是光透过率也因此降低，太阳能效率降低，然后，在经过后续一系列的研究申请人意外发现，加入过氧化物交联剂以及少许硅烷偶联剂，可以提高胶膜光透过率，申请人认为可能的原因是：过氧化物交联剂形成过氧化物自由基，可以促使生成poe自由基，在交联剂的作用下，链长迅速增加结晶或者形成网状结构，网状结构的生成对poe胶膜是有意的，而分子链的结晶，会在胶膜中形成晶体，使得光无法透过，影响光透过性能，分子量的结晶与网状结构的形成成竞争关系，加入少量的硅烷偶联剂，可以在分子间形成硅氧键，让交联过程中的网状结构成主要反应，丰富体系的网状结构的同时，提高体系的孔隙率，阻水性能优异的同时，提高了光透过率，使得太阳能电板使用效率提高。

16、在一种实施方式中，按质量份计，所述pvdc膜层制备原料为：75-95份偏氯乙烯单体、20-24份改性剂、1-2份乳化剂、0.2-0.3份引发剂、50-60份去离子水。

17、优选的，按质量份计，所述pvdc膜层制备原料为：85份偏氯乙烯单体，21份改性剂，1.8份乳化剂、0.2份引发剂、52份去离子水。

18、所述pvdc膜层质量份标准于poe膜层质量份标准不同。

19、在一种实施方式中，所述改性剂选自丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚任一种。

20、优选的，所述改性剂为丙烯酸缩水甘油酯。

21、在一种实施方式中，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠，十八烷基硫酸钠中的一种或多种。

22、优选的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。

23、在一种实施方式中，所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或多种。

24、优选的，所述引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯与过硫酸钾复配，质量比1：(8-15)。

25、进一步优选的，所述偶氮二异丁酸二甲酯与过硫酸钾的质量比为1：12。

26、为了保证pvdc层具有优异的水汽阻隔性能，必须控制pvdc粒径分布，使得pvdc粒径分布较窄，并且聚合物平均分子量控制在500-1000，避免成膜后柔性降低，在经过后续一系列的研究申请人意外发现，通过控制引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯与过硫酸钾复配，质量比1：(8-10)，可以保证生成的pvdc乳胶平均粒径在1.0-1.3μm，聚合物平均分子量控制在500-1000，具有良好的水汽阻隔性和柔韧性，申请人认为可能的原因是：无机过氧类为水溶性引发剂，引发速率适中，可以将pvdc乳胶平均粒径在0.8-1.5μm，聚合物平均分子量控制在500-2000，而加入少量的偶氮二异丁酸二甲酯，可以进一步平衡反应过程，从而实现得到的pvdc粒径分布更窄。

27、在一种实施方式中，所述evoh熔融指数大于3.5g/10min。

28、优选的，所述evoh熔融指数大于4g/10min，比如，购自于日本可乐丽，牌号为f104b，熔融指数为4.4g/10min。

29、所述熔融指数均在210℃、2.16kg条件下测得。

30、本领域技术人员知晓，传统的eva封装胶膜连续使用三到四年，就会出现严重的老化问题，甚至开裂脱胶，使得太阳能电池密封性能下降，严重影响电池寿命，而poe材料具有较低的水汽透过率和高体积电阻率，保证了组件在高温高湿环境下运行的，但是poe胶膜成本高，胶膜加工过程中极性助剂溶剂析出至膜表面，造成表面光滑容易移位，因此，申请人设想采用三层复合膜技术，将poe膜作为外层，中间层为pvdc膜或evoh膜，但是，如何保证三层膜粘结性能好，成为了本发明技术的关键，申请人在大量研究中发现，控制evoh熔融指数大于3.5g/10min，poe膜与pvdc膜或poe与evoh粘结性能好，发明人认为可能的原因是：外层的poe膜熔融指数较低，而pvdc膜与evoh膜熔融指数高，在三层共挤过程中，熔融指数高的evoh、pvdc可以更快的与外层融合，从而保证了三层膜的粘结性能好，并且，三层膜原有的特性不会改变，得到的复合膜韧性好，水汽透过率低，阻水效果好，光透过好，高阻隔性吗，抗光老化，并且，大大减小了封胶胶膜成本。

31、本发明另一方面公开所述复合高阻隔膜的制备方法，将三层混匀物料共挤、冷却、定型即得。

32、优选的，所述pvdc膜层制备方法为，将物料混合均匀后，使用乙二胺四乙酸调节乳液ph为6-6.8，在通n2条件下升温至48-55℃搅拌9-12h，冷却出料。

33、进一步优选的，所述pvdc膜层制备方法为，将物料混合均匀后，使用乙二胺四乙酸调节乳液ph为6.5，在通n2条件下升温至50℃搅拌10h，冷却出料。

34、本发明所述的复合高阻隔膜应用于n型电池，hjt电池。

35、有益效果：

36、1、本发明通过poe熔融指数小于0.9g/10min，增韧剂聚乳酸熔融指数大于15g/10min，避免了表面光滑容易移位，膜唇容易挂料的问题。

37、2、本发明加入过氧化物交联剂以及少许硅烷偶联剂，可以提高胶膜光透过率，提高太阳能效率。

38、3、本发明通过控制引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯与过硫酸钾复配，质量比1：(8-10)，保证pvdc层具有优异的水汽阻隔性能。

39、4、本发明得到的复合高阻隔膜，膜层间粘结性能好，得到的复合膜韧性好，水汽透过率低，阻水效果好，光透过好，高阻隔性吗，抗光老化，并且，大大减小了封胶胶膜成本。

40、5、本发明得到的复合高阻隔膜应用于n型电池，hjt电池。