專利名稱：：太陽能電池封裝膠膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種太陽能電池封裝膠膜，特別是涉及以乙烯-醋酸乙烯共聚物為主要原料的太陽能電池?zé)岱饽z膜。
背景技術(shù)：
：將鋼化玻璃1、封裝膠膜2、電池片3、封裝膠膜2、TPT背板4按順序疊放，在130°C170°C，用層壓機真空層壓15min30min固化成型，即可制成薄膜太陽能電池。經(jīng)過太陽能電池封裝膠膜封裝的太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。太陽能電池封裝膠膜，是以EVA為主要原料，配合過氧化物交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑等功能助劑，經(jīng)過熔融混煉、流延鑄片、切邊收卷等工藝過程加工而成的。太陽能電池封裝膠膜的主要原料本身是熱塑性的高分子，經(jīng)過過氧化物交聯(lián)反應(yīng)后，則變成了彈性、力學(xué)性能、粘結(jié)性能均很優(yōu)異的彈性體材料。就生產(chǎn)太陽能電池而言，如果層壓溫度越低、層壓時間越短，那么生產(chǎn)效率就越高。所以會對用于太陽能電池封裝的膠膜提出要求，即固化溫度越低越好、固化交聯(lián)反應(yīng)越快越好。要滿足這一要求，需要在封裝膠膜配方中使用在層壓溫度下半衰期較短的過氧化物和硫化促進劑。就生產(chǎn)太陽能電池封裝膠膜而言，如果使用在層壓溫度下半衰期較短的過氧化物和硫化促進劑，那么很容易在溫度和螺桿擠出機強烈剪切的雙重作用下，由于交聯(lián)導(dǎo)致材料失去流動性，從而在螺桿擠出機和模頭中形成堵料而使得加工過程中斷?？梢姡z膜加工成型過程要求不能發(fā)生早期交聯(lián)，或者發(fā)生早期交聯(lián)的時間越長、程度越輕則越有利于加工成型；而膠膜使用過程要求，材料在經(jīng)歷較長的硫化誘導(dǎo)期之后，要能夠盡快完成硫化，這樣可以提高太陽能電池生產(chǎn)效率。在材料擠出成型過程中，由于有早期交聯(lián)的發(fā)生，扭矩會越來越大。一股來說，扭矩在最小值基礎(chǔ)上增加2個扭矩單位，這時材料已經(jīng)由于交聯(lián)而失去了流動性，所對應(yīng)的時間是衡量材料流動性的尺度，稱之為加工安全時間或焦燒時間，用T2表示，它是衡量EVA加工性能的參數(shù)。在生產(chǎn)EVA膠膜時，通常需要經(jīng)歷熔融混煉、流延鑄片步驟，可能會引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，如果焦燒時間T2較長，則大大減小了交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的可能性，生產(chǎn)中不易出現(xiàn)固化現(xiàn)象，利于得到流動性好的EVA膠膜，用于太陽能電池的封裝。而在太陽能電池封裝時，焦燒時間T2較長，EVA保持流動性的時間較長，則利于前期的抽真空脫氣。為了使產(chǎn)品達到符合使用條件的交聯(lián)度，需要加入0.41.5質(zhì)量份的(相對于100質(zhì)量份EVA)交聯(lián)劑，在此范圍內(nèi)，在生產(chǎn)太陽能電池的層壓溫度下，交聯(lián)時間與混煉扭矩存在如圖1的關(guān)系。圖1中A點處有最低扭矩值ML。B點處扭矩值比A點處大2個單位，為ML+2，對應(yīng)的時間為T2。C點處有最高扭矩值ΜΗ，所用時間為總交聯(lián)時間Τ。。時間點Z前為預(yù)熱時間?？梢钥闯?，到達預(yù)熱時間后，扭矩隨著交聯(lián)時間的變化是先降低，后升高，下降階段對應(yīng)EVA的熔化階段，上升階段對應(yīng)EVA的交聯(lián)固化階段。為了提高生產(chǎn)效率，人們希望盡量降低總交聯(lián)時間Tc。交聯(lián)時間取決于交聯(lián)劑的半衰期、用量和層壓固化溫度，交聯(lián)劑的半衰期越長，交聯(lián)時間越長；層壓固化溫度越高，交聯(lián)時間越短；交聯(lián)劑用量增加，交聯(lián)速度加快，交聯(lián)時間變短，但過量使用交聯(lián)劑易產(chǎn)生氣泡，降低了透光率。不管采用上述何種手段來縮短交聯(lián)時間，T2和T。都會同步發(fā)生變化，即Te縮短，同時T2也會縮短。這是一對矛盾，由于這一問題的存在，導(dǎo)致目前制造太陽能電池封裝膠膜生產(chǎn)線的速度較低。因此，EVA膠膜的加工、封裝性能和生產(chǎn)效率形成了難以調(diào)和的矛盾，目前尚未發(fā)現(xiàn)有效手段，可以既保證太陽能電池封裝的生產(chǎn)效率，又能有效提高EVA膠膜的加工、封裝性能。另外，太陽能電池中的保護層材料一股為玻璃和TPT薄膜，玻璃是無機材料且表面平滑，TPT是高分子難粘材料，這使得EVA膠膜與保護層之間的粘接強度與持久性不高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種太陽能電池封裝膠膜，可以在保證總交聯(lián)時間Tc變化不大的前提下，有效延長焦燒時間T2，提高EVA膠膜的加工、封裝性能。所述太陽能電池封裝膠膜含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、交聯(lián)劑、交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑，其中交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑的質(zhì)量分別為乙烯_醋酸乙烯共聚物質(zhì)量的0.1.0%，00.3%，所述太陽能電池封裝膠膜的交聯(lián)時間為1030分鐘。所述交聯(lián)抑制劑為無水丙烯酸金屬鹽、無水異丁烯酸金屬鹽、硬脂酸、聚乙二醇、乙烯聚合物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯丁烯共聚物、丁二烯聚合物及其衍生物或環(huán)戊二烯聚合物及其衍生物；所述自由基捕捉劑為3，4-二羥基苯甲醛、1，1-二苯基-2-三硝基苯胼、2-甲基-2-亞硝基甲烷、2-甲基-2-亞硝基丙烷、3-芳基苯并呋喃酮或5，5-二甲基-ι-氧化吡咯啉，優(yōu)選為乙烯聚合物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯丁烯共聚物、丁二烯聚合物或其衍生物、或環(huán)戊二烯聚合物或其衍生物，更優(yōu)選為乙烯聚合物、乙烯丙烯共聚物、丁二烯聚合物或環(huán)戊二烯聚合物。所述交聯(lián)劑的質(zhì)量為乙烯-醋酸乙烯共聚物質(zhì)量的0.4%1.5%。所述交聯(lián)劑可以采用EVA膠膜的常用交聯(lián)劑，如2，2-二(叔丁基過氧化)丁烷、2，5_二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、1，1_(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環(huán)己烷、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化碳酸-2-乙基己酸叔丁酯、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯、過氧化二叔丁基或1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷，優(yōu)選采用的交聯(lián)劑為2，5_二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯或1，1_(雙過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環(huán)己烷。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量為25%40%。所述太陽能電池封裝膠膜中還可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，含有紫外線吸收劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和增粘劑。所述紫外線吸收劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4_二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-正-十二烷氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或2，2-二羥基-4，4-二甲氧基二苯甲酮。所述抗氧劑是三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(4-羥基苯基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯。所述光穩(wěn)定劑是亞磷酸三(1，2，2，6，6-五甲基哌啶酯)、雙(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或雙(1-辛氧基_2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯。所述硅烷偶聯(lián)劑是乙烯基乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷或Y-氨丙基三乙氧基娃焼。如果EVA中的交聯(lián)劑在層壓溫度下半衰期過長，那么層壓時間變長，不利于提升生產(chǎn)效率。因此，希望在盡可能短的時間內(nèi)獲得較高的交聯(lián)度，為此普遍使用在層壓溫度下半衰期較短的交聯(lián)劑以提高交聯(lián)速度，一股在130170°C下進行層壓成型。交聯(lián)劑用量與交聯(lián)時間存在如圖2的關(guān)系。隨著交聯(lián)劑用量的增加，交聯(lián)速度加快，交聯(lián)時間變短，但交聯(lián)時間過短易產(chǎn)生氣泡，降低了透光率，理想的交聯(lián)時間是1520分鐘。本發(fā)明在現(xiàn)有太陽能電池封裝膠膜配方基礎(chǔ)上，加入一類交聯(lián)抑制劑與自由基捕捉劑，可以與過氧化物交聯(lián)劑中產(chǎn)生的活性自由基形成穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu)，有效預(yù)防早期交聯(lián)和過度交聯(lián)，從而保證總交聯(lián)時間Tc滿足要求的基礎(chǔ)上，有效延長焦燒時間τ2。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)在不影響EVA膠膜其它性能的前提下，通過調(diào)節(jié)交聯(lián)抑制劑與自由基捕捉劑的添加量調(diào)整交聯(lián)度，改善了加工性能，可以保證太陽能電池封裝的生產(chǎn)效率。(2)通過添加交聯(lián)抑制劑，在EVA膠膜交聯(lián)完成總時間Tc不變的情況下，可以延長EVA的焦燒時間T2,更有利于EVA膠膜的生產(chǎn)。(3)與未添加交聯(lián)抑制劑的EVA膠膜相比，本發(fā)明涉及的EVA膠膜粘接強度有所增力口，更有效地保護了太陽能電池元件，更好地隔絕了氧氣、濕氣，延長了太陽能電池的使用壽命ο圖1是太陽能電池組件結(jié)構(gòu)圖；圖2是混煉扭矩_交聯(lián)時間圖；圖3是交聯(lián)時間_交聯(lián)用量圖；圖4是國產(chǎn)市售產(chǎn)品的流變曲線；圖5是比較例2的流變曲線；圖6是實施例1的流變曲線。具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明進行更詳細(xì)的說明，實施舉例中使用的評價方法如下(1)交聯(lián)度將已交聯(lián)的EVA膠膜剪成小碎片，準(zhǔn)確稱取合適質(zhì)量后放于120目不銹鋼網(wǎng)袋里構(gòu)成試樣包，稱量網(wǎng)袋和試樣總重，試樣包用銅絲懸吊在有回流裝置的燒瓶中，以二甲苯為溶劑沸騰回流5小時(為防止試樣的再度交聯(lián)，可加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的抗氧劑)，冷卻，取出試樣袋，懸掛起來以除去過量的溶劑，再放入真空烘箱在140°C下烘3小時，取出試樣袋于干燥器內(nèi)冷卻15分鐘，取出稱量，計算交聯(lián)度。(2)粘接強度按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2790-1995檢測。(3)混煉扭矩將EVA膠膜剪裁成粒狀，稱取適量樣品，使用轉(zhuǎn)矩流變儀，獲得其在層壓溫度下的流變曲線。比較例1以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、0.8份2，5_二甲基-2，5_雙(叔丁基過氧)己烷、0.25份2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、0.25份四[β_(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3份Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。比較例2以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份2，5_二甲基-2，5_雙(叔丁基過氧)己烷、0.25份2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、0.25份四[β_(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。比較例3以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.4份2，5_二甲基-2，5_雙(叔丁基過氧)己烷、0.25份2，4-二羥基二苯甲酮、0.25份三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、0.2份雙(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、0.3份Y-氨丙基三乙氧基硅烷在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。比較例4以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份1，1_(雙過氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、0.25份2，4-二羥基二苯甲酮、0.25份四[(β_3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。實施例1以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份2，5_二甲基-2，5_雙(叔丁基過氧)己烷、0.25份2，4_二羥基二苯甲酮、0.25份四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3份γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、0.3份環(huán)戊二烯聚合物、0.1份1，1-二苯基-2-三硝基苯胼在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。實施例2以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份2，5_二甲基-2，5_雙(叔丁基過氧)己烷、0.25份2，4_二羥基二苯甲酮、0.25份四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.2份雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3份γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、0.2份丁二烯聚合物、0.2份1，1-二苯基-2-三硝基苯胼在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。實施例3以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份1，1_(雙過氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、0.25份2，4_二羥基二苯甲酮、0.25份β-(4-羥基苯基_3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.2份雙(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、0.3份γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、0.4份聚乙烯蠟、0.05份3，4-二羥基苯甲醛在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。實施例4以質(zhì)量份數(shù)計，將100份VA含量為30%的EVA料粒、1.1份1，1_(雙過氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、0.25份2，4_二羥基二苯甲酮、0.25份β-(4-羥基苯基_3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.2份雙(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯、0.3份Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、0.4份乙烯丙烯共聚物在80°C下混合均勻，制得EVA太陽能電池封裝膠膜。本發(fā)明所制備的EVA膠膜交聯(lián)后檢測交聯(lián)度與玻璃的粘接強度，檢測結(jié)果見表1。表1EVA膠膜交聯(lián)度及與玻璃的粘接強度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)圖4-6的流變曲線得到硫化數(shù)據(jù)見表2。表2EVA膠膜硫化數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>EVA膠膜ML(Nm)FT2Tc(含預(yù)熱)~比較例2594'O"12'15"~比較例3623'34"10'32"~比較例45?！?'55"12'17"實施例11~210'29"15'18"實施例2Γδ9'12"14'24"實施例3O10'40"15'51"實施例4O10'43"15'46"取國產(chǎn)市售產(chǎn)品、比較例2與實施例1分別使用轉(zhuǎn)矩流變儀檢測獲得流變曲線。以上所述僅是發(fā)明實施例而已，并非對本發(fā)明所作任何形式上的限制，任何熟悉本項技術(shù)的人員可利用上述技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實施例，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，均屬本發(fā)明技術(shù)方案范圍。權(quán)利要求一種太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，其含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、交聯(lián)劑、交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑，其中交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑的質(zhì)量分別為乙烯-醋酸乙烯共聚物質(zhì)量的0.1％～1％，0～0.3％，所述太陽能電池封裝膠膜的交聯(lián)時間為10～30分鐘。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述交聯(lián)抑制劑為無水丙烯酸金屬鹽、無水異丁烯酸金屬鹽、硬脂酸、聚乙二醇、乙烯聚合物、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯丁烯共聚物、丁二烯聚合物及其衍生物或環(huán)戊二烯聚合物及其衍生物；所述自由基捕捉劑為3，4-二羥基苯甲醛、1，1-二苯基-2-三硝基苯胼、2-甲基-2-亞硝基甲烷、2-甲基-2-亞硝基丙烷、3-芳基苯并呋喃酮或5，5-二甲基-1-氧化吡咯啉。3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述交聯(lián)劑的質(zhì)量為乙烯-醋酸乙烯共聚物質(zhì)量的0.41.5%。4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述交聯(lián)劑為2，2-二(叔丁基過氧化)丁烷、2，5_二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、1，1_(雙過氧化叔丁基)3，3，5_三甲基環(huán)己烷、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化碳酸-2-乙基己酸叔丁酯、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯、過氧化二叔丁基或1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷。5.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述乙烯_醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量為25%40%。6.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述太陽能電池封裝膠膜中還含有紫外線吸收劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和增粘劑。7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述紫外線吸收劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4_二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-正-十二烷氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或2，2-二羥基-4，4-二甲氧基二苯甲酮。8.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述抗氧劑是三(2，4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯、亞磷酸三(單壬基苯和二壬基苯混合酯)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(4-羥基苯基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯。如權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑是亞磷酸三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶酯)、雙(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或雙(1_辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酯。9.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池封裝膠膜，其特征在于，所述增粘劑是乙烯基乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、日-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷或Y-氨丙基三乙氧基硅烷。全文摘要本發(fā)明涉及太陽能電池封裝膠膜，可以在保證總交聯(lián)時間TC變化不大的前提下，有效延長焦燒時間T2，提高EVA膠膜的加工、封裝性能。所述太陽能電池封裝膠膜含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、交聯(lián)劑、交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑，其中交聯(lián)抑制劑和自由基捕捉劑的質(zhì)量分別為乙烯-醋酸乙烯共聚物質(zhì)量的0.1％～1.0％，0～0.3％，所述太陽能電池封裝膠膜的交聯(lián)時間為10～30分鐘。本發(fā)明在現(xiàn)有太陽能電池封裝膠膜配方基礎(chǔ)上，加入一類交聯(lián)抑制劑與自由基捕捉劑，可以與過氧化物交聯(lián)劑中產(chǎn)生的活性自由基形成穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu)，有效預(yù)防早期交聯(lián)和過度交聯(lián)，從而保證總交聯(lián)時間TC滿足要求的基礎(chǔ)上，有效延長焦燒時間T2。文檔編號H01L31/0203GK101820001SQ201010160589公開日2010年9月1日申請日期2010年4月30日優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日發(fā)明者周徐,祝元龍,韋華申請人:南京紅寶麗新材料有限公司