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CN106129152B - 光伏组件封装用poe复合背面材料 - Google Patents

光伏组件封装用poe复合背面材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件封装用POE复合背面材料，该背面材料由透明POE膜、不透光POE膜和氟膜依次组成，透明POE膜由95%的POE树脂和5%的改性添加剂组成，不透光POE膜由80～85%的POE树脂、10～15%的阻隔与增强材料和5%的改性添加剂组成，不透光POE膜可以是白色、灰白色或黑色等。本发明提供的光伏组件封装用POE复合背面材料的性能优良，符合对背面材料的要求，对太阳能行业有着重要的意义，具有广阔的应用前景。

Description

光伏组件封装用POE复合背面材料
技术领域
本发明属于太阳能光伏组件领域，具体涉及一种光伏组件封装用POE复合背面材料。
背景技术
随着未来的碳成本越来越高，以太阳能为代表的新能源替代传统化石能源成为必然趋势。目前，各国政府在资金、技术和政策等方面加大对太阳能光伏产业的投入，把太阳能光伏产业的发展作为其国家能源安全和可持续发展的战略目标之一。
在太阳能电池组件中背板一直是除硅片以外最重要的材料，目前的背板产品主要分为含氟和无氟背板两类。含氟背板中的氟材料一般为PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、THV(四氟乙烯-六氟丙烯一偏氟乙烯共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)和FEVE(氟乙烯与乙烯基醚的共聚物)。市场上最多的商品化的氟塑料薄膜为杜邦公司的PVF膜，商品名Tedler，用来制备TPT结构(T指杜邦公司的Tedler薄膜，P指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，因此TPT指PVF/PET/PVF结构，三层膜间用合适的粘结剂粘结)的背板，此结构的背板膜被称为经典的背板结构,是国内外太阳能电池组件厂首选与认可的光伏电池背板结构。但由于杜邦公司的Tedler膜供应有限，所以一些背板生产厂致力于开发应用新的含氟背板材料，或是改变背板结构。
由于背板中朝向电池片一侧的氟材料不接触外界，所需的耐候性要求不高，所以可以使用其他更便宜的材料替代。美国的Madico公司和3M公司选择使用EVA替代一层氟塑料，发明了TPE结构的背板。其中E指乙烯-醋酸乙烯酯，简称EVA，即TPE的结构式PVF/PET/EVA。3M公司还使用THV薄膜为耐候层，制备结构为THV/PET/EVA的背板。
无氟结构的背板的主要生产商均为日本公司，其中最为关键的材料是最外层的抗水解PET薄膜，PET是聚酯的一种，因分子结构中有大量的苯环结构而有较好的抗紫外线能力，但因有酯基而非常容易水解以至逐步丧失性能。因此高质量的抗水解PET是通过提高PET的分子量或添加助剂比如亚胺类化合物，使聚酯分子链两端残余的羧酸基被封闭而减慢其水解的速度。一旦起封闭作用的添加剂消耗完毕水解速度会快速上升使PET的分子链断裂而丧失物理性能，因此无氟背板耐候性不如含氟背板。
由于电池片价格的持续降低导致太阳能电池组件的价格降低，其中背板的成本所占的比例越来越大，在保持性能不变的前提下降低成本变得非常急迫。因此调整背板结构、简化生产步骤、开发优质便宜的新背板材料是有效降低背板成本的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种光伏组件封装用POE复合背面材料，该光伏组件封装用背面材料的性能优良，符合对背面材料的要求，对太阳能行业有着重要的意义，具有广阔的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：由透明POE膜、不透光POE膜和氟膜依次组成，透明POE膜由95％的POE树脂和5％的改性添加剂组成，不透光POE膜由80～85％的POE树脂、10～15％的阻隔与增强材料和5％的改性添加剂组成，不透光POE膜可以是白色、灰白色或黑色等。
在本发明中，进一步的，氟膜为PVDF膜或PVF膜。
在本发明中，进一步的，改性添加剂，按重量计，由0.5～3份的有机过氧化物交联剂、0.5～2份的交联助剂、0.2～1.0份的硅烷偶联剂和0.05～0.5份的抗紫外线剂组成。
在本发明中，优选的，改性添加剂，按重量计，由1.0～1.5份有机过氧化物交联剂、0.5～1.0份的交联助剂、0.2～1.0份的硅烷类偶联剂和0.05～0.3份的抗紫外线剂组成。
在本发明中，进一步的，POE树脂在190℃测试的熔融流动指数为5～40g/10min，熔点为60～100℃。
在本发明中，进一步的，阻隔与增强材料主要为钛白粉，还包括二氧化钛、氢氧化钙、白炭黑、氧化铝、氧化锌等中的一种或多种。
在本发明中，进一步的，有机过氧化物交联剂为烷基类过氧化物、酯类过氧化物、碳酸脂类过氧化物或缩酮类过氧化物中的任意一种。
在本发明中，优选的，有机过氧化物交联剂为过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯(TAEC)、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC)、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)、1，1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1，1-双(叔丁基过氧化)-3，3，5-三甲基环己烷(231)中的一种。
在本发明中，优选的，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)中的一种。
在本发明中，优选的，硅烷类偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、A-174、KBM-503、Z-6030、KH-792、A-1120、Z-6020、KBM-603、KH-791、A-151、A-171中的一种或多种。
在本发明中，优选的，抗紫外线剂为TINUVIN 622、770、944、783、123、765、2908、531、327、328中的一种或多种。
在本发明中，进一步的，POE复合背面材料的厚度为0.155～1.3mm，透明POE膜的厚度为0.05～0.5mm，不透光POE膜的厚度为0.1～0.5mm，氟膜的厚度为0.005～0.3mm。
在本发明中，优选的，POE复合背面材料的厚度为0.215～0.53mm，透明POE膜的厚度优选为0.1～0.3mm，不透光POE膜的厚度优选为0.1～0.3mm，氟膜的厚度优选为0.015～0.03mm。
在本发明中，优选的，不透光POE膜由85％的POE树脂、10％的阻隔与增强材料和5％改性添加剂组成。
在本发明中，优选的，POE树脂为乙烯与辛烯的共聚物，其牌号为8401、8402、8407、8411、7350、8200、9200、KS560T中的任一种。
本发明的有益效果是：(1)接触太阳能电池的是透明POE膜，可以让外层反光回来的光线使电池背面(指双面电池)也能发电，提高太阳能电池发电效率；(2)与电池接触的透明POE膜阻止了外层不透光POE膜材料的渗入，避免影响电池转换效率；(3)POE复合背面材料具有非常优秀的耐老化性能，经湿热、紫外线、热循环等试验，其性能明显好于目前使用的EVA背面材料；(4)POE复合背面材料具有非常低的水气透过率，没有电势诱导衰减现象(PID)，可以应用在水面、海边、池溏等高湿环境；(5)使用POE复合背面材料封装的太阳能电池组件，不再使用背板材料，可以节约综合成本；(6)使用POE复合背面材料的晶体硅组件，外层仍使用了耐老化性特别优秀的氟膜，可以确保太阳电池组件的使用寿命达到三十年以上；(7)POE复合背面材料也同样适用于各种薄膜电池组件的封装，有效提高薄膜电池组件的使用性能与寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
成分 比例
POE树脂(在19O℃测试的熔融流动指数为40g/10min，熔点为100℃) 95％
过氧化-2-乙基己酸叔戊酯 1.3％
三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) 0.66％
KH-550 0.26％
TINUVIN 622 0.066％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.1mm厚的薄膜状产品，即为透明POE膜，透光率为90.6％。
成分 比例
POE树脂(在190℃测试的熔融流动指数为40g/10min，熔点为100℃) 85％
过氧化-2-乙基己酸叔戊酯 1.3％
三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) 0.66％
KH-550 0.26％
TINUVIN 622 0.066％
钛白粉和氧化铝的混合物 10％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.1mm厚白色的薄膜状产品，即为不透光POE膜。
使用0.015mm的PVDF膜，将一层透明POE膜、一层不透光POE膜和一层PVDF膜通过加热辊压成为一体，得到0.215mm厚的POE复合背面材料。
实施例2
成分 比例
POE树脂(在190℃测试的熔融流动指数为5g/10min，熔点为60℃) 95％
过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 1.97％
三聚氰酸三烯丙酯(TAC) 1.3％
A-i74 1.3％
TINUVIN 770 0.39％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.3mm厚的薄膜状产品，即为透明POE膜，透光率为90.7％。
成分 比例
POE树脂(在190℃测试的熔融流动指数为5g/10min，熔点为60℃) 80％
过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 1.97％
三聚氰酸三烯丙酯(TAC) 1.3％
A-174 1.3％
TINUVIN 770 0.39％
钛白粉和氧化铝的混合物 15％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.3mm厚白色的薄膜状产品，即为不透光POE膜。
使用0.03mm的PVF膜，将一层透明POE膜、一层不透光POE膜和一层PVDF膜通过加热辊压成为一体，得到0.53mm厚的POE复合背面材料。
实施例3
成分 比例
POE树脂(在190℃测试的熔融流动指数为25g/10min，熔点为60℃) 95％
1，1-双(叔丁基过氧化)环己烷 1.6％
三经甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA) 1.0％
Z-6030 0.7％
TINUVIN 290g 0.2％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.2mm厚的薄膜状产品，即为透明POE膜，透光率为90.7％。
成分 比例
POE树脂(在190℃测试的熔融流动指数为5g/10min，熔点为60℃) 82％
1，1-双(叔丁基过氧化)环己烷 1.97％
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA) 1.3％
Z-6030 1.3％
TINUVIN 2908 0.39％
钛白粉、氧化铝和白炭黑的混合物 13％
将上述材料混合均匀，加热挤出0.2mm厚黑色的薄膜状产品，即为不透光POE膜。
使用0.02mm的PVF膜，将一层透明POE膜、一层不透光POE膜和一层PVDF膜通过加热辊压成为一体，得到0.42mm厚的POE复合背面材料。
对本发明实施例1和实施例2制得的POE复合膜进行性能检测，得出以下检测结果：
本POE复合背面材料机械性能优秀，耐老化性能好，水气穿透率极低，其测试数据普遍好于同类复合背面材料。
应当指出，上述描述了本发明的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下本发明还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (12)

1.一种光伏组件封装用POE复合背面材料，由透明POE膜、不透光POE膜和氟膜依次组成，其特征在于：所述透明POE膜由95%的POE树脂和5%的改性添加剂组成，所述不透光POE膜由80～85%的POE树脂、10～15%的阻隔与增强材料和5%的改性添加剂组成，不透光POE膜可以是白色、灰白色或黑色等，所述氟膜为PVDF膜或PVF膜，所述氟膜的厚度为0.005～0.03mm，所述改性添加剂，按重量计，由0.5～3份的有机过氧化物交联剂、0.5～2份的交联助剂、0.2～1.0份的硅烷偶联剂和0.05～0.5份的抗紫外线剂组成，所述阻隔与增强材料主要为钛白粉，还包括二氧化钛、氢氧化钙、白炭黑、氧化铝、氧化锌等中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述改性添加剂，按重量计，由1.0～1.5份有机过氧化物交联剂、0.5～1.0份的交联助剂、0.2～1.0份的硅烷类偶联剂和0.05～0.3份的抗紫外线剂组成。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述POE树脂在190℃测试的熔融流动指数为5～40g/10min，熔点为60～100℃。
4.根据权利要求1或2所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述有机过氧化物交联剂为烷基类过氧化物、酯类过氧化物、碳酸脂类过氧化物或缩酮类过氧化物中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述有机过氧化物交联剂优选为过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯（TAEC）、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯（TBEC）、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）、1，1-双（叔丁基过氧化）环己烷、1，1-双（叔丁基过氧化）-3，3，5-三甲基环己烷（231）中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述交联助剂优选为三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）、三聚氰酸三烯丙酯（TAC）、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述硅烷类偶联剂优选为KH-550、KH-560、KH-570、A-174、KBM-503、Z-6030、KH-792、A-1120、Z-6020、KBM-603、KH-791、A-151、A-171中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述抗紫外线剂优选为TINUVIN 622、770、944、783、123、765、2908、531、327、328中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：该背面材料的厚度为0.155～1.3mm，所述透明POE膜的厚度为0.05～0.5mm，所述不透光POE膜的厚度为0.1～0.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：该背面材料的厚度优选为0.215～0.53mm，所述透明POE膜的厚度优选为0.1～0.3mm，所述不透光POE膜的厚度优选为0.1～0.3mm，所述氟膜的厚度优选为0.015～0.03mm。
11.根椐权利要求1所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述不透光POE膜优选为由85%的POE树脂、10%的阻隔与增强材料和5%改性添加剂组成。
12.根椐权利要求1或3或11所述的一种光伏组件封装用POE复合背面材料，其特征在于：所述POE树脂为乙烯与辛烯的共聚物，其牌号为8401、8402、8407、8411、7350、8200、9200、KS560T中的任一种或多种。
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Granted publication date: 20171229

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