天洋熱熔膠：高效抗紫外太陽能電池封裝用EVA膠膜的研制

摘要

本發(fā)明涉及一種太陽能電池封裝用EVA膠膜及其制造方法，尤其涉及一種基于有機高分子改性的高效抗紫外EVA膠膜的制造方法。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的主要積極效果是：在傳統(tǒng)太陽能電池封裝用EVA膠膜配方中引入銪（Eu）元素，利用Eu對短波長高能量紫外光的吸收轉(zhuǎn)換作用，將紫外光部分轉(zhuǎn)換成可見光，以提高太陽能電池組件對光的利用率，目前此項技術已部分應用在農(nóng)用薄膜上面，而在光伏領域的應用研究尚屬首次。

技術背景

太陽能電池封裝用EVA膠膜在國內(nèi)的發(fā)展已初具規(guī)模，其粘結(jié)強度、可見光透過率、抗高低溫老化能力均可與國外產(chǎn)品相媲美，但是在抗紫外老化方面國內(nèi)大部分產(chǎn)品略差于國外產(chǎn)品，而紫外老化恰恰是造成EVA膠膜黃變的主要因素。目前的技術是在EVA里添加紫外吸收劑來減少紫外線對EVA膠膜的破壞，而紫外吸收劑只是對200nm~400nm的紫外線波段具有吸收反射性能，而對如何將此波段的紫外光轉(zhuǎn)換利用的研究涉及甚少，為此本發(fā)明提出了一種高效抗紫外太陽能電池封裝用EVA膠膜，可將紫外光部分轉(zhuǎn)化為可見光，既避免了紫外光對基材EVA的破壞又增加了可見光的透過率，起到了一舉兩得的作用，進一步提高了太陽能電池的效率。

技術難點

1、與EVA相容性良好的銪元素化合物的制備。如果直接用 Eu的氧化物或無機鹽與 EVA共混，將不能相容，無法制成對可見光透明的材料，要先利用丙烯酸與氧化銪反應生成丙烯酸銪，再與醋酸乙烯酯共聚成類似于 EAA的聚合物。它含有與 EVA相似的結(jié)構單元，與EVA共混有很好的相容性，可制成透明的薄膜 ，這樣就在EVA 中摻雜了銪元素。

a 丙烯酸銪的制備

在500 mL三口燒瓶中加入7.04g( 0.02mol) Eu2O3, 150 ml H2O和17.7g( 0.24mol) 丙烯酸，加熱并保持微沸，當反應體系變的透明時，即生成丙烯酸銪 ( AAEu )的水溶液，減壓蒸餾蒸出水后，冰水冷卻，得固態(tài)的AAEu，用甲醇洗至中性；

b 乙酸乙烯酯與丙烯酸銪的共聚

在500mL的四口燒瓶中，加入上述制備的AAEu和140mL的甲醇在68℃溶解， 在此溫度下分別滴加140gVA和40mL含有 0.70g偶氮二異丁腈的甲醇溶液，3.2h滴加完畢，保溫于68～70℃ 繼續(xù)反應3.0h，然后降至室溫，得到乙酸乙烯酯與丙烯酸銪共聚物( VAA—Eu )的甲醇溶液。于68℃減壓蒸去甲醇，在68℃和真空度為 1×104Pa下干燥50h后，得到固體VAA—Eu。

2、助劑與基材EVA如何混合均勻。配方應盡量選擇液體助劑，這樣在預混合時可以使每個EVA粒子粘上助劑，如果全部選用固體粉狀改性劑則在預混合時因攪拌作用導致粉末助劑集中在混料機底部，混合嚴重不均勻；若部分粉狀改性劑非常適用，可以將配方中的部分粉狀改性劑溶解在其它助劑中再進行和EVA的混合，即使全部助劑均為液態(tài)也會因加量太少（千分之幾）而混合不均，所以我們在生產(chǎn)上采取多次混合的方法，即將助劑與少量EVA粒子先混合做成改性粒子，然后再與大量EVA混合配料。

數(shù)據(jù)解析

分別采用IR、UV光度計、TGA、DSC、二甲苯萃取等手段進行分析，下面以交聯(lián)度和透光率進行詳細分析：

1、交聯(lián)度測試:

圖1：138℃下的固化曲線

圖2：140℃下的固化曲線

2、透過率測試

將用此方法制得的膠膜與國內(nèi)外產(chǎn)品進行了測試比較，為保證結(jié)果的正確性以下膠膜均采用0.5mm厚度，測試方法如下：

a 將切割好的玻璃（50mm*25mm）若干片用酒精擦干凈晾干待用，準備配方中含銪元素的膠膜樣品JCC-115若干，某國外膠膜樣品A若干，某國內(nèi)膠膜樣品B若干，某國內(nèi)膠膜樣品C若干；

b 將EVA白料壓成0.5mm厚薄膜；

c 以玻璃/EVA白料膜/玻璃為序在太陽能層壓機里層壓，抽真空5min，150℃下層壓20min制得樣品，以此樣品作為紫外-可見分光光度計的系統(tǒng)基線樣品；

d 以同樣方法、同樣條件下分別制得JCC-115樣品，某國外樣品A，某國內(nèi)樣品B，某國內(nèi)樣品C，測試結(jié)果如圖3：

圖3：各產(chǎn)品透過率測試對比

結(jié)果剖析：400~800nm可見光波段內(nèi)國內(nèi)產(chǎn)品已與國外產(chǎn)品相當，均達到了91%，而加入銪元素的JCC-115樣品透過率達到了95%；300~400nm紫外光波段JCC-115與國外樣品相當，均能將紫外光的透過率控制在5%以下，而國內(nèi)某產(chǎn)品B只能將其控制在30%以下，國內(nèi)某產(chǎn)品C幾乎無抗紫外光能力。

3、耐紫外光老化測試

條件：光源采用UVB313紫外燈，光照和凝露溫度分別為60℃、40℃，時間分別為4小時、4小時，光照和凝露交替進行共1000小時。耐紫外光老化后的黃變指數(shù)（△YI）均按GB2409-80《塑料黃色指數(shù)實驗方法》進行測試。
按上述方法測試結(jié)果如圖4：

圖4：各樣品紫外老化測試結(jié)果

由上圖可以看出本發(fā)明生產(chǎn)的EVA封裝膠膜在耐紫外光老化方面明顯優(yōu)于市售產(chǎn)品，與國外產(chǎn)品相當，黃變指數(shù)可以控制在0.8以下。

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