[发明专利]一种使太阳能电池专用EVA封装胶膜与玻璃面板之间保持长期粘结力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及EVA胶膜领域，尤其涉及太阳能电池封装EVA胶膜。

背景技术

太阳能电池是将太阳光能直接转换成电能的装置，是太阳能开发的一项高新技术，是一种新型的特种电源。阳光发电的原理是利用硅等半导体的量子效应，直接把太阳光转换为电能。可是电池片直接暴露于大气中，其光电转换机能会很快衰减，为保证太阳能电池的长期有效工作需要把电池片封装起来。最为常见的封装工艺为5层封装，透光表面为玻璃封装。通常用透过率大于90%的钢化玻璃，然后是两层乙烯—醋酸乙烯共聚物（以下称为EVA）胶膜夹电池片，衬底用复合塑料膜，例如聚氟乙烯复合膜（TPT），五层材料经高温层压后加上铝合金框密封而成。

EVA封装胶膜是光伏组件中的重要部分,它起到保护电池片,把电池片,玻璃和背板有效地结合起来成一个整体。EVA胶膜加热到一定温度，在熔融状态下，其中添加的交联剂分解产生自由基，引发EVA分子间的结合，使它和晶体硅电池、玻璃、TPT背板产生粘接和固化，三种材料组成为一体，固化后的组件中EVA不再流动，电池片不再移动。因为太阳能电池长期工作于露天环境条件，EVA胶膜添加了必要的抗老剂和紫外吸收剂使其可以耐受不同地域环境和不同气候的侵蚀。但是固化后的EVA胶膜保持同玻璃和背板长期有效粘结力是保证太阳能电池长期稳定性的关键性问题。通常为了加速模拟EVA胶膜在太阳能电池组件的耐候能力，我们采用温度85度，湿度85度（以下称为“双85测试”）来实现短时间模拟自然环境中几年甚至更长时间的老化结果。

为了解决EVA保持与玻璃的粘结力问题，通常在EVA树脂中加入硅烷偶联剂来提高EVA胶膜与玻璃面板的粘结力，其中硅烷偶联剂得有机基团如烯基与EVA共聚，而硅烷氧部分会在加工过程中与玻璃表面羟基水解缩合。但是在实际应用中我们注意到简单添加硅烷偶联剂后，层压后EVA胶膜与玻璃面的初始粘结力在100N/cm以上, 在经过双85高温高湿老化测试后衰减很大，在温度85度、湿度85度的条件下500小时粘结力衰减到24N/cm，1000小时粘结力仅为13N/cm。粘结力的测试方法以GB/T 2790-1995剥离强度试验方法为标准。其中造成初始粘结力大而衰减又很快的原因是EVA胶膜经过高温层压与玻璃面之间的形成很强的非化学键作用力（如氢键作用），但是在老化试验中，这种氢键作用力在长期的高温高湿环境下逐渐解离，从而丧失对玻璃的粘结力。如果能使加入的硅烷偶联剂有效地和玻璃表面的硅羟基结合形成化学键Si-O-Si，在高温高湿和强紫外环境下相对稳定的化学键Si-O-Si则会有效保持EVA胶膜与玻璃表面粘结力。但是在层压工艺条件下，未水解的硅烷很难在较短的时间内与玻璃表面的硅羟基水解缩合。因此在层压之前需要将硅烷水解，一种方法是将添加了硅烷偶联剂并已经挤压成型的胶膜浸入90度的热水中一定时间，把硅烷偶联剂的烷氧官能团水解，然后将胶膜取出干燥；但是这种方法会导致胶膜中组分的流失。第二种方法是在EVA胶膜挤压成型前加入水解缩合催化剂（例如有机锡盐），可以在短时间实现与玻璃表面的硅羟基水解缩合，这种方法的缺点在于由于添加的硅烷偶联剂在EVA胶膜中比例很低，很难实现点对点的有效催化水解缩合。还有一种比较常用的方法是将硅烷偶联剂配制成稀的乙醇溶液并水解，然后将此溶液均匀喷涂在挤压成型的EVA胶膜表面，使EVA胶膜表面形成薄薄一层硅烷偶联剂。其中大量的溶剂挥发会给生产操作带来很大的安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种预先对硅烷偶联剂进行水解的方法，并直接与EVA主胶粒及助剂混料挤出成型的工艺，该工艺不会导致胶膜中组分的流失并减少危险有机溶剂的大量使用，并且能在EVA胶膜层压工艺后有效提高与玻璃面板长期粘结力。这种预水解的工艺方法可以解决EVA胶膜与玻璃面板保持长期粘结力的问题。

为达到以上目的本发明的技术方案：

一种使太阳能电池专用EVA封装胶膜与玻璃面板之间保持长期粘结力的方法，包括硅烷偶联剂与EVA树脂混合的步骤、EVA树脂和硅烷偶联剂混合物挤压成型的步骤以及EVA树脂和硅烷偶联剂混合物与玻璃面板缩合的步骤；所述硅烷偶联剂与EVA树脂混合步骤前还包括将硅烷偶联剂预水解的步骤。

进一步地，所述将硅烷偶联剂预水解的步骤中，其预水解：

a．硅烷偶联剂与溶液中的水的摩尔比为1:3

b．水解温度为40℃-60℃，

c．反应停留时间为20分钟至40分钟，

d．水解溶液pH值为3-5。

进一步地，以上所述水解温度为45℃，pH值为3.5，所述反应停留时间为35分钟。