[发明专利]一种超低离子迁移率封装胶膜及光伏组件的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型超低离子迁移率封装胶膜及其光伏组件的生产工艺，属于光伏发电配件技术领域。

背景技术

光伏发电技术是21世纪新能源开发的重要组成，经过半个世纪的发展，光伏发电正朝着是大型化、集成化的方向发展，以提高大型光伏阵列发电站的发电效率。然而实际应用中发现，随着串联组件数量的增加，光伏阵列输出端电池组件的发电效率快速下降，这种现象称为电势诱导衰退现象，简称PID(Potential Induced Degradation)。造成该现象的原因是串联组件提高了系统电压，而铝制边框接地，使得组件与边框之间形成偏压。高强度偏压使得硅片、封装材料、面板玻璃、边框之间形成漏电流，导致大量电荷聚集在电池片表面，使得半导体(硅片)内部活性层发生离子迁移，P-N节性能衰竭及分流。

PID的测试方法为：将外加1000V偏压的组件置于高温高湿环境中，一段时间后，测量组件的功率损失。其影响因素包括，硅片的掺杂质量、封装胶膜的体积电阻率、面板玻璃种类等。其中，截断漏电流通路最直接的方法是降低封装胶膜内部的可迁移离子数量。为达到这一目标，必然要求封装胶膜在长时间不变色、脱胶的基础上具有更高的电学稳定性。

EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)是目前太阳能电池封装工艺中应用最为广泛的材料，其在添加紫外吸收剂、紫外稳定剂、抗氧化剂、交联剂及增粘剂等助剂后具有良好的透光率、玻璃/背板粘结强度，力学性能，抗紫外及湿热老化能力。

EVA优良的粘结性能主要来自极性VA侧链，但VA侧链的引入打乱了聚乙烯主链的结晶形态，使得胶膜的极性增大，体积电阻率降低；另一方面，VA侧链是以酯基结构与碳链相连，在光热条件下极易脱落，形成游离乙酸，乙酸分子在渗入的水汽作用下，电离成正负离子，形成漏电流的导电通路，具体过程如下流程式所示：

现有商品化的封装胶膜除EVA外，还有道康宁公司PMDS（聚硅氧烷）液体封装材料，杜邦公司基于PVB（聚乙烯醇缩丁醛）的PV5200系列和基于离聚膜的PV5300系列。PMDS结构主要由饱和硅烷构成，几乎不含有可迁移离子，在PID试验中表现出良好的电学稳定性，但硅烷的成本较高，且液体封装须对现有封装工艺做较大改动。PVB材料无法保证生产过程中PVA（聚乙烯醇）与BA（丁醛）100%缩聚，残余的PVA在高湿环境下易吸水，同时PVA中不可避免含有少量乙酸（≤3%），这些因素都使得PVB封装材料无法隔绝PID试验中的漏电流通路。离聚膜是Na⁺或K⁺中和后的聚合丙烯酸材料，含有大量可迁移离子，潜在风险更高。中国专利申请号201210338797.7、中国专利申请号201110449535.3以改性茂金属催化聚烯烃POE来取代EVA，以提高胶膜的体积电阻率。但聚烯烃缺乏极性基团，虽然具有较高的电绝缘性，但与EVA的相容性差，且与玻璃/背板的粘结强度及持久性均不及其他极性封装材料，水汽易在老化过程中渗入，形成导电通路。

发明内容

本发明针对现有封装材料在PID试验中缺陷，提出一种新型低离子迁移率封装胶膜的生产工艺。以该封装胶膜制备的组件经PID测试后，功率衰减＜5%。

本发明采用的技术方案是：一种低离子迁移率的太阳能电池封装胶膜，是由粘结层胶膜与离子隔离层按照一定比例合复合组成。所述的粘结层与离子隔离层厚度比例为1:1～1:5，所述的封装胶膜厚度为0.5-0.8mm。

上述一种低离子迁移率的太阳能电池封装胶膜的生产工艺，按照下述步骤进行：将粘结层组合物与离子隔离层组合物分别经高速混合机混料；三段式挤出机熔融挤出，三段温区的温度分别为80℃、90℃、100℃；调节模头宽度将两种组合物分别流延成膜，将两种薄膜叠加后90℃热复合、冷却、压花、分切收卷即得封装胶膜；所述的压花工艺仅针对粘结层单面；所述的低离子迁移率的封装胶膜，层压封装时，粘结层朝向与玻璃，离子隔离层朝向硅片。

上述低离子迁移率的太阳能电池封装胶膜中粘结层胶膜的配方，按照重量百分比计算由以下组分组成：

乙烯-醋酸乙烯树脂共聚物   30～90份；

聚乙烯醇缩丁醛聚合物      5～30份；

改性环氧单体              5～15份；

紫外光吸收剂              0.05～2.0份；

紫外光稳定剂              0.05～5.0份；

抗氧化剂                  0.05～5.0份；