[发明专利]一种具有高粘结强度的POE封装胶膜用复合增粘剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高粘结性能的聚烯烃弹性体(POE)光伏组件用封装胶膜及其制备技术，具体涉及一种具有高粘结强度的POE封装胶膜用复合增粘剂及其应用。

背景技术

太阳能发电主要依赖于太阳能电池(简称光伏电池)将太阳能直接转化为电能。太阳能电池组件包括电池片、玻璃盖板、背板材料及封装胶膜。其中，封装胶膜起到支持和固定电池片、保持太阳光高透过率、隔离对电池片有害的环境因素、保证组件的电绝缘性能以及保证热传导性能等作用。光伏组件的封装过程是用两层封装胶膜将电池片夹在玻璃盖板和背板之间，在光伏组件层压机上进行真空加热层压，通过胶膜与电池片、玻璃盖板和背板的良好粘结，将电池片密封在玻璃盖板和背板之间。封装胶膜对电池片、玻璃盖板和背板的粘结性能决定了光伏组件的密封性能，进而决定了太阳能电池的使用寿命。目前工业上光伏组件用封装胶膜主要采用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)树脂为基础材料。

尽管EVA树脂分子链上带有极性基团，对电池片、玻璃盖板和背板具有一定的粘结性，但是从光伏组件的密封性能考虑，EVA树脂与电池片、玻璃盖板和背板之间的粘结强度无法满足光伏组件的使用性能要求，需要对EVA树脂进行增粘处理。目前工业上对EVA封装胶膜增粘的方法是直接在其制备配方中加入增粘剂，常用的增粘剂为硅烷偶联剂，例如乙烯基三甲氧基硅烷。其增粘机理是在层压固化过程中乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基通过交联剂引发的接枝反应结合到EVA分子链上，而硅氧烷则通过水解后形成的硅羟基与玻璃表面羟基的羟基缩合反应结合到玻璃表面，从而实现胶膜与玻璃的良好粘结。此外为了进一步提高EVA胶膜的粘结效果，并且降低助剂成本，有人提出了用价格较低的钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂复配对EVA封装胶膜进行增粘。因为钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂一样，可以与玻璃表面羟基发生羟基缩合反应，而且它还可以与二氧化硅(玻璃的成分)形成难溶盐来增强与玻璃的粘结性能；这种复配增粘剂一方面提高了胶膜与玻璃的粘结强度，同时也降低了胶膜的助剂成本。

聚烯烃弹性体(POE)是通过茂金属催化技术生产出来的乙烯-辛烯共聚物，具有饱和脂肪链结构，其分子链上具有众多短支链，不带有活泼极性基团，结晶度低，这使得POE树脂的光线透过率与EVA树脂相当，而在体积电阻率、水汽阻隔率、耐紫外老化黄变以及使用寿命等性能指标上优于EVA树脂，因而是光伏组件封装用胶膜的一种理想基体材料，近年来国外一些公司已相继推出了光伏组件用POE封装胶膜产品。但是由于POE分子链上缺乏极性基团，是一种典型的非极性聚合物，这使得POE封装胶膜对玻璃及背板的粘结性能远不及EVA封装胶膜。因此，提高POE封装胶膜与玻璃和背板的粘结性能是POE封装胶膜工业化应用必须要解决的技术问题。

目前POE封装胶膜的增粘大多采用与EVA封装胶膜增粘相同的方法，即：在制备配方中加入硅烷偶联剂作为增粘剂。但是对于分子链上缺乏极性基团的POE树脂而言，对POE封装胶膜的增粘要求要更高于EVA封装胶膜。因为人们发现，将在EVA封装胶膜中应用良好的增粘剂配方用于POE封装胶膜的增粘时，POE封装胶膜与玻璃及背板的粘结强度低于EVA封装胶膜与玻璃及背板的粘结强度，不能满足光伏组件的使用要求。为了提高POE封装胶膜的粘结强度，可以设想将硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂复配，组成复合增粘剂，通过两种偶联剂不同的增粘机理协同来提高增粘效果。但是实践中发现，由于POE缺乏极性基团，而钛酸酯偶联剂又具有较高的极性，在胶膜的层压固化过程中，钛酸酯偶联剂优先向胶膜表面迁移，并且在胶膜与玻璃的界面形成大量气泡，不但自身无法与POE胶膜有效结合，也阻碍了硅烷偶联剂与玻璃表面羟基的羟基缩合反应，反而造成POE胶膜与玻璃之间的粘结强度下降。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有的POE封装胶膜与玻璃和背板的粘结强度较低，无法满足光伏组件使用性能要求的问题，提供一种具有高粘结性能的光伏组件封装用POE封装胶膜及其制备技术。

为了解决上述问题，本发明采用一种纳米无机粉体与硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂共同组成的三组分复合增粘剂。其中，分散在胶膜中的纳米无机粉体一方面可以在层压固化过程中抑制钛酸酯偶联剂向胶膜表面的快速迁移，避免在胶膜与玻璃的界面形成气泡，从而保证胶膜与玻璃表面的紧密接触；另一方面可以增强硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂与胶膜之间的结合，并且通过硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂之间的复合增粘作用，提高胶膜对玻璃和背板的粘结强度。

本发明所采用的具体技术方案如下：一种光伏组件封装用POE封装胶膜，其原料组成按质量份数包括：