[发明专利]含有量子点的乙烯-醋酸乙烯酯胶膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及复合功能材料领域，尤其涉及一种含有半导体量子点的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜及其制备方法和应用。

背景技术

EVA是一种支化度高的无规共聚物，由无极性的乙烯单体与强极性的乙酸乙烯酯(VA)单体共聚而成，它的结构如下：

EVA与聚乙烯相比，由于受强极性乙酸乙烯酯的影响，其结晶性降低了，极性提高了，柔韧性、应力断裂性、耐挠曲开裂性、低温柔韧性和耐冲击强度有所增加，而抗冲强度、硬度、耐油脂性、熔点、热封温度和介电性能有所下降。另外，随着EVA中乙酸乙烯酯单体所占比例的不同，EVA的物理、化学及加工性能也会有很大差异(伍桂松，张晓茹，我国乙烯-乙酸乙烯共聚物现状及发展建议，化工技术经济7(2003)，23-28)。通过对EVA性能的调控，EVA能够满足各种应用领域如太阳电池封装材料、农膜、运动器材、汽车用品等的需要。

作为太阳电池封装材料时，EVA是一种热固性的膜状热熔胶，常温下不发粘，便于操作。在熔融状态下，它和硅晶片、玻璃、聚氟乙烯复合膜(TPT)产生粘接，易于太阳电池的封装。同时，EVA胶膜具有透明、粘接性好、能承受大气变化且具有弹性的特点，非常适合太阳电池的应用环境。但是，如果EVA胶膜未经改性，它会受到太阳光中紫外线的破坏，发生龟裂，或降解变色，或和玻璃、TPT脱胶，无法长期使用。因此，需要采取抗紫外线老化的措施。通常是在EVA胶膜内添加紫外吸收剂和光稳定剂，其中，紫外吸收剂可以吸收紫外线，光稳定剂可以捕捉光降解过程中产生的烷基活性自由基，在光稳定化过程中起再生作用，抑制连锁反应。紫外吸收剂和光稳定剂的协同作用可以减小紫外线对EVA胶膜的破坏。在实际生产中，一般选用含28-35％乙酸乙烯酯单体的EVA做基本原料，经过熔融共混挤出颗粒，再加入助剂如抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、交联剂和增粘剂，然后经过热压或挤出成型，得到太阳能电池封装用EVA胶膜(李国雄，许妍，郑智晶，刘耀华，太阳电池EVA胶膜的研究，中国胶粘剂3(1997)，8-12)。

EVA胶膜里的紫外吸收剂通常是芳香族化合物。这些芳香族化合物和羰基共轭，并在邻位或对位上有一个释放电子的胺或甲氧基。受紫外线辐照时，紫外吸收剂被激发到高能量状态，紫外吸收剂所吸收的部分能量以光(波长＞380nm)辐射的方式释放出来之后，紫外吸收剂回到基态。部分紫外吸收剂在紫外线的辐照下会发生异构化，分解成同分异构体碎片而降解，这些同分异构体碎片没有紫外线吸收功能，造成了紫外吸收剂的稳定性问题(侯博，1，3，5-均三嗪类紫外线吸收剂的合成与应用，现代塑料加工应用，4(2002)，24-25)。研究人员已经发现Cyasorb类紫外吸收剂在EVA胶膜中有光降解现象。在紫外吸收剂降解后，EVA的交联度大幅提高。在交联过程中，在原来的α，β-不饱和羰基处产生了新的紫外引发基团，即多烯烃。这些多烯烃由一些长短不一的共扼(C＝C)_n组成。而这些共扼的碳碳双键会吸收太阳光，使EVA胶膜变黄。EVA变色的速度随着紫外吸收剂的减少而加快(F.J.Perm，Characterization of ethylene vinyl acetate (EVA)encapsulant：Effects of thermal processing and weathering degradation on its discoloration 25(1992)，3-23)。一旦EVA胶膜变黄，EVA胶膜的透光率下降，从而降低了太阳电池的光电转换效率。

半导体量子点对短波段的光吸收很强，因此可以采用半导体量子点来吸收紫外线。半导体量子点的稳定性比传统的紫外吸收剂高。如果用半导体量子点代替EVA胶膜中的紫外吸收剂，就不会存在光降解的问题，从而能够提高EVA胶膜抗紫外线老化的能力。另外，半导体量子点吸收紫外光后，可以在500-1000纳米的波长范围内高效地发光(v.Sark等， Modeling improvement of spectral response of solar cells by deployment of spectral converters contai

发明内容

本发明提供了一种含有量子点的乙烯-醋酸乙烯酯胶膜的制备方法，在EVA胶膜中加入半导体量子点，制备方法简单，可控性好，可操作性强，易于工业化生产。

本发明还提供了一种含有量子点的乙烯-醋酸乙烯酯胶膜，能有效提高太阳电池的光电转换效率。