[发明专利]一种抗PID的太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗PID的太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法。

背景技术

太阳能作为一种可再生的绿色能源已逐渐在全球范围内得到迅速的发展。太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的技术，太阳能电池经过串联后使用玻璃、封装材料和背板将电池片保护起来，最后打硅胶，使用铝边框对其进行封装，形成大面积的光伏组件。

PID（Potential induced degradation）最早是Sunpower在2005年发现的。组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池表面的钝化效果恶化，导致填充因子FF、短路电流密度Jsc、电池片的开路电压Voc降低，使组件性能低于设计标准。2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。在过去的几十年里，由于系统偏压而引起组件功率大幅衰减，有的衰减甚至超过50%，而从组件外观上却看不到任何缺陷。所谓PID测试为将组件连接到1000伏特的电压上，在一定的温度和湿度条件下，连续通电一定的时间，最后监测组件的前后功率的衰减和电致发光EL。

关于造成PID测试不满足要求的原因，现在比较一致的认识如下：外部可能的原因：在高温、潮湿和由于光伏逆变器阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退；内部可能的原因：系统、组件和电池片三个方面可以引起PID现象。组件在高温高湿情况及强电压作用下，封装材料EVA水解产生的醋酸根可与玻璃中产生的K+、Na+、Ca2+等形成电解液，电解液中阳离子在外加电场的作用下富集到电池片表面形成的反向电位差导致PID现象产生。因此，采用抗水解和绝缘性能好的封装材料是防止PID发生的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗PID的太阳能电池组件封装胶膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种抗PID的太阳能电池组件封装胶膜，其原料包括如下组分：乙烯-醋酸乙烯酯树脂100份，过氧化物类交联剂0.4～2.0份，增粘剂0.1～1.5份，抗氧剂0.01～1.0份，改性剂0.05～1.0份，所述份数为质量份数；其中，乙烯-醋酸乙烯酯树脂中的醋酸乙烯酯的质量含量为20%～40%。

申请人经研究发现：乙烯-醋酸乙烯酯树脂中醋酸乙烯酯含量过多会增强树脂极性，降低产品电绝缘性能，过少则乙烯-醋酸乙烯酯树脂熔点提高，透光性、柔软性变差，不利于加工。乙烯-醋酸乙烯酯树脂中的醋酸乙烯酯含量优选为25%～30%。

申请人经研究发现：上述各原料组分之间产生了意想不到的协同效应，可有效防止PID的发生。

所述改性剂为聚异戊二烯、聚丁烯、聚1,2-丁二烯、马来酸酐改性低分子量1,2-聚丁二烯或聚丁二烯苯乙烯共聚物中一种或两种以上任意配比的混合物。所述改性剂的数均分子量为1000～5000。

聚合物中的空间电荷是由于电荷陷入聚合物的陷阱中形成的。申请人经研究发现：添加上述改性剂能破坏EVA规整结构，改变其中的陷阱能级分布，从而改变其中的空间电荷分布，降低电子迁移率，提高EVA胶膜的电绝缘性；同时，上述改性剂能有效抑制醋酸与玻璃表面析出的碱反应产生可以自由移动的K+、Na+、Ca2+等，使得本发明EVA胶膜具有很好的抗水解性。

上述抗PID的太阳能电池组件封装胶膜，其原料优选包括如下组分：乙烯-醋酸乙烯酯树脂100份，过氧化物类交联剂0.8～1.5份，增粘剂0.2～1.0份，抗氧剂0.01～0.5份，改性剂0.05～0.5份，所述份数为质量份数。这样可进一步提高封装胶膜的抗PID性能、电绝缘性和抗水解性。

所述交联剂优选为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧）己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯或1,1-（双过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷中一种或两种以上任意配比的混合物。这样在保证产品PID性能的同时，能进一步提高产品的力学性能。

所述增粘剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷或乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷中一种或两种以上任意配比的混合物。这样可进一步提高增粘剂与其他组分的协同效应。