[发明专利]一种用于光伏电池的抗PID封装胶膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏电池的抗PID封装胶膜。 

背景技术

随着石化能源的日益衰竭和环境问题的愈发严重，可再生能源得到前所未有的重视，光伏电池因此也越来越受普及。然而，近年来，人们发现光伏组件特别是大规模光伏组件在使用较短的时间后即出现功率大幅衰减的现象。经研究发现，相当数量的问题组件功率衰减是由潜在电势诱导衰减，即PID(Potential Induced Degradation)导致的。

目前，关于PID的形成还没有明确的机理。研究认为，PID问题的很大一部分原因是组件的电池片与大地之间形成泄露电流，封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通路。具体的：在湿热环境下，水汽进入组件内部与EVA封装胶膜的酯键发生水解反应生成了乙酸，乙酸与玻璃中物质反应而产生可移动离子，离子通过电场的作用迁移至电池片表面而形成反向电势差，从而导致PID产生。随着研究的不断深入，对于有效降低PID影响的途径包括如下几种：(1)采用特殊玻璃；(2)电池片的改进；(3)封装材料的改良；(4)电站设计的优化。其中，封装材料的抗水解性和绝缘性改良作为有效防止PID形成的途径之一受到越来越多研究的关注。例如，中国发明专利申请CN103897612A公开了一种抗光伏组件潜在电势诱导衰减的EVA封装胶膜，其通过在现有的EVA封装胶膜中添加金属离子捕捉剂，以降低金属离子的迁移率，提高光伏组件的抗PID特性。中国发明专利申请CN103525321A公开了一种降低光伏组件产生PID现象的EVA胶膜及其制备工艺，其方案是在EVA配方中添加具有可以捕获水分子和乙酸分子的物质，避免乙酸与硅酸钠反应产生可移动的钠离子，从而避免PID现象的产生。

然而，上述技术方案均未从根源上解决PID现象的产生。这是因为PID的产生根源在于EVA分子的水解，添加捕获剂只能降低而不能完全杜绝PID现象的发生。另外，在长期的室外使用环境下，金属离子扑捉剂或水分子和乙酸分子捕捉剂作用的稳定性和持久性可能难于保持，长期抗PID性能有待验证。

针对上述问题，由于EVA封装胶膜在抗PID方面具有缺陷，越来越多的技 术方案采用无极性基团的聚烯烃作为封装胶膜的基材。例如，中国发明专利申请CN103421443A公开了一种太阳能电池组件用封装胶膜，该封装胶膜包括阻隔层和位于阻隔层两侧的第一粘结层和第二粘结层，所述的阻隔层含有乙烯-α-烯烃聚合物的聚烯烃阻隔层，其能有效的解决太阳能电池组件在高压湿热环境下出现的PID现象。然而，制备多层复合的封装胶膜工艺过于复杂。中国发明专利申请CN103694910A公开了一种能抗PID效应的光伏组件聚烯烃封装胶膜，具有优良的粘结性能、抗冲击性能和透光率。然而，其配方中添加了乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，虽然该共聚物能增强封装胶膜的粘结性能，但其不能避免酯键的水解反应，并且增粘极性基团的引入将导致聚烯烃的绝缘性能和耐老化性能大幅地下降。

由上可见，聚烯烃作为封装胶膜基材具有突出的优势，但同时存在粘结性能不佳的问题。针对上述问题，目前一般通过以下两种方案可解决：①添加含有极性增粘基团的组分；②加入相当量的硅烷偶联剂。对于第一种方案，正如上述所述，极性基团(酯基团、酸酐基团、环氧基团)不能避免水解的产生，同时将导致聚烯烃的绝缘性能大幅地下降，将使封装胶膜不具备抗P ID性能。此外，极性基团也不利于封装胶膜耐老化性能。而对于第二种方案，与EVA基材不同，聚烯烃不含极性基团，因此若采用添加硅烷偶联剂以达到封装胶膜的粘结性能，硅烷偶联剂的添加量势必要很大，然而，过多的硅烷偶联剂将导致层压过程中硅烷偶联剂大量挥发，因此无法获得优良粘结性能的封装胶膜。

因此，开发一种既具有抗PID性能，又兼顾优良的粘结性能和耐老化性能的封装胶膜，具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种用于光伏电池的抗PID封装胶膜。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于光伏电池的抗PID封装胶膜，以质量计，包括如下组分：

其中，所述聚烯烃树脂是乙烯/α-烯烃共聚物或乙烯/α-烯烃共聚物的组合物；所述α-烯烃选自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯中一种或几种；

所述聚烯烃树脂在190℃和2.16公斤载荷条件下的熔融指数为15～35克/10分钟，差示扫描量热法测定的熔点为60～100℃，维卡软化点大于45℃；

所述笼型聚倍半硅氧烷的粒径为0.5～3.0nm，其分子量为600～2000；