[发明专利]一种采用成核增透剂的高透光率的光伏封装材料

说明书

本发明公开了一种采用成核增透剂的高透光率的光伏封装材料，它由光伏封装材料基体树脂、接枝改性的基体树脂、成核增透剂与其他助剂经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备得到，通过在封装材料体系中加入具有量子点纳米颗粒的成核增透剂，一方面能改变树脂结构中可结晶的聚合物链段的结晶行为，加快结晶速率，增加结晶密度，促使晶粒尺寸微细化，晶粒尺寸小于可见光波长，从而提高光伏封装材料的透光率，另一方面，量子点纳米颗粒可以起到转换短波变长波的作用，实现将高能量光子转化为数量更多的低能量光子，有光子倍增的功效，提高入射到电池片的光线强度，增加组件对太阳光的利用率，优化并提高组件光电转换效率。

技术领域

本发明属于光伏组件用封装材料领域，尤其涉及一种高透光率的光伏封装材料。

背景技术

太阳光是连续的光谱，其分布范围以从零点几微米的紫外光到数微米的红外光为主。硅的能隙为1.12eV，晶体硅太阳能电池主要吸收400～1100nm左右的光，对400nm以下的光(紫光和紫外光)有很低的量子效率，因此造成400nm以下的太阳光能的损失。量子点纳米颗粒具有光稳定性好，吸收带宽，能够吸收低于半导体材料吸收谱波长的光，然后产生与半导体材料吸收谱相同波长的光，所产生的发射光被半导体材料吸收，增加了半导体材料对低于其吸收谱波长太阳光的利用，拓宽了半导体材料对太阳光的吸收谱，增强了太阳能电池对太阳光的利用率，显著提高太阳能电池光电转换效率。

封装材料，诸如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸离子交联聚合物、线型低密度聚乙烯等含有规整的聚乙烯链段，可以发生结晶，上述封装材料母粒一般缓慢结晶形成相对较大的晶体，称为“粒晶”。这种粒晶尺寸由于大于可见光波长，入射光被晶体散射，从而减少封装材料母粒的透明度。根据成核增透剂作用机理，当封装材料母粒经纳米颗粒类成核增透剂处理后，在熔融状态下，成核剂提供结晶所需的晶核，聚合物由原来的均相成核转变成异相成核，上述聚合物的结晶速率显著增加，由于在同样体积内晶粒产生数目增多而尺寸减少，晶粒结构细化，从而使晶粒尺寸小于可见光波长而使透光率增强。

关于提高封装胶膜透光率的方法也有报道。专利申请101353558A不使用紫外光吸收剂，通过增加光的吸收提高透光率，但材料由于不含紫外光吸收剂，而EVA胶膜的长期抗紫外性能和机械性能或许受到影响。专利申请CN102656705A通过波长转换用有机荧光染料掺杂封装材料，提高其透光率，但其吸收带较窄，存在明显的自吸收损失，长期使用会出现黄变和透光率下降的问题。专利申请CN107502232A在EVA树脂中添加由螺吡喃与邻苯二甲酸酯类的复合增塑剂来提高其透光率，但这种增塑剂易在高温高湿环境下迁移，影响组件的长期可靠性，其在体系中加入的氧化石墨烯纳米价格昂贵。而目前尚无通过加入具有量子效应的纳米颗粒的成核增透剂提高封装材料透光率的专利报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用成核增透剂的高透光率的光伏封装材料。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种采用成核增透剂的高透光率的光伏封装材料，以质量份计的下述原料经过预混合、熔融挤出、流延成膜、冷却、分切和收卷等工序制备而成。

进一步地，所述光伏封装材料基体树脂为透明的聚合物材料，所述聚合物材料包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸离子交联聚合物、线型低密度聚乙烯中的一种或多种按照任意配比混合而成。

进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中醋酸乙烯酯(VA)的含量20wt％～33wt％，所述乙烯-α烯烃共聚物，α烯烃为下列之一：1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-己烯、4-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、5-甲基-1-庚烯。