[发明专利]一种聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及封装胶膜材料及其制备方法，具体涉及一种聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能是一种绿色无污染并且取之不尽的能源，相对其它能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性、可就地取用，因而在最近十年，太阳能产业成为了全球各国发展的重点。目前主要是通过太阳能电池板将其转换成电能，然后再将其用作其它用途，如路灯、冰箱、电动汽车等。

太阳能电池一般用于环境比较恶劣的室外，为了防止因空气或水渗入组件内部而导致组件输出功率降低，必须将上方玻璃板（前板）、光电池组、下方保护层（背板）通过封装材料黏合起来。

由于太阳辐射的存在，光伏组件在使用过程中内部可能达到65℃（或更高）的温度，因此使用的封装材料必须具有优良的机械和耐蠕变性能。目前市场上使用最多的封装材料，例如专利JP19870174967所述的乙烯-醋酸乙烯酯（EVA），其交联之后除了满足上述性能外，还具有良好的透光率（90%以上），能满足光伏组件封装的一般要求。但是，在长期的太阳辐射作用下，EVA会发生分解，释放出乙酸腐蚀电池片；老化后表现出显著的黄变，导致光伏组件的输出功率下降。

并且，EVA必须交联使用，通常是使用有机过氧化物。交联固化后失去热塑性，使封装后的缺陷组件和达到使用寿命的失效组件难于回收其中铜、银等贵重金属和电池片本身。

此外，EVA树脂本身极性较高，对水分阻隔性能差，长期的室外使用过程中，渗入组件的水汽会破坏黏合界面，导致无法维持长久粘结力；过多的水汽还会导致EVA胶膜的绝缘性能降低，严重的会引起电池短路。

为了提高组件的耐老化性能，专利JP1994114115A描述了使用乙烯-不饱和脂肪酸共聚物为基体树脂的封装胶膜，该树脂材料分子链不含极性基团，紫外老化后不会产生生色团，使胶膜发黄，且具有较好的耐热性、吸水率低、即使在潮湿场合也不会产生游离酸，可以防止组件在高湿度环境中因光生伏打元件的旁路电阻下降而导致的性能退化，但其耐蠕变性能不好，仍然需要交联使用，丧失热塑性，不利于组件回收再利用。

为了解决常规EVA封装组件因热固性而难以回收的问题，专利WO1995022843A1描述了使用离子树脂聚合物作为封装材料，该聚合物具有非交联热塑性，有利于失效组件的回收，且能表现出良好的透光率；该聚合物依靠离子晶格能在其熔点以上保持足够的内聚强度，热机械性好于非交联EVA，但该封装材料在组件制造温度范围内（130-160℃）具有高粘度，这种高粘度将降低产品的生产效率。这是因为在薄膜的连续生产过程中，粘度提高将导致薄膜的流速降低。

为了获得更优性能的封装材料，市场上出现了以聚烯烃为基础树脂的封装胶膜，该胶膜具有低于EVA封装胶膜4倍以上的水汽透过率。但受限于聚烯烃材料本身的性质：因聚烯烃材料普遍的结晶性，其透光率低，至少不能用于前板与电池片之间的黏合；因聚烯烃材料属非极性树脂，其对极性材料的粘结力差，不能提供较高的初始粘结力；若使用无定形聚烯烃材料，透光率可以达到较高水平，但由于材料失去结晶性，熔点降低，不能保证65℃以上足够的内聚强度，耐蠕变性能差，必须交联使用，失去热塑性质，不利于组件的回收再利用。

例如专利WO2007US78845A描述了使用乙烯多嵌段共聚物作为封装材料，其实例部分主要以乙烯/1-丁烯多嵌段共聚物（POE/POP）作为基体树脂，通过马来酸酐（MAH）接枝并加入紫外吸收剂和抗氧剂，具有十分优异的水汽阻隔性能和耐老化性能，但其透光率测试试样需要骤冷才能达到90%以上的透光率，骤冷的作用在于使聚合物分子链提早冻结，降低结晶完善程度，即该封装材料在结晶控制上并不理想；另一方面，其测试与玻璃粘结力时层压温度高达160℃，这一温度远高于组件厂普遍使用的层压温度。且从这种封装材料使用的基体树脂来看，其根据乙烯含量的大小，熔点最高可到120℃，但这一熔点为聚乙烯熔点，而乙烯含量越高，结晶度也越高，透光率则越低，所以该共聚物乙烯含量不能过高，否则其熔点将降低，导致热机械性能下降，不能保证65℃以上足够的内聚强度，该专利提出使聚合物交联的方式来解决这一问题，从而失去热塑性质，不利于组件的回收再利用。

例如专利WO2010067039A1描述了使用聚乙烯与多种含官能团的聚烯烃共混物作为封装材料，表现出优异的热机械性能，但其共混物中聚乙烯含量较大，在满足使用过程中足够的内聚强度的同时，极大的牺牲了封装材料的透光率，不宜用于组件中电池片元件与前板玻璃之间。

发明内容