[發明專利]一種太陽能熱電利用高導熱絕緣封裝材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010253452.2
• 申請日: 2010-08-16
• 公開（公告）號: CN102329596A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 李勇強;姚伯龍;褚路軒;李海平;陳東輝
• 申請（專利權）人: 無錫中陽新能源科技有限公司
• 主分類號: C09K3/10
• 分類號: C09K3/10;C08L23/08;H01L31/048
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技術領域

本發明專利涉及絕緣材料領域，特別涉及一種太陽能光電光熱一體化系統封裝用熱熔粘結導熱絕緣材料。

背景技術

隨著資源的緊缺、環境的惡化和能源成本的持續增長，使得眾多國家將注意的目光轉向了可再生型新能源，其中太陽能的應用備受重視。不管從資源的數量、分布的普遍性，還是從清潔性、技術的可靠性來看，太陽能都比其它可再生能源更具有優越性，是一種取之不盡用之不竭的無碳排放綠色能源。太陽能的利用主要有兩大重點方向，一是把太陽能轉化為熱能，另一個就是將太陽能轉化為電能(即通常所說的光伏發電)。在標準條件下，實際應用中的硅電池轉換效率約為12-17％，也即至少有83％以上的照射到硅電池表面上的太陽能未能轉換為有用能量，其中產生的熱能將使電池板溫度升高，而這又將導致電池效率的進一步下降。研究表明，硅電池溫度每升高1℃，其光伏電池的開路電壓會下降約0.4％，斷路電流上升約0.04％。如果熱量來不及散發而導致元器件工作溫度升高，還將直接影響到使用它們的各種高精密元器件的壽命和可靠性，這使太陽能發電裝置維護成本、發電成本的提高，成為太陽能光伏產業發展的制約因素。因此，如何散熱成為影響產品可靠性的突出問題。本發明通過考察當前國內外太陽能電池組件技術，考慮從僅具粘結性能的太陽能電池封裝材料著手，輔之以高導熱功能，以便快速有效地將硅電池上的熱量傳導、散發出去，降低硅電池的溫度，可以明顯提高光伏轉換率，同時可以把傳導出來的熱量最大程度地利用起來。

目前，太陽能電池封裝材料多選用EVA膠膜(即乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)，它是一種熱熔粘結膠膜，常溫下無粘性而具有抗粘結性，以便操作，在一定條件下熱壓便發生熔融粘接及交聯固化。目前，國內的EVA膠膜存在耐濕熱、紫外老化、透光率等問題；另外，EVA導熱性差，會降低光電轉化效率，而且溫度升高也會加速其老化、分子鏈斷裂，產生黃變，影響使用壽命。美國等發達國家提出了光伏組件使用壽命由20年提高到30年的目標。中國“十一五”提出建造兆瓦(MW)級聚光型并網電站，該系統中光伏組件需承受4～6倍常規組件的光照量，因而長壽命、高性能的太陽能電池封裝材料技術的研究開發成為太陽能利用的又一關鍵。

發明內容

為了克服現有太陽能封裝材料的導熱性差、易黃變老化的不足，提高太陽能轉換率及提高封裝材料的可靠性，本發明提供一種高導熱絕緣型太陽能電池封裝材料，使之更適于用作封裝和熱界面材料的導熱軟性材料尤其是導熱絕緣材料的越來越高的要求。使用本封裝產品，材料的導熱系數可由原來的0.2-0.3W/m·K提高到0.9-2.6W/m·K，耐電壓值大于3KV，可以有效地降低了光伏電池溫度，提高年光電轉換效率5％～8％；同時充分利用了沉積在電池板上的熱能，使熱能收集率達到38％～48％，太陽能綜合利用達到60％以上；該封裝產品具有良好粘合性和較高強韌性，熱穩定性高，耐候性優異，絕緣性好，可延長光伏電池及整個裝置的使用壽命至25-30年。

為達到本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：以丙烯酸酯改性EVA高聚物(簡稱AEVA，比EVA有更好的流動性、透明性、耐候性及粘接強度)作為太陽能電池封裝膠膜，摻雜高導熱功能粉體及各種助劑，制成太陽能光電光熱一體化系統封裝用高導熱絕緣封裝功能膠膜。所述高導熱絕緣封裝膠膜由以下質量分數的原料組成：(以質量分數計)AEVA100份，交聯固化劑0.8-1.5份，交聯固化促進劑0.05-0.16份，硅烷偶聯劑0.1-0.2份，高效脫氣劑0.1-0.2份，增粘劑0.4-0.6份，抗氧劑0.1-0.4份，紫外光吸收劑0.1-0.3份，導熱功能粉體30-60份。

所述AEVA改性共聚物中醋酸乙烯的含量為25-35％，熔體流動速率(MI)為50g/10min。

所述交聯固化劑為過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲酰(BPO)中的一種或兩種。

所述交聯固化促進劑為1，2-二乙烯基苯(TMPTMA)，三烯丙基異氰尿酸酯中的一種或兩種。

所述硅烷偶聯劑為KH-550、KH-570中一種或兩種。

所述高效脫氣劑為MPP230、MPP620(美國微粉公司，MPI)中的一種或兩種。

所述增粘劑為138松香甘油酯。

所述抗氧劑為二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬酯基季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或兩種。

所述紫外吸收劑為苯并三唑類UV-326、UV-327，氣相二氧化硅中的一種。