[發明專利]一種使太陽能電池專用EVA封裝膠膜與玻璃面板之間保持長期粘結力的方法

無效

• 申請號: 201110083722.4
• 申請日: 2011-04-02
• 公開（公告）號: CN102194924A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 韓鵬;趙世界
• 申請（專利權）人: 深圳市斯威克科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 深圳市港灣知識產權代理有限公司 44258
• 代理人: 張雄哲

技術領域

本發明涉及EVA膠膜領域，尤其涉及太陽能電池封裝EVA膠膜。

背景技術

太陽能電池是將太陽光能直接轉換成電能的裝置，是太陽能開發的一項高新技術，是一種新型的特種電源。陽光發電的原理是利用硅等半導體的量子效應，直接把太陽光轉換為電能。可是電池片直接暴露于大氣中，其光電轉換機能會很快衰減，為保證太陽能電池的長期有效工作需要把電池片封裝起來。最為常見的封裝工藝為5層封裝，透光表面為玻璃封裝。通常用透過率大于90%的鋼化玻璃，然后是兩層乙烯—醋酸乙烯共聚物（以下稱為EVA）膠膜夾電池片，襯底用復合塑料膜，例如聚氟乙烯復合膜（TPT），五層材料經高溫層壓后加上鋁合金框密封而成。

EVA封裝膠膜是光伏組件中的重要部分,它起到保護電池片,把電池片,玻璃和背板有效地結合起來成一個整體。EVA膠膜加熱到一定溫度，在熔融狀態下，其中添加的交聯劑分解產生自由基，引發EVA分子間的結合，使它和晶體硅電池、玻璃、TPT背板產生粘接和固化，三種材料組成為一體，固化后的組件中EVA不再流動，電池片不再移動。因為太陽能電池長期工作于露天環境條件，EVA膠膜添加了必要的抗老劑和紫外吸收劑使其可以耐受不同地域環境和不同氣候的侵蝕。但是固化后的EVA膠膜保持同玻璃和背板長期有效粘結力是保證太陽能電池長期穩定性的關鍵性問題。通常為了加速模擬EVA膠膜在太陽能電池組件的耐候能力，我們采用溫度85度，濕度85度（以下稱為“雙85測試”）來實現短時間模擬自然環境中幾年甚至更長時間的老化結果。

為了解決EVA保持與玻璃的粘結力問題，通常在EVA樹脂中加入硅烷偶聯劑來提高EVA膠膜與玻璃面板的粘結力，其中硅烷偶聯劑得有機基團如烯基與EVA共聚，而硅烷氧部分會在加工過程中與玻璃表面羥基水解縮合。但是在實際應用中我們注意到簡單添加硅烷偶聯劑后，層壓后EVA膠膜與玻璃面的初始粘結力在100N/cm以上,?在經過雙85高溫高濕老化測試后衰減很大，在溫度85度、濕度85度的條件下500小時粘結力衰減到24N/cm，1000小時粘結力僅為13N/cm。粘結力的測試方法以GB/T?2790-1995剝離強度試驗方法為標準。其中造成初始粘結力大而衰減又很快的原因是EVA膠膜經過高溫層壓與玻璃面之間的形成很強的非化學鍵作用力（如氫鍵作用），但是在老化試驗中，這種氫鍵作用力在長期的高溫高濕環境下逐漸解離，從而喪失對玻璃的粘結力。如果能使加入的硅烷偶聯劑有效地和玻璃表面的硅羥基結合形成化學鍵Si-O-Si，在高溫高濕和強紫外環境下相對穩定的化學鍵Si-O-Si則會有效保持EVA膠膜與玻璃表面粘結力。但是在層壓工藝條件下，未水解的硅烷很難在較短的時間內與玻璃表面的硅羥基水解縮合。因此在層壓之前需要將硅烷水解，一種方法是將添加了硅烷偶聯劑并已經擠壓成型的膠膜浸入90度的熱水中一定時間，把硅烷偶聯劑的烷氧官能團水解，然后將膠膜取出干燥；但是這種方法會導致膠膜中組分的流失。第二種方法是在EVA膠膜擠壓成型前加入水解縮合催化劑（例如有機錫鹽），可以在短時間實現與玻璃表面的硅羥基水解縮合，這種方法的缺點在于由于添加的硅烷偶聯劑在EVA膠膜中比例很低，很難實現點對點的有效催化水解縮合。還有一種比較常用的方法是將硅烷偶聯劑配制成稀的乙醇溶液并水解，然后將此溶液均勻噴涂在擠壓成型的EVA膠膜表面，使EVA膠膜表面形成薄薄一層硅烷偶聯劑。其中大量的溶劑揮發會給生產操作帶來很大的安全隱患。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種預先對硅烷偶聯劑進行水解的方法，并直接與EVA主膠粒及助劑混料擠出成型的工藝，該工藝不會導致膠膜中組分的流失并減少危險有機溶劑的大量使用，并且能在EVA膠膜層壓工藝后有效提高與玻璃面板長期粘結力。這種預水解的工藝方法可以解決EVA膠膜與玻璃面板保持長期粘結力的問題。

為達到以上目的本發明的技術方案：

一種使太陽能電池專用EVA封裝膠膜與玻璃面板之間保持長期粘結力的方法，包括硅烷偶聯劑與EVA樹脂混合的步驟、EVA樹脂和硅烷偶聯劑混合物擠壓成型的步驟以及EVA樹脂和硅烷偶聯劑混合物與玻璃面板縮合的步驟；所述硅烷偶聯劑與EVA樹脂混合步驟前還包括將硅烷偶聯劑預水解的步驟。

進一步地，所述將硅烷偶聯劑預水解的步驟中，其預水解：

a．硅烷偶聯劑與溶液中的水的摩爾比為1:3

b．水解溫度為40℃-60℃，

c．反應停留時間為20分鐘至40分鐘，

d．水解溶液pH值為3-5。

進一步地，以上所述水解溫度為45℃，pH值為3.5，所述反應停留時間為35分鐘。