[發(fā)明專利]一種抗電勢誘導(dǎo)衰減的光伏封裝材料EVA膠膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711449598.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108034372B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏夢娟;桑燕;侯宏兵;唐國棟;周光大;林建華
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州福斯特應(yīng)用材料股份有限公司
• 主分類號: C09J7/10
• 分類號: C09J7/10;C09J7/30;C09J4/02;C09J4/06;C09J11/06;C09J11/08;H01L31/048
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開了一種抗電勢誘導(dǎo)衰減的光伏封裝材料EVA膠膜，本發(fā)明將VA含量為8～21wt％的EVA與熔點(diǎn)范圍為70～130℃的低密度聚乙烯或乙烯基共聚物摻雜成基體樹脂；再將基體樹脂與吸收鈉離子的絡(luò)合物和其它助劑經(jīng)過預(yù)混合、熔融擠出、流延成膜、冷卻、分切和收卷等工序制備膠膜。本發(fā)明通過適當(dāng)降低VA含量，提高EVA膠膜的體積電阻率，并從源頭上降低光伏體系中的醋酸含量，降低離子遷移率。通過加入高熔點(diǎn)的聚乙烯或乙烯基共聚物，提高EVA膠膜的體積電阻率，同時(shí)降低水汽透過率。通過添加吸收鈉離子的絡(luò)合物，降低電池表面鈉離子的富集，減弱甚至消除在電池片減反層引起的鈍化現(xiàn)象，增強(qiáng)膠膜的抗電勢誘導(dǎo)衰減性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏組件用封裝EVA(Ethylene Vinyl Acetate，乙烯-醋酸乙烯酯)膠膜領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)光伏封裝材料EVA抗PID(Potential Induced Degradation，電勢誘導(dǎo)衰減)的制備方法。

背景技術(shù)

太陽能是取之不盡用之不竭的可再生能源，兼具清潔、高效、綠色環(huán)保無污染等優(yōu)異特性，利用光生伏特效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，造福于人類的生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等，太陽能組件的長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行對可持續(xù)發(fā)展有著長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略性意義。

但是，晶體硅太陽能電池組件長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行面臨著一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，即PID效應(yīng)(電勢誘導(dǎo)衰減)。PID效應(yīng)可使太陽能電池組件的輸出功率衰減20％，嚴(yán)重時(shí)衰減50％以上。引起PID效應(yīng)的真正原因尚無定論，目前普遍認(rèn)為與電池、玻璃、膠膜、溫度、濕度和電壓等有關(guān)。在PID測試環(huán)境85℃、RH85％、偏壓1000V的作用下，水分滲透擴(kuò)散進(jìn)入封裝膠膜EVA中，引起EVA分子中的酯鍵水解產(chǎn)生自由移動的醋酸(CH₃COOH)，醋酸與含有硅酸鹽成分的玻璃表面的鈉的化合物反應(yīng)析出鈉離子，在外加電場的作用下，鈉離子向電池表面移動并富集于減反層，漏電流增大，使組件的Voc，Isc，F(xiàn)F和Pmax產(chǎn)生衰減。

由此可知，為降低PID現(xiàn)象的發(fā)生及其對組件性能的影響，防止水汽通過封裝材料進(jìn)入光伏組件和降低鈉離子在85℃高溫下的遷移率是行之有效的解決方案。光伏組件用封裝膠膜，作為太陽能組件中不可或缺的組成部分，其性能對組件的長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行有舉足輕重的作用。并且與電池片和組件等相比，從生產(chǎn)工藝、光伏領(lǐng)域降本的趨勢等諸方面出發(fā)，改善封裝材料EVA的生產(chǎn)配方將切實(shí)有效地提高光伏組件的抗PID性能，更能得到光伏行業(yè)的接受、使用和發(fā)展。

從EVA生產(chǎn)工藝和配方等為著眼點(diǎn)，針對上述問題，國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)或企事業(yè)單位提出了一些解決方法。在生產(chǎn)工藝方面：美國Dupont^TM提出杜邦離子型聚合物的PID保護(hù)膜，該P(yáng)ID保護(hù)膜基于超過15年晶硅組件實(shí)績驗(yàn)證的離子型聚合物技術(shù)制備獲得，厚度50μm左右，將其置于光伏玻璃與EVA封裝膠膜之間能有效阻擋鈉離子遷移到電池的表面，徹底解決PID問題，但該材料價(jià)格較為昂貴，限制了其在市場上的推廣和應(yīng)用。在EVA配方上：CN103254802A公開了一種抗光伏組件潛在電勢誘導(dǎo)衰減(PID)的光伏EVA封裝膠膜，通過金屬離子捕捉劑捕捉光伏組件中的離子，該方法不僅會引入Mg²⁺和Ca²⁺等新的金屬離子，并且其所述的陽離子捕捉機(jī)理會生成H⁺，進(jìn)一步促進(jìn)CH₃COOH的產(chǎn)生，加劇PID效應(yīng)，另外，該方法制備的膠膜的抗PID的持久穩(wěn)定性受到行業(yè)內(nèi)質(zhì)疑。CN103525321B提供了一種抗PID的光伏EVA膜，但該發(fā)明也存在不足之處：(1)膠膜中加入的疏水劑含量一定，組件在高溫高濕的條件下使用時(shí)，疏水劑最終會吸水達(dá)到飽和，很難滿足組件預(yù)期二三十年的使用壽命；(2)聚烯烴離聚物在鎖定鈉離子的同時(shí)，體系中可能會釋放出新的Ca²⁺、Zn²⁺、Li⁺或K⁺，不能從根源上解決光伏組件系統(tǒng)中離子遷移問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗電勢誘導(dǎo)衰減的光伏封裝材料EVA膠膜。