高效抗紫外太陽能電池封裝技術用于EVA膠膜的研制

本發明涉及一種太陽能電池封裝用EVA膠膜及其制造辦法，尤其涉及一種基于有機高分子改性的高效抗紫外EVA膠膜的制造辦法。與現有技術相比，本發明的緊要積極效果是：在傳統太陽能電池封裝用EVA膠膜配方中引入銪(Eu)元素，利用Eu對短波長高能量紫外光的吸收轉換用途，將紫外光部分轉換成可見光，以提高太陽能電池包件對光的利用率，目前此項技術已部分使用在農用薄膜上面，而在光伏范疇的使用研究尚屬首次。

技術背景

太陽能電池封裝用EVA膠膜在國內的發展已初具規模，其粘結強度、可見光透過率、抗高低溫老化能力均可與國外產品相媲美，但是在抗紫外老化方面國內大部分產品略差于國外產品，而紫外老化恰恰是造成EVA膠膜黃變的緊要因素。目前的技術是在EVA里添加紫外吸收劑來減少紫外線對EVA膠膜的破壞，而紫外吸收劑只是對200nm~400nm的紫外線波段具有吸收反射性能，而對要怎么樣將此波段的紫外光轉換利用的研究涉及甚少，為此本發明提出了一種高效抗紫外太陽能電池封裝用EVA膠膜，可將紫外光部分轉化為可見光，既戒備了紫外光對基材EVA的破壞又新增了可見光的透過率，起到了一舉兩得的用途，進一步提高了太陽能電池的效率。

技術難點

1、與EVA相容性良好的銪元素化合物的制備。倘若筆直用Eu的氧化物或無機鹽與EVA共混，將不能相容，無法制成對可見光透亮的材料，要先利用丙烯酸與氧化銪反應生成丙烯酸銪，再與醋酸乙烯酯共聚成類似于EAA的聚合物。它含有與EVA相近的結構單元，與EVA共混有很好的相容性，可制成透亮的薄膜，這樣就在EVA中摻雜了銪元素。

a丙烯酸銪的制備

在500mL三口燒瓶中加入7.04g(0.02mol)Eu2O3,150mlH2O和17.7g(0.24mol)丙烯酸，加熱并保持微沸，當反應體系變的透亮時，即生成丙烯酸銪(AAEu)的水溶液，減壓蒸餾蒸出水后，冰水冷卻，得固態的AAEu，用甲醇洗至中性;

b乙酸乙烯酯與丙烯酸銪的共聚

在500mL的四口燒瓶中，加入上述制備的AAEu和140mL的甲醇在68℃溶解，在此溫度下分別滴加140gVA和40mL含有0.70g偶氮二異丁腈的甲醇溶液，3.2h滴加完畢，保溫于68～70℃持續反應3.0h，然后降至室溫，得到乙酸乙烯酯與丙烯酸銪共聚物(VAA—Eu)的甲醇溶液。于68℃減壓蒸去甲醇，在68℃和真空度為1×104pa下干燥50h后，得到固體VAA—Eu。

2、助劑與基材EVA要怎么樣混合平均。配方應盡量選擇液體助劑，這樣在預混合時可以使每個EVA粒子粘上助劑，倘若全部選用固體粉狀改性劑則在預混合時因攪拌用途導致粉末助劑聚集在混料機底部，混合嚴重不平均;若部分粉狀改性劑非常適用，可以將配方中的部分粉狀改性劑溶解在其它助劑中再進行和EVA的混合，即使全部助劑均為液態也會因加量太少(千分之幾)而混合不均，所以我們在加工上采取多次混合的辦法，即將助劑與少量EVA粒子先混合做成改性粒子，然后再與大量EVA混合配料。

數據介紹

分別采用IR、UV光度計、TGA、DSC、二甲苯萃取等手段進行分解，下面以交聯度和透光率進行具體分解：

1、交聯度探測:

圖1：138℃下的固化曲線

圖2：140℃下的固化曲線

2、透過率探測

將用此辦法制得的膠膜與國內外產品進行了探測比較，為保證結果的正確性以下膠膜均采用0.5mm厚度，探測辦法如下：

a將切割好的玻璃(50mm*25mm)若干片用酒精擦干凈晾干待用，準備配方中含銪元素的膠膜樣品JCC-115若干，某國外膠膜樣品A若干，某國內膠膜樣品B若干，某國內膠膜樣品C若干;

b將EVA白料壓成0.5mm厚薄膜;

c以玻璃/EVA白料膜/玻璃為序在太陽能層壓機里層壓，抽真空5min，150℃下層壓20min制得樣品，以此樣品作為紫外-可見分光光度計的系統基線樣品;

d以同樣辦法、同樣條件下分別制得JCC-115樣品，某國外樣品A，某國內樣品B，某國內樣品C，探測結果如圖3：

圖3：各產品透過率探測比較

結果剖析：400~800nm可見光波段內國內產品已與國外產品相當，均達到了91%，而加入銪元素的JCC-115樣品透過率達到了95%;300~400nm紫外光波段JCC-115與國外樣品相當，均能將紫外光的透過率控制在5%以下，而國內某產品B只能將其控制在30%以下，國內某產品C幾乎無抗紫外光能力。

3、耐紫外光老化探測

條件：光源采用UVB313紫外燈，光照和凝露溫度分別為60℃、40℃，時間分別為4小時、4小時，光照和凝露交替進行共1000小時。耐紫外光老化后的黃變指數(△YI)均按GB2409-80《塑料黃色指數試驗辦法》進行探測。

按上述辦法探測結果如圖4：

圖4：各樣品紫外老化探測結果

由上圖可以看出本發明加工的EVA封裝膠膜在耐紫外光老化方面分明優于市售產品，與國外產品相當，黃變指數可以控制在0.8以下。

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