CN111471405B - 光伏组件封装胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏组件封装胶膜及其制备方法。该光伏组件封装胶膜包括乙烯共聚物基体和分散在其中的离子捕获剂、活化的离子交换树脂及助剂。本发明提供的光伏组件封装胶膜可有效吸附胶膜中的游离金属离子，从而实现组件抗PID现象的作用。该封装胶膜不仅满足传统单面电池的抗PID性能要求，而且应用于双面电池组件时，也表现出优异的抗PID效果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体而言，涉及一种光伏组件封装胶膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池组件是利用光生伏特效应，将太阳能转变为电能的重要设备。在当今社会，环境与能源的矛盾日益突出，而在所有的新能源中，太阳能具有储量大，可再生以及环境友好等特点，使光伏发电成为重要的新能源发展方向，因此受到各国政府和组织所青睐。
然而在实际应用中，太阳能组件普遍存在PID现象(电势诱导衰减)的问题。PID现象的发生使得大量电荷聚集在电池片表面，降低了电池片表面的钝化效果，从而导致组件功率出现衰减。因此PID现象的出现，提高了光伏发电的设备成本并最终限制了光伏发电的广泛普及，是目前光伏行业亟需解决的重要问题。许多企业和研究机构已经投入了大量的精力和资金，寻找解决这一问题的关键方法。
在现有的研究中，关于PID现象的起源有许多不同的解释，而在其中最广为人们认可的理由是太阳能组件中的离子迁移。在高温高湿的环境下，水汽进入光伏组件内，经过一系列化学反应，使得玻璃保护层析出大量可自由移动的Na离子，这些离子在外电场作用下，向电池表面移动并富集于减反层，使漏电流增大，并与电池片中的载流子复合从而降低电池片内的载流子浓度，最终导致组件功率的衰减。因此，限制金属离子在胶膜中的迁移能力，以及降低组件中自由离子的含量，均有望避免太阳能组件发生PID现象。
CN104966743B公开了一种含聚合物金属离子捕捉剂的PID封装胶膜。其所用金属捕捉剂包含聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙中的1种或2种以上。这些物质内部有较强的离子键合作用，能对金属离子产生较强的锁定作用。在加入EVA中后，可对玻璃表面迁移出的钠离子具有一定的捕捉和锁定作用，降低了钠离子向电池片表面迁移速率。然而，该专利中引入的聚合物中含有较多的其他种类金属离子，材料整体的金属离子含量不降反升，对封装胶膜的绝缘性能将会产生较大影响。
CN109705773A公开了一种含无机离子捕捉剂的抗PID封装胶膜。其通过在胶膜中添加磷酸锆的方式，实现在电场环境下束缚固定金属离子，减少组件中金属离子的***能力，从而有效改善光伏组件的PID效应问题。CN106967368A公开了一种添加纳米氧化硅的抗PID封装胶膜。他们认为在EVA胶膜中添加能捕捉钠离子的纳米级二氧化硅，同时该二氧化硅还可填充钠离子迁移的通道，阻止钠离子迁移到晶体硅电池片表面，从而使得光伏组件具有抗PID性能。然而，这类无机离子捕获剂与聚合物相容性不好，易出现团聚现象，因此制备稳定的均匀分散的复合材料仍存在较大困难。同时过多的无机填料还将对胶膜的透光率，韧性，粘结力等性能产生不良影响。
除了以上缺点以外，更重要的一点，上述所有专利制备的光伏封装胶膜应用于现行双面电池的组件中时，组件背面的功率衰减严重。因此，这些方案应用于双面电池中时，抗PID效果整体较差，不能满足产品的市场需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光伏组件封装胶膜及其制备方法，以更有效地改善抗光伏组件的PID现象。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光伏组件封装胶膜，其包括乙烯共聚物基体和分散在其中的离子捕获剂、活化的离子交换树脂及助剂。
进一步地，按重量份计，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.01～5份的离子捕获剂和0.01～5份的活化的离子交换树脂；优选地，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.1～1份的离子捕获剂和0.1～1份的活化的离子交换树脂。
进一步地，活化的离子交换树脂为离子交换树脂经活化形成，且活化步骤为：将离子交换树脂在乙醇中浸泡，过滤后，先洗涤至酸性，后洗涤至中性，最后干燥，得到活化的离子交换树脂。
进一步地，离子交换树脂为阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂；优选地，离子交换树脂为苯乙烯系离子交换树脂和/或丙烯酸系离子交换树脂。
进一步地，离子交换树脂为731型、732型、D113型、D152型、D151型、110型阳离子交换树脂中的一种或多种，优选为D113型和/或D151型阳离子交换树脂。
进一步地，离子捕获剂为金属磷酸盐和/或金属氧化物；优选地，离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛、磷酸锡、磷酸锆、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙、二氧化硅中的一种或多种，更优选为磷酸锆和/或磷酸钛。
进一步地，助剂为交联剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外光吸收剂、增粘剂、填料中的一种或多种；优选地，交联剂为过氧化物类交联剂；优选地，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
进一步地，按重量份计，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.1～5份的助剂。
进一步地，乙烯共聚物基体的材料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物和乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述光伏组件封装胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各原料依次进行共混、熔融挤出、流延成膜，得到光伏组件封装胶膜。
本发明提供了一种光伏组件封装胶膜包括乙烯共聚物基体和分散在其中的离子捕获剂、活化的离子交换树脂及助剂。该封装胶膜中同时引入了离子捕获剂和活化的离子交换树脂，其中离子捕获剂可通过离子交换等方式捕捉胶膜中的碱金属离子以及碱土金属离子等，而活化的离子交换树脂可与外界环境中的金属离子发生离子交换，起到吸附，固定金属离子的作用。且活化的离子交换树脂本身不含任何金属离子成分，不会额外引入新的金属离子杂质。另外，离子交换树脂是一类聚合物，相比金属氧化物，与封装胶膜之间的相容性较好。且离子交换树脂具有疏松多孔的结构，一方面可以增大吸附的接触面积，另一方面也可吸附添加的无机离子捕获剂，避免无机离子捕获剂发生团聚现象，使得其在胶膜中的分散更加均匀。
基于以上原因，本发明提供的光伏组件封装胶膜可有效吸附胶膜中的游离金属离子，从而实现组件抗PID现象的作用。该封装胶膜不仅满足传统单面电池的抗PID性能要求，而且应用于双面电池组件时，也表现出优异的抗PID效果。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种光伏组件封装胶膜，其包括乙烯共聚物基体和分散在其中的离子捕获剂、活化的离子交换树脂及助剂。该封装胶膜中同时引入了离子捕获剂和活化的离子交换树脂，其中离子捕获剂可通过离子交换等方式捕捉胶膜中的碱金属离子以及碱土金属离子等，而活化的离子交换树脂可与外界环境中的金属离子发生离子交换，起到吸附，固定金属离子的作用。且活化的离子交换树脂本身不含任何金属离子成分，不会额外引入新的金属离子杂质。另外，离子交换树脂是一类聚合物，相比金属氧化物，与封装胶膜之间的相容性较好。且离子交换树脂具有疏松多孔的结构，一方面可以增大吸附的接触面积，另一方面也可吸附添加的无机离子捕获剂，避免无机离子捕获剂发生团聚现象，使得其在胶膜中的分散更加均匀。基于以上原因，离子捕获剂和活化的离子交换树脂二者共同作用增强了对胶膜中游离金属离子的固定作用，使得本发明提供的光伏组件封装胶膜可有效吸附胶膜中的游离金属离子，从而实现组件抗PID现象的作用。该封装胶膜不仅满足传统单面电池的抗PID性能要求，而且应用于双面电池组件时，也表现出优异的抗PID效果(与单独使用离子捕获剂相比，本发明的胶膜应用于双面电池时，可实现电池背面功率衰减小于5％，使组件的抗PID性能满足市场要求)。
为了进一步改善封装胶膜吸附游离金属离子的能力，同时使离子捕获剂更好地分散并使胶膜整体具有较好的透光率、韧性、粘结力等，在一种优选的实施方式中，按重量份计，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.01～5份的离子捕获剂和0.01～5份的活化的离子交换树脂；更优选地，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.1～1份的离子捕获剂和0.1～1份的活化的离子交换树脂。其中离子捕获剂与离子交换树脂之间无特殊比例要求。
在一种优选的实施方式中，活化的离子交换树脂为离子交换树脂经活化形成，且活化步骤为：将离子交换树脂在乙醇中浸泡，过滤后，先洗涤至酸性，后洗涤至中性，最后干燥，得到活化的离子交换树脂。将离子交换树脂在乙醇中浸泡可以溶解除去树脂中未反应的单体和其他有机物杂质，具体的浸泡时间优选为8～24h。过滤除去滤液后，优选采用5％的盐酸将固体滤出物洗涤至酸性，后采用蒸馏水洗涤至中性，这样的洗涤方式能够制备得到氢型阳离子交换树脂，除去可能残留在交换树脂中的金属离子，以进一步提高离子交换树脂捕获金属离子的作用。在实际洗涤过程中，优选上述酸洗和水洗重复操作2～3次。优选地，干燥步骤之后，将干燥物料研磨成粉末。
在一种优选的实施方式中，上述离子交换树脂为阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂；优选地，离子交换树脂为苯乙烯系离子交换树脂和/或丙烯酸系离子交换树脂。上述类型的离子交换树脂主体结构为苯乙烯系或丙烯酸系，与基体聚合物EVA之间的相容性更好，且有利于保证胶膜的透光率和其他力学性能。更优选地，离子交换树脂为731型、732型、D113型、D152型、D151型、110型阳离子交换树脂中的一种或多种，进一步优选为D113型和/或D151型阳离子交换树脂。采用上述几种离子交换树脂，经活化后具有更好的离子捕获能力，且对于金属离子捕获剂具有更好的固定分散作用，与之共同使用具有更好的协同作用，对于光伏组件的PID现象具有更明显的改善。
在一种优选的实施方式中，离子捕获剂为金属磷酸盐和/或金属氧化物。使用这类离子捕获剂对于胶膜中的游离离子具有更强的捕获能力。更优选地，上述离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛、磷酸锡、磷酸锆、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙、二氧化硅中的一种或多种，更优选为磷酸锆和/或磷酸钛。
上述助剂可以采用本领域的常用助剂，用于改善胶膜的成膜性能、抗氧化性能等，在一种优选的实施方式中，助剂为交联剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外光吸收剂、增粘剂、填料中的一种或多种；优选地，交联剂为过氧化物类交联剂；优选地，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
为了进一步提高胶膜的整体性能，在一种优选的实施方式中，按重量份计，每100份的乙烯共聚物基体中包含0.1～5份的助剂。
更优选地，乙烯共聚物基体的材料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，其VA含量优选为25～33wt％)、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物和乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述光伏组件封装胶膜的制备方法，其包括以下步骤：将各原料依次进行共混、熔融挤出、流延成膜，得到光伏组件封装胶膜。
该制备方法在封装胶膜中同时引入了离子捕获剂和活化的离子交换树脂，其中离子捕获剂可通过离子交换等方式捕捉胶膜中的碱金属离子以及碱土金属离子等，而活化的离子交换树脂可与外界环境中的金属离子发生离子交换，起到吸附，固定金属离子的作用。且活化的离子交换树脂本身不含任何金属离子成分，不会额外引入新的金属离子杂质。另外，离子交换树脂是一类聚合物，相比金属氧化物，与封装胶膜之间的相容性较好。且离子交换树脂具有疏松多孔的结构，一方面可以增大吸附的接触面积，另一方面也可吸附添加的无机离子捕获剂，避免无机离子捕获剂发生团聚现象，使得其在胶膜中的分散更加均匀。基于以上原因，离子捕获剂和活化的离子交换树脂二者共同作用增强了对胶膜中游离金属离子的固定作用，使得本发明提供的光伏组件封装胶膜可有效吸附胶膜中的游离金属离子，从而实现组件抗PID现象的作用。该封装胶膜不仅满足传统单面电池的抗PID性能要求，而且应用于双面电池组件时，也表现出优异的抗PID效果(与单独使用离子捕获剂相比，本发明的胶膜应用于双面电池时，可实现电池背面功率衰减小于5％，使组件的抗PID性能满足市场要求)。
优选地，在流延成膜之后，上述方法还包括冷却、分切和收卷步骤，这都是本领域常用的步骤，在此不再赘述。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-1。
实施例2
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D151离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-2。
实施例3
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.05质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-3。
实施例4
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，1质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-4。
实施例5
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，2质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-5。
实施例6
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，2质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-6。
实施例7
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2质量份的离子捕获剂磷酸钛(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-7。
实施例8
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2质量份的离子捕获剂磷酸钛(Acors试剂)，1质量份的D151离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-8。
实施例9
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.05质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，0.05质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-9。
实施例10
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，2质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，2质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-10。
实施例11
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.01质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，5质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-11。
实施例12
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，5质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，0.01质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-12。
实施例13
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，1质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，0.1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-13。
实施例14
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.1质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜E-14。
比较例1
一种常规的光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将上述原料混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备的光伏封装胶膜。
比较例2
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，0.05质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将上述原料混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜。
比较例3
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜。
比较例4
一种抗PID光伏封装材料，以重量份计，其主要原料组成如下：100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司，VA含量为28％)，6质量份的离子捕获剂磷酸锆(Acors试剂)，1质量份的D113离子交换树脂(天津津达正源)，0.2份受阻胺类光稳定剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(天津利安隆股份有限公司)，0.6份交联剂过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯(阿科玛公司)，0.5份增粘剂γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北荆州江汉精细化工有限公司)，1份三烯丙基异氰脲酸酯(赢创德固赛有限公司)。将离子交换树脂活化处理后，与其他原料一起预混合，熔融挤出，流延成膜，冷却，分切和收卷等工序制备抗组件PID现象的光伏封装胶膜。
性能测试
对实施例1～14和比较例1～4的封装材料制备层压件进行透光率和PID测试。层压后各实施例及比较例胶膜的厚度为0.45nm，其中，透光率依据GB/T 2410-2008进行测定。将上述实施例及对比例所得EVA胶膜与A公司P型双面电池经相同工艺制成双面双玻组件，光伏组件PID试验依据IEC TS 2804-1:2015进行测试，测试条件加严到85℃，85％RH，外加负1500V恒定直流电压，经192h后，测定光伏组件PID试验前后的双面功率衰减。表征测试结果见表1：
表1
由上表1所述实施例和对比例的性能测试数据对比可知：
离子捕获剂与离子交换树脂的用量增加后，胶膜的透光率呈现下降趋势。但在设定优选范围内，透光率均可达到90％以上。并且搭配P型双面电池制成双玻组件，在-1500V，196h的测试条件下绝大部分正面和背面的功率衰减均控制在5％以内，满足市场的需求。
从比较例1可以看到，不含离子捕获剂以及离子交换树脂的光伏封装胶膜表现出极大的组件功率衰减现象。而比较例2中，单独添加磷酸锆的光伏封装胶膜，尽管抗PID性能有明显提升，但组件背面功率衰减仍大于5％，不符合实际生产需求。而仅含离子交换树脂的光伏封装胶膜，其制成的组件背面功率衰减超过10％，抗PID效果不理想。
从以上的描述中，可以看到，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明方案的太阳能电池封装材料，通过合理添加离子捕获剂以及离子交换树脂，能够实现P型双面电池抗PID的需求，即透光率维持在90％以上的同时，组件正反面的功率衰减均在5％以下。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述光伏组件封装胶膜包括乙烯共聚物基体和分散在其中的离子捕获剂、活化的离子交换树脂及助剂；按重量份计，每100份的所述乙烯共聚物基体中包含0.01~5份的所述离子捕获剂和0.01~5份的所述活化的离子交换树脂；所述活化的离子交换树脂中的离子交换树脂为731型、732型、D113型、D152型、D151型、110型阳离子交换树脂中的一种或多种；所述离子捕获剂为磷酸铝、磷酸钛、磷酸锡、磷酸锆中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，按重量份计，每100份的所述乙烯共聚物基体中包含0.1~1份的所述离子捕获剂和0.1~1份的所述活化的离子交换树脂。
3.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述活化的离子交换树脂为所述离子交换树脂经活化形成，且所述活化步骤为：
将所述离子交换树脂在乙醇中浸泡，过滤后，先洗涤至酸性，后洗涤至中性，最后干燥，得到所述活化的离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述离子交换树脂为D113型和/或D151型阳离子交换树脂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述离子捕获剂为磷酸锆和/或磷酸钛。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述助剂为交联剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂、填料中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，
所述交联剂为过氧化物类交联剂；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
8.根据权利要求6所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，按重量份计，每100份的所述乙烯共聚物基体中包含0.1 ~ 5份的所述助剂。
9.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜，其特征在于，所述乙烯共聚物基体的材料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物和乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
10.一种权利要求1至9中任一项所述的光伏组件封装胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各原料依次进行共混、熔融挤出、流延成膜，得到所述光伏组件封装胶膜。
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