高效抗紫外太阳能电池封装技术用于EVA胶膜的研制

本发明涉及一种太阳能电池封装用EVA胶膜及其制造方法，尤其涉及一种基于有机高分子改性的高效抗紫外EVA胶膜的制造方法。与现有技术相比，本发明的重要积极效果是：在传统太阳能电池封装用EVA胶膜配方中引入铕(Eu)元素，利用Eu对短波长高能量紫外光的吸收转换用途，将紫外光部分转换成可见光，以提高太阳能电池组件对光的利用率，目前此项技术已部分应用在农用薄膜上面，而在光伏领域的应用研究尚属首次。

技术背景

太阳能电池封装用EVA胶膜在国内的发展已初具规模，其粘结强度、可见光透过率、抗高低温老化能力均可与国外产品相媲美，但是在抗紫外老化方面国内大部分产品略差于国外产品，而紫外老化恰恰是造成EVA胶膜黄变的重要因素。目前的技术是在EVA里添加紫外吸收剂来减少紫外线对EVA胶膜的破坏，而紫外吸收剂只是对200nm~400nm的紫外线波段具有吸收反射性能，而对如何将此波段的紫外光转换利用的研究涉及甚少，为此本发明提出了一种高效抗紫外太阳能电池封装用EVA胶膜，可将紫外光部分转化为可见光，既防止了紫外光对基材EVA的破坏又新增了可见光的透过率，起到了一举两得的用途，进一步提高了太阳能电池的效率。

技术难点

1、与EVA相容性良好的铕元素化合物的制备。假如直接用Eu的氧化物或无机盐与EVA共混，将不能相容，无法制成对可见光透明的材料，要先利用丙烯酸与氧化铕反应生成丙烯酸铕，再与醋酸乙烯酯共聚成类似于EAA的聚合物。它含有与EVA相似的结构单元，与EVA共混有很好的相容性，可制成透明的薄膜，这样就在EVA中掺杂了铕元素。

a丙烯酸铕的制备

在500mL三口烧瓶中加入7.04g(0.02mol)Eu2O3,150mlH2O和17.7g(0.24mol)丙烯酸，加热并保持微沸，当反应体系变的透明时，即生成丙烯酸铕(AAEu)的水溶液，减压蒸馏蒸出水后，冰水冷却，得固态的AAEu，用甲醇洗至中性;

b乙酸乙烯酯与丙烯酸铕的共聚

在500mL的四口烧瓶中，加入上述制备的AAEu和140mL的甲醇在68℃溶解，在此温度下分别滴加140gVA和40mL含有0.70g偶氮二异丁腈的甲醇溶液，3.2h滴加完毕，保温于68～70℃继续反应3.0h，然后降至室温，得到乙酸乙烯酯与丙烯酸铕共聚物(VAA—Eu)的甲醇溶液。于68℃减压蒸去甲醇，在68℃和真空度为1×104pa下干燥50h后，得到固体VAA—Eu。

2、助剂与基材EVA如何混合均匀。配方应尽量选择液体助剂，这样在预混合时可以使每个EVA粒子粘上助剂，假如全部选用固体粉状改性剂则在预混合时因搅拌用途导致粉末助剂集中在混料机底部，混合严重不均匀;若部分粉状改性剂非常适用，可以将配方中的部分粉状改性剂溶解在其它助剂中再进行和EVA的混合，即使全部助剂均为液态也会因加量太少(千分之几)而混合不均，所以我们在生产上采取多次混合的方法，即将助剂与少量EVA粒子先混合做成改性粒子，然后再与大量EVA混合配料。

数据解析

分别采用IR、UV光度计、TGA、DSC、二甲苯萃取等手段进行分析，下面以交联度和透光率进行详细分析：

1、交联度测试:

图1：138℃下的固化曲线

图2：140℃下的固化曲线

2、透过率测试

将用此方法制得的胶膜与国内外产品进行了测试比较，为保证结果的正确性以下胶膜均采用0.5mm厚度，测试方法如下：

a将切割好的玻璃(50mm*25mm)若干片用酒精擦干净晾干待用，准备配方中含铕元素的胶膜样品JCC-115若干，某国外胶膜样品A若干，某国内胶膜样品B若干，某国内胶膜样品C若干;

b将EVA白料压成0.5mm厚薄膜;

c以玻璃/EVA白料膜/玻璃为序在太阳能层压机里层压，抽真空5min，150℃下层压20min制得样品，以此样品作为紫外-可见分光光度计的系统基线样品;

d以同样方法、同样条件下分别制得JCC-115样品，某国外样品A，某国内样品B，某国内样品C，测试结果如图3：

图3：各产品透过率测试比较

结果剖析：400~800nm可见光波段内国内产品已与国外产品相当，均达到了91%，而加入铕元素的JCC-115样品透过率达到了95%;300~400nm紫外光波段JCC-115与国外样品相当，均能将紫外光的透过率控制在5%以下，而国内某产品B只能将其控制在30%以下，国内某产品C几乎无抗紫外光能力。

3、耐紫外光老化测试

条件：光源采用UVB313紫外灯，光照和凝露温度分别为60℃、40℃，时间分别为4小时、4小时，光照和凝露交替进行共1000小时。耐紫外光老化后的黄变指数(△YI)均按GB2409-80《塑料黄色指数实验方法》进行测试。

按上述方法测试结果如图4：

图4：各样品紫外老化测试结果

由上图可以看出本发明生产的EVA封装胶膜在耐紫外光老化方面明显优于市售产品，与国外产品相当，黄变指数可以控制在0.8以下。