【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏封裝材料的，尤其是涉及一種一體化高阻隔封裝材料及其制備方法。
技術介紹
1、光伏電池中的銀漿因其導電性和穩定性被廣泛使用，但其高成本限制了產業的進一步降本增效需求。為了降低成本，銀包銅漿或純銅漿成為一種潛在替代方案。然而，銅的化學性質決定了其易被氧化和腐蝕，銅氧化后產生的氧化銅或銅離子遷移會降低電池的導電性和光電轉換效率，甚至引發失效問題，直接威脅光伏電池的長期性能穩定性。
2、于此同時，單玻結構的組件雖然具有重量輕，加工簡便的優勢，但近年來，隨著無銀漿料電池（如銅基導體電池）的推廣，單玻組件面臨以下挑戰：（1）低阻隔性帶來的氧化問題：銅基導體更容易氧化，單玻組件背板的水汽阻隔性能無法有效保護導電層，導致導電性下降或失效；（2）應力管理不足：單玻組件背板的力學性能較弱，難以緩解電池片焊接和熱循環產生的機械應力，可能導致隱裂或失效；（3）粘接可靠性：背板的粘接性能和化學穩定性不足，可能在長期使用中與無銀漿料電池之間產生界面問題，如電化學反應導致的銅離子遷移；（4）散熱性能限制：單玻組件散熱性能較差，可能導致電池片溫升過高，加速性能衰減。
3、為此，封裝材料的阻隔性能變得尤為關鍵，必須通過優異的阻隔層設計減少外界水汽和氧氣的滲入，防止銅氧化。同時，封裝材料需要具備較高的機械強度和耐久性，保障光伏組件長期戶外使用的可靠性。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種一體化高阻隔封裝材料及其制備方法，通過氣體阻隔層的設計能夠起到主
2、本專利技術的目的通過以下技術方案予以實現：
3、第一方面，本專利技術提供了一種一體化高阻隔封裝材料，包括依次設置的粘結封裝層、光管理層、氣體阻隔層、力學過渡層和絕緣支撐層，經過一體化多層共擠得到封裝材料；氣體阻隔層采用的樹脂體系為高阻隔樹脂，其它各層采用的樹脂體系包括乙烯、醋酸乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯的均聚物和共聚物中的一種或多種；粘結封裝層的第一熔點為70-100℃，第二熔點為110-130℃，經輻照交聯后的交聯凝膠含量為5-30%；光管理層的熔點為70-130℃；氣體阻隔層的熔點為170-190℃，氧氣透過率低于0.5cm3·m-2·day-1·atm-1；力學過渡層的熔點為90-130℃；絕緣支撐層的熔點為120-180℃。
4、本專利技術的一體化封裝材料中設有氣體阻隔層，其以高阻隔樹脂為樹脂體系，在滿足與其它各層良好相容性的同時，具備低的氧氣透過率，能夠阻擋水汽和氧氣進入封裝材料內部，從而能有效保護銅材料免受氧化，大幅延長組件的使用壽命，滿足銅漿在嚴苛環境下的使用要求。
5、另外，粘結封裝層在提供粘結力和應力緩沖的同時，其也具備一定的阻隔性能，并且能夠保證對銅基材料的化學穩定性，避免界面處的不良反應。光管理層主要用于反射光線和提高光伏效率，但其樹脂結合光反射填料也能夠起到一定的阻隔效果，可進一步減少環境因素（如紫外線和水汽）的腐蝕。力學過渡層起到力學緩沖作用，其連接氣體阻隔層和絕緣支撐層，優化各層之間的相容性，而絕緣支撐層具有更高的熔點，不僅提供機械強度，還具有良好的電絕緣性，進一步保護銀包銅漿或銅漿的導電性能不受外界電化學作用的影響。
6、因而，本專利技術中的一體化封裝材料通過氣體阻隔層的設計能夠起到主要的阻隔效果，其它各層在實現多功能兼容的同時，也能輔助提高封裝材料的阻隔性能，并且不同種類的材料可以在高溫下流延共擠出，縮短了組件層壓的工藝時間，組件可靠性得到提高，可替代傳統的封裝膠膜和光伏背板的組合。
7、作為優選，各層（除氣體阻隔層外）所采用的樹脂體系中的樹脂包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或多種，共聚物中α烯烴的質量分數控制在5-20wt%，醋酸乙烯作為共聚單體的比例控制在18-40wt%。
8、作為優選，各層（除氣體阻隔層外）所采用的樹脂體系中的樹脂包括極性改性樹脂，極性改性樹脂為經極性基團改性的乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、醋酸乙烯的均聚物和共聚物中的一種或多種。所述極性基團包括硅烷基團、硅氧基團、環氧基團、馬來酸酐基團和異氰酸酯基團中的一種或多種。
9、?作為優選，各層（除氣體阻隔層外）所采用的樹脂體系中的樹脂的熔融指數為2-20?g/10min，密度為0.850-0.950g/cm3，數均分子量為5-25萬，分子量分布為2.8-20。
10、?作為優選，按質量百分數計，粘結封裝層所采用的樹脂體系為5-30?wt?%低熔點樹脂、70-90?wt?%高熔點樹脂、3-5?wt?%極性改性樹脂。
11、?作為優選，按質量百分數計，光管理層所采用的樹脂體系為5-40?wt?%低熔點樹脂、60-95?wt?%高熔點樹脂、3-5?wt?%極性改性樹脂。
12、?作為優選，低熔點樹脂的熔點為70-100℃，熔融指數為11-20?g/10min；高熔點樹脂的熔點為110-130℃，熔融指數為3-10g/10min。
13、光管理層采用與粘結封裝層相似的樹脂體系，各層的熔點主要由所選用樹脂體系的熔點決定，因而，光管理層和粘結封裝層均具有兩個熔點，第一熔點為70-100℃，第二熔點為110-130℃。
14、作為優選，氣體阻隔層所采用的樹脂體系為高阻隔樹脂。
15、通過優化聚烯烴樹脂和高阻隔樹脂的共混比例，在實現阻隔性能的同時保證流延工藝性，通過添加極性基團改性母粒增強共混組分之間的界面粘結力，既保留高阻隔樹脂的阻隔性，又避免材料因脆性過高而難以加工。并且，加入高極性改性母粒后，通過引入氫鍵、高分子鏈纏繞等物理作用，分子間作用力增強層內密度和穩定性，阻隔性能提高顯著，同時保持一定的柔韌性。加入酸中和助劑能夠降低酸對材料的侵蝕，維持材料的機械強度和長期性能。
16、?作為優選，所述高阻隔樹脂包括乙烯-乙烯醇共聚物（evoh，乙烯含量控制在15-30wt%）和聚乙烯醇（pvoh，高水解度?99%+）中的一種或多種。
17、作為優選，力學過渡層所采用的樹脂體系的熔點為90-130℃，包括極性改性樹脂。
18、?作為優選，絕緣支撐層所采用的樹脂體系的熔點為140-180℃。按質量百分數計，樹脂體系包括90-95?wt?%的熔點為140-180℃、熔融指數為2-12?g/10min的樹脂。
19、?作為優選，按占該層樹脂體系的比例計，粘結封裝層還包括以下組分：輻照助交聯劑0.5-4?wt%、偶聯劑0.5-1?wt%、紫外吸收劑0.5-1?wt%、抗氧化劑0.2-0.4?wt%和極性基團接枝母粒4-40?wt%。
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【技術保護點】
1.一種一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，包括依次設置的粘結封裝層、光管理層、氣體阻隔層、力學過渡層和絕緣支撐層，經過一體化多層共擠得到封裝材料；氣體阻隔層采用的樹脂體系為高阻隔樹脂，其它各層采用的樹脂體系包括乙烯、醋酸乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯的均聚物和共聚物中的一種或多種；
2.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，氣體阻隔層還包括如下組分：紫外吸收劑0.5-5?wt?%，抗氧化劑0.5-2?wt?%，酸吸收助劑0.1-5wt%，增塑劑1-10wt%，潤滑劑0.5-3wt%和吸濕抑制劑0-8wt%。
3.根據權利要求2所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，所述高阻隔樹脂包括乙烯-乙烯醇共聚物和聚乙烯醇中的一種或多種；所述酸吸收助劑包括堿性填料，胺類化合物，含硫化合物和環氧化合物中的一種或多種。
4.根據權利要求2或3所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，所述增塑劑包括聚乙二醇；所述潤滑劑包括硬脂酸鋅，硬脂酸酰胺和硬脂酸鈣中的一種或多種。
5.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，
6.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，光管理層還包括如下組分：偶聯劑0.5-1?wt%，紫外吸收劑0.5-1?wt%，抗氧化劑0.2-0.4?wt%，光反射填料4-7?wt%和極性基團接枝母粒4-40?wt%。
7.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，力學過渡層還包括如下組分：輻照助交聯劑0.5-3?wt%，偶聯劑0.5-1?wt%，紫外吸收劑0.5-1?wt%，抗氧化劑0.2-0.4?wt%和加工助劑0.5-5?wt%。
8.根據權利要求5或7所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，所述輻照助交聯劑包括含多官能團的丙烯酸酯類化合物中的一種或多種。
9.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，絕緣支撐層還包括如下組分：紫外吸收劑0.8-1.5?wt%，抗氧化劑0.5-2?wt%和加工助劑0.5-3?wt%。
10.一種如權利要求1-9任一項所述一體化高阻隔封裝材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將各層的原料組分分別混合后，采用多層一體化熔融共擠，粘結封裝層的擠出溫度為180-200℃，光管理層的擠出溫度為190-220℃，氣體阻隔層的擠出溫度為180-220℃，力學過渡層的擠出溫度為180-220℃，絕緣支撐層的擠出溫度為200-230℃；擠出后流延冷卻，再依次經輻照預交聯和后處理，得到一體化高阻隔封裝材料。
...【技術特征摘要】
1.一種一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，包括依次設置的粘結封裝層、光管理層、氣體阻隔層、力學過渡層和絕緣支撐層，經過一體化多層共擠得到封裝材料；氣體阻隔層采用的樹脂體系為高阻隔樹脂，其它各層采用的樹脂體系包括乙烯、醋酸乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯的均聚物和共聚物中的一種或多種；
2.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，氣體阻隔層還包括如下組分：紫外吸收劑0.5-5?wt?%，抗氧化劑0.5-2?wt?%，酸吸收助劑0.1-5wt%，增塑劑1-10wt%，潤滑劑0.5-3wt%和吸濕抑制劑0-8wt%。
3.根據權利要求2所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，所述高阻隔樹脂包括乙烯-乙烯醇共聚物和聚乙烯醇中的一種或多種；所述酸吸收助劑包括堿性填料，胺類化合物，含硫化合物和環氧化合物中的一種或多種。
4.根據權利要求2或3所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，所述增塑劑包括聚乙二醇；所述潤滑劑包括硬脂酸鋅，硬脂酸酰胺和硬脂酸鈣中的一種或多種。
5.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料，其特征在于，按照占該層樹脂體系的比例計，粘結封裝層還包括如下組分：輻照助交聯劑0.5-4?wt%，偶聯劑0.5-1?wt%，紫外吸收劑0.5-1?wt%，抗氧化劑0.2-0.4?wt%和極性基團接枝母粒4-40?wt%。
6.?根據權利要求1所述一體化高阻隔封裝材料...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李陶，鐘文韜，朱春輝，張彪，周杰，王龍，
申請(專利權)人：浙江祥邦科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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