一种太阳能封装材料用耐水解抗PID的EVA胶膜及其制备方法与流程

本发明涉及光伏材料领域，具体涉及一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、2013年以来，随着国内外前期投资的光伏电站的陆续并网发电并运行一段时间后，国内外电站的质量问题大规模出现。许多电站爆发出了蜗牛纹、电势诱导衰减(potentialinduceddegradation，pid)等的品质问题。一些国内电站由于使用了劣质的eva(ethylenevinylacetate，乙烯-乙酸乙烯共聚物)胶膜，导致电站在运行一年左右就发现了高达60％的衰减。

2、pid的形成机理与eva的水解和玻璃中的钠离子有很密切的关系。当水气通过封边的硅胶或背板进入组件内部后，eva中的酯键遇水分解，产生可以自由移动的醋酸。醋酸和玻璃表面析出的碱反应后，产生可以自由移动的钠离子。这些钠离子在外加电场的作用下向电池片表面移动而形成漏电流。在漏电流的作用下，带正电的载流子穿过玻璃，通过边框流向地面，使得负电荷在电池片表面堆积，吸引光电载流子(空穴)流向n型硅的表面聚集起来，而不是像正常状态下一样流向正极(p极)。从而出现了因表面极化而引起的输出功率衰减的pid效应。

3、目前从封装材料来解决pid的主要依据是减少eva材料的水解和增加eva本身的绝缘电阻。因而多采用降低eva胶膜中va(vinylacetate，乙酸乙烯)含量，或适当改变配方，增加体积电阻率，从而阻碍钠离子的迁移，延缓pid衰减。

4、cn105820764a公开了一种具有抗pid性能的光伏封装用eva复合胶膜，通过选用va含量为20％～26％的eva树脂，配合其他添加剂，使得胶膜具有抗pid作用。降低va含量，固然可以缓解pid衰减，但却使得材料极性降低、剥离强度变差，交联程度降低，从而增加了eva胶膜的使用风险。

5、cn103756578a公开了一种氟化合物改性的eva封装胶膜，具有良好的抗水解性以及绝缘性，达到了抗pid的目的，然而通过增加其绝缘性，即增加eva胶膜的体积电阻率，虽然短期内可以很好的控制pid，但从长期来看存在着失效的隐患。因为eva胶膜在使用过程中会发生老化和降解，体积电阻率会随着时间而降低，从而导致抗pid作用失效。

6、因此，在本领域中，期望开发一种有效的助剂及配方，用于改性eva封装胶膜，以此来提高eva封装胶膜的耐老化以及抗pid性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中光伏封装eva胶膜因在室外环境中长期使用，受光、热、氧老化产生游离乙酸以及导致pid的问题，本发明公开了一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜，通过结合碳化二亚胺的抗水解性，碳化二亚胺、有机碱性结构、稀土离子的缚酸性以及多羟基结构的钠离子捕捉特性，得到的太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜能够在具有优异的耐水解、乙酸吸附性、抗pid的同时，还具有优异的力学性能。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜，包括以下重量份数的原料：

4、eva树脂100份；

5、交联剂0.8-1.2份；

6、助交联剂1.0-1.5份；

7、耐水解抗pid剂2.0-4.0份；

8、抗氧剂0.1-0.2份；

9、光稳定剂0.1-0.15份；

10、偶联剂0.3-0.5份。

11、可选地，所述耐水解抗pid助剂按照如下方法制备：

12、s11：将烯类单体在引发剂的作用下进行聚合反应，得到中间产物i；

13、s12：将3,4-二氨基噻吩与三光气进行缩合反应，得到中间产物ii；

14、s13：将中间产物ii与二异氰酸酯在催化剂的作用下进行聚合反应，得到中间产物iii；

15、s14：将中间产物i与中间产物iii进行缩合反应，得到中间产物iv；

16、s15：将中间产物iv与稀土离子进行配位反应，得到目标产物，即耐水解抗pid助剂。

17、可选地，所述助交联剂为烯丙基类和/或丙烯酰氧基类。

18、可选地，所述烯类单体为氨基烯类、羟基烯类、(甲基)丙烯酸酯的混合物。

19、可选地，所述氨基烯类为烯基胺与烯基酰胺按摩尔比(2.0-3.0):1混合；所述羟基烯类为烯醇或/和羟基丙烯酸酯；所述氨基烯类、羟基烯类、(甲基)丙烯酸酯的用量比为(2.0-4.0)mol：(4.0-6.0)mol：2.0mol。

20、可选地，所述3,4-二氨基噻吩与三光气的用量比为3.0mol：2.0mol。

21、可选地，所述中间产物ii与二异氰酸酯的用量比为(4.0-7.0)mol：(3.0-6.0)mol；所述中间产物iii的平均聚合度为8-15。

22、可选地，所述中间产物i与中间产物iii的用量比按氨基与异氰酸酯基团的摩尔比1：(0.5-1)混合。

23、可选地，所述中间产物iv与稀土离子的用量比为10g：(2.0-4.0)g。

24、本发明的另一目的在于提供一种如上所述的太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜的制备方法，包括如下步骤：

25、s21：混料：向混料机中按配方比例加入原料，混合搅拌，获得混合原料；

26、s22：挤出：将s21中的混合原料置于挤出机中，熔融共混、挤出、流延、冷却；

27、s23：成膜：经测厚、压边、定型，再经切边，收卷，即得所述太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜。

28、本发明的有益效果：

29、(1)本发明提供了一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜，配方体系中含有自制的耐水解抗pid助剂为大分子结构；其主链为碳链、侧基为氨基、羟基、酯基、酰胺基、碳化二亚胺结构等，并经稀土离子配位交联形成。首先、酯基、酰胺基等基团可作为交联点与稀土离子配合，形成稀土离子为中心的有机大分子微交联配合物结构；第二、碳化二亚胺可与水以及断链生成的羧基反应，阻止水解地加剧，具有优异的抗水解性；第三、羟基侧基的存在有助于抑制水解地正向进行，具有进一步抑制水解的作用；第四、氨基、酰胺基等作为有机碱，可对eva分解产生的游离乙酸进行酸碱中和反应，快速响应除去游离酸结构；第五、作为结构中心的稀土离子的轨道可吸附eva分解过程中产生的游离乙酸，对eva的分解起抑制作用；第六、酯基可促进助剂在eva中va段的分散与相容，可就近除去游离酸；第七、多羟基结构还具有优良的钠离子捕捉功能，具有优异的抗pid性。

30、(2)本发明提供了一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜，配方体系中自制的耐水解抗pid助剂，还含有噻吩结构与稀土离子。噻吩环中的c-s键，可形成活性自由基捕捉乙烯基分解生成的自由基，可终止分子链的降解，抑制变色。而稀土离子可吸收230-320mm的紫外线，并可减缓老化，提高耐候性，具有光稳定性；并且在吸收紫外线后，进行电子轨道能级跃迁，释放可见光，进而提高光电转换效率。该助剂具有优良的辅助抗氧化光稳定效果。

31、(3)本发明提供了一种太阳能封装材料用耐水解抗pid的eva胶膜的制备方法，配方体系中耐水解抗pid助剂的制备均采用常见原料，来源广泛，且耐水解抗pid助剂与其他助剂如抗氧剂、交联剂等协同作用，具有优异的抗pid效果，对于本发明产品实现工业化，可操作性强，具有现实意义。