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太阳能光伏组件专用高分子膜材料的开发

发布时间: 2019-05-08

来源: 科创中国_资源共享平台

基本信息

合作方式:
成果类型: 新技术
行业领域:
数字创意产业
成果介绍
太阳能光伏组件专用高分子膜材料的开发项目括针对光伏组件专用高分子膜材料的共性问题,从组件的封装胶膜和含氟复合背膜入手,采用无机纳米粒子改性和亚克力表面改性等方法改善太阳能光伏组件专用高分子膜材料的性能。 项目的创新主要为技术创新,主要体现在: 1. 首次研究光引发固化EVA封装材料的机理,形成快速固化封装材料的制备技术。简单地通过交联固化剂选择提高固化体系的活性,会造成封装胶膜储存性能的下降。光引发能使封装胶膜迅速发生交联反应,并且能耗仅为热固化的五分之一,虽然国内有关于光引发固化EVA的报道,但光引发固化用于光伏组件用EVA封装材料目前还未见报导,尚未形成理论和产业化。本项目在不影响EVA胶膜储存性能的前提下,通过光引发固化技术的引入,解决封装胶膜储存性能和快速固化之间的矛盾,只需要在100℃的温度下预层压35分钟后紫外光辐照3分钟即可。每块组件采用EVA封装的生产时间仅为热交联体系的1/3,温度为热交联体系的2/3,对降低生产能耗具有重大意义。 2. 首次研究工艺控制过程对EVA封装材料和含氟背膜材料耐老化性能的影响,形成光伏组件用高分子膜材料的耐老化控制技术。与常规老化研究不同,本项目不局限于对耐老化体系的选择和优化,重点研究膜材料耐老化体系的加工方式、混料方式等工艺过程对其耐老化性能的影响,形成光伏组件用高分子膜材料的耐老化控制技术。除此之外,合成新型高效紫外光吸收剂并应用于封装材料的耐老化体系,进一步提升项目产品的耐老化性能。封装材料耐老化性能的提高有利于提升光伏组件工作寿命,降低发电成本,推动光伏产业的发展和相关产品的普及。 3. 研发新型含氟复合背膜材料。PVDF树脂较其他含氟树脂具有更加优良的耐候性和加工适应性,以高性能的PVDF树脂作为与背膜材料的主体结构,针对目前背板存在的层间脱层、阻隔性差的缺点进行改性研究。通过对PET用热熔胶层的制备改善层间剥离强度及提升与EVA封装材料的粘结强度。并结合工艺设计在背板结构中引入铝膜以提高背板的水汽阻隔性能,极大地提高了对组件的持久保护。 4. 首次对封装材料的排气机理进行深入研究,形成光伏组件专用高分子膜材料的排气速率控制技术。目前国内尚未有关于通过提高光伏组件专用高分子膜材料性能来改善光伏组件外部质量缺陷的报道,更未有对其排气机理的研究。本项目在国内首次针对光伏组件在层压过程中常出现的外部质量缺陷,对高分子膜材料的排气机理进行深入研究,提高其排气速率,形成光伏组件专用高分子膜材料的排气速率控制技术,从而有效降低组件外部质量缺陷出现的概率,降低下游组件生产企业的生产风险。 5. 纳米二氧化硅和氧化锌负载的固化体系改善了EVA封装胶膜和背膜材料的抗老化导热性能。当纳米氧化锌的填充量为5.0 wt%时,EVA封装胶膜的导热系数提高至0.3045 W/m*k。同时,纳米氧化锌负载技术改善了EVA封装胶膜的固化性能,使EVA的固化活化能由133.0 KJ/mol下降为128.9 KJ/mol。另外,纳米氧化锌改善了胶膜的抗老化、粘结和电绝缘性能。1000 h加速老化实验后,胶膜的黄变指数仅为0.93。同时其粘结强度提高了226%,达到46.39 N/mm;体积电阻率达到2.35 ×1016 Ω.cm。纳米二氧化硅负载固化剂技术使得EVA树脂的固化活化能由133.0 KJ/mol下降为128.0 KJ/mol,同时减少了固化剂TBEC的用量。同时,封装胶膜的整体性能评估显示,纳米二氧化硅填充量小于2 wt% 时,其导热系数最大增大至0.259 W/m*k;其粘结强度达到27.59 N/mm,这相较空白样品提高了94%;1000 h加速老化实验后EVA封装胶膜的黄变指数为1.22,完全满足光伏组件封装胶膜和背膜材料的使用要求。 6. 率先研究太阳能光伏组件分离、回收和再利用技术。废弃光伏组件的回收在不远的将来会成为一个重要的问题。本项目前瞻性地率先研究晶体硅电池和金属部件与高分子膜材料的分离技术,研究了一种光可逆交联型EVOHgHMC封装胶膜和一种热可逆交联型EVOHgFA/BME封装胶膜,并形成了EVA封装胶膜的光/热可逆制备技术。这对建立光伏组件的可循环利用,达到节能减排的目的,具有重大的意义。 项目形成新产品3项;相关技术申请专利9项,其中发明专利5项,获授权专利7项,其中发明专利3项;项目发表论文8篇,完成1项企业技术标准和参与1项行业技术标准制定。 项目成果产品EVA封装胶膜和背板产品由于其优异的性能目前已在光伏领域广泛应用,其主要用于光伏组件的封装,为光伏组件提供力学、持久稳定保护。公司已与行业内有代表性的组件企业,如:常州天合、海南英利、常州亿晶、赛维LDK、东莞南玻等建立合作关系,项目产品也得到推广和广泛应用,累计实现销售11841万元,显示出了良好的经济效益。2014年光伏组件封装材料的市场空间已达到100亿,项目产品的高性能化和功能化将使产品具有广阔的市场前景。
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