摘要:聚烯烃胶膜是一种新型的光伏组件封装材料， 相对于传统的ＥＶＡ胶膜具有很多优点，本文对聚烯烃胶膜的交联体系进行了深入研究。通过硫化曲线，分析对比了三种常用的过氧化物交联剂的交联效率，评价了助交联剂在聚烯烃胶膜中的应用效果，通过红外光谱表征了聚烯烃胶膜中交联剂和助交联剂，最后详细研究聚烯烃材料的熔指和辛烯含量与交联速度、交联密度的关系，为有效提高聚烯烃胶膜的交联密度奠定了基础。 1 引言 1980年以前，聚乙烯缩丁醛（ＰＶＢ）和有机硅材料 是太阳能电池组件上应用最为广泛的密封材料［１］，但是这些材料的价格昂贵且性能却不理想。自１９８１年乙烯醋酸乙烯酯（ＥＶＡ）封装胶膜问世以来，以其低廉的价格和相对可靠的质量赢得了市场［２］，一直以来牢牢占据着太阳能封装材料的头把交椅。２０１０年６月，大日本印刷株式会社（ＤＮＰ）推出了一种用于太阳能电池的聚烯烃封装材料；年底陶氏化学推出了ＥＮＬＩＧＨＴ系列聚烯烃封装胶膜并实现了批量供货；后来３Ｍ、三菱化学、三井化学、ＬＧ化学等国际化工巨头相继推出此类产品。 聚烯烃封装材料相对于ＥＶＡ材料具有一些优势，其中最大的优势就是低水汽透过率和高体积电阻率，这保证了组件在高温高湿环境下运行的安全性，ＭｉｋｅＷ．Ｒｏｗｅｌｌ等人通过实验证明了聚烯烃封装胶膜能够杜绝潜在诱导衰减（ＰＩＤ）现象的产生［３］，同时组件老化过程中不产生醋酸，不会对组件的电极和导线产生腐蚀；另外一个优势是长久的耐老化性，双八五湿热老化１００００ｈ后，聚烯烃作为封装材料的组件的发电效率仍能保持在９０％以上，而使用传统ＥＶＡ胶膜的组件在老化进行到２０００ｈ后，发电效率就开始快速下降。 目前，市场上有２种不同技术的聚烯烃封装材料，一种是以陶氏化学ＥＮＬＩＧＨＴ系列为代表的聚烯烃封装材料，该材料中不含交联剂，通过组合使用功能性聚合物使材料的耐热性和粘结性能达到使用要求；另一种是以３Ｍ公司和三井化学为代表的交联型聚烯烃封装材料，该材料中一般含有过氧化物交联剂和增粘剂，在技术上与ＥＶＡ胶膜有相似之处。对于国内封装材料生产厂家来说，显然第２种聚烯烃封装材料在技术难度和生产工艺上都更容易接受。 2 聚烯烃的交联机理 乙烯－辛烯共聚物（ＰＯＥ）具有低水汽透过率、 高绝缘强度、优异的韧性和和良好的加工性，可以通过过氧化物、硅烷和辐射使其交联［４］，一般用于交联型聚烯烃封装胶膜的制作，其交联机理如图１所示［５］。
图１ＰＯＥ的过氧化物交联反应 当温度达到过氧化物分解温度时，过氧化物就会分解产生２个自由基（图１（ａ）），新产生的自由基就会攻击ＰＯＥ的分子链段，产生大分子自由基（图１（ｂ）），进一步２个大分子自由基之间将会产生交联（图１（ｃ））。在图１（ｄ）中标注了三处可能发生提氢反应的位置，其中位置１处的氢在叔碳原子上，非常的不稳定，是活性交联点，同时也是最容易发生链段剪切的位置，位置２和位置３处发生提氢反应的可能性相当。 3 实验 ３．１ 实验材料 乙烯－辛烯共聚物（ＰＯＥ）由ＤＯＷ化学公司提 供，其型号及主要物性指标见表１。交联剂有由ＡＫＥＭＡ提供的过氧化２－乙基己基碳酸叔丁酯（ＴＢＥＣ），该交联剂在ＥＶＡ胶膜中大量使用，对胶 膜的老化黄变影响较小；以及ＡＫＥＭＡ提供的２，５－二甲基－２，５－双－（叔丁基过氧）己烷（ＬＵＰＥＲＯＸ１０１）和１，１－双（叔丁基过氧基）－３，３，５－三甲基环己烷（ＬＵＰＥＲＯＸ２３１）。交联助剂由华星（宿迁）化学有限公司提供的三烯丙基异氰脲酸酯（ＴＡＩＣ），偶联剂由道康宁提供的甲基丙烯酰氧基官能团硅烷（Ｚ－６０３０）。 |
