一种紫外截止型POE光伏封装胶膜的制备与性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.001

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (4): 1-7.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.001

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一种紫外截止型POE光伏封装胶膜的制备与性能研究

何和智(), 熊华威, 赖文

华南理工大学机械与汽车工程学院，聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室，广州 510000

收稿日期:2024-12-23 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-23
作者简介:何和智（1963-），博士，教授，从事高分子材料成型加工理论及设备的研究，pmhzhe@scut.edu.cn

Preparation and properties of an ultraviolet cut⁃off POE photovoltaic encapsulation film

HE Hezhi(), XIONG Huawei, LAI Wen

Guangdong Key Laboratory of Advanced Polymer Manufacturing Technology and Equipment，Key Laboratory of Polymer Molding and Processing Engineering of Ministry of Education，School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510000，China

Received:2024-12-23 Online:2025-04-26 Published:2025-04-23

摘要/Abstract

摘要：

本研究采用氢化烃类树脂（H⁃HCR）与聚烯烃弹性体（POE）熔融共混，并添加过氧化二异丙苯（DCP）与3，5⁃二叔丁基⁃4⁃羟基苯甲酸十六酯（UV2908）作为交联剂和紫外吸收剂，制备一种高体积电阻的紫外截止型光伏封装胶膜。随着H⁃HCR含量的增加，POE胶膜在紫外光区（250~380 nm）的透光率明显降低，同时其在可见光/近红外区（380~1 100 nm）具有较高透光率，而UV2908在250~292 nm范围有较强的紫外截止性能，两者能够协同阻挡紫外线进入光伏组件，从而制备出高紫外截止功能的光伏胶膜。同时复合材料的力学性能和体积电阻率均有明显增强，体积电阻率在H⁃HCR含量为15 %（质量分数，下同）的组分中到达最高值。当POE/H⁃HCR/DCP/UV2908共混物的配比为85/15/1.5/0.2时，复合材料在可见光/近红外区的平均透过率和紫外截止波长为91.6 %和284 nm，而拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率分别能达到20.1 MPa、904 %和5.9×10¹⁵ Ω·cm，该复合材料既具有较好的体积电阻和力学性能，又具有优异的紫外截止性能。

关键词: 光伏胶膜, 高透光率, 紫外截止, 体积电阻率, 复合材料

Abstract:

In this study， hydrogenated hydrocarbon resin （H⁃HCR） was melt blended with POE using dicumyl peroxide （DCP） as a crosslinking agent and hexadecyl 3，5⁃di⁃tert⁃butyl⁃4⁃hydroxy⁃benzoate （UV2908） as a UV absorbers for fabricating a UV cut⁃off PV encapsulation film with high volume resistance. The transmittance of the blending films in the UV region （250~380 nm） was significantly reduced with an increase in the H⁃HCR content， and its high transmittance in the visible/near⁃infrared region of 380~1 100 nm was maintained. Meanwhile， UV2908 exhibited excellent UV cut⁃off performance in the range of 250~292 nm. The two components could generate a synergistic effect to prevent UV from entering PV modules， resulting in the formation of a PV encapsulation film with a high UV cut⁃off function. Meanwhile， the mechanical properties and volume resistivity of the blending films were significantly enhanced， and their volume resistivity reached the highest value at an H⁃HCR content of 15 wt%. When the POE/H⁃HCR/DCP/UV2908 mass ratio was 85/15/1.5/0.2， the average transmittance and UV cut⁃off wavelength of the blending films in the visible/near⁃infrared region are 91.6 % and 284 nm， respectively. Their tensile strength， elongation at break and volume resistivity reached 20.1 MPa， 904 % and 5.9×10¹⁵ Ω·cm， respectively. The blending materials demonstrated not only good volume resistivity and mechanical properties but also excellent UV cut⁃off performance.

Key words: photovoltaic encapsulant, high transmittance, ultraviolet cut-off, volume resistivity, composite material

中图分类号:

TQ334.2

何和智, 熊华威, 赖文. 一种紫外截止型POE光伏封装胶膜的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 1-7.

HE Hezhi, XIONG Huawei, LAI Wen. Preparation and properties of an ultraviolet cut⁃off POE photovoltaic encapsulation film[J]. China Plastics, 2025, 39(4): 1-7.

图/表 9

样品	POE含量/%	DCP含量/%	H⁃HCR含量/%	UV2908含量/%
POE	100	1	-	-
POE⁃5	100	1	5	-
POE⁃10	100	1	10	-
POE⁃15	100	1	15	-
POE⁃2uv	100	1	-	0.2
POE⁃4uv	100	1	-	0.4
POE⁃6uv	100	1	-	0.6
POE⁃5/uv	100	1	5	0.2
POE⁃10/uv	100	1	10	0.2
POE⁃15/uv	100	1	15	0.2

表1 所有样品的组成成分

Tab.1 Components of all samples

图1 所研究的过氧化物交联POE共混物的温升流变曲线与不同固化温度下的等温流变曲线

Fig.1 Temperature⁃rise rheological curves and isothermal rheological curves at different curing temperatures of the investigated peroxide⁃crosslinking POE blends

图2 POE 共混物胶膜的 UV/VIS/NIR 透射光谱曲线

Fig.2 UV/VIS/NIR transmission spectra of POE blends encapsulant

样品	m₀/g	m₁/g	m₂/g	交联度/%
POE	0.478	3.545	3.498	90.02
POE⁃5	0.478 13	4.145 55	4.072 19	84.66
POE⁃10	0.549 33	3.370 87	3.261 59	80.11
POE⁃15	0.491 54	4.014 73	3.891 75	74.98

表 2 已交联的POE/DCP和POE/H⁃HCR/DCP 共混物的交联度

Tab.2 Crosslinking degree for the crosslinked POE/DCP and POE/H⁃HCR/DCP blends

图3 不同H⁃HCR含量下POE/H⁃HCR/DCP/UV2908共混物的体积电阻

Fig.3 Volume resistance of POE/H⁃HCR/DCP/UV2908 blends with different H⁃HCR content

图4 交联后 POE/DCP/UV2908 和 POE/H⁃HCR/DCP/UV2908 共混物的应力⁃应变曲线与断裂伸长率和拉伸强度

Fig.4 Stress⁃strain curve and tensile strength and elongation at break of POE/DCP/UV2908 and POE/H⁃HCR/DCP/UV2908 blends after crosslinking

图5 不同H⁃HCR含量的POE/H⁃HCR/DCP共混物的DSC一次升温曲线与DMA曲线

Fig.5 The first heating DSC curves and DMA curves of POE/H⁃HCR/DCP blends with different H⁃HCR content

样品	T_g/℃	T_m/℃
POE	-37.4	44.2	65.4
H⁃HCR	—	91.4	—
POE⁃5	-33.1	44.5	65.9
POE⁃10	-28.1	44.8	66.2
POE⁃15	-25.8	45.2	66.7

表3 POE/DCP与H⁃HCR及其共混物交联后的热学性能

Tab.3 Thermal properties of POE/DCP， H⁃HCR and their blends after crosslinking

图6 纯POE和POE/H⁃HCR/DCP共混物的FTIR谱图

Fig.6 FTIR spectra of neat POE and POE/H⁃HCR/DCP Blends

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