CN116496752B - 一种高韧性有机硅叠瓦导电胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性有机硅叠瓦导电胶及其制备方法，包括：乙烯基硅油1‑20wt％；含氢硅油1‑20wt％；有机硅液体硅橡胶5‑15wt％；导电粒子60‑80wt％；催化剂0.01‑2wt％；助剂其余；其中，所述有机硅液体硅橡胶的粘度为300,000‑450,000mPa.s，硬度为40‑60Shore A，拉伸强度大于7Mpa，断裂伸长率大于400％。本发明在有机硅叠瓦导电胶中创新性地引入有机硅液体硅橡胶作为补强和增韧基体，旨在优选最佳添加量和比例，使得导电胶具有优异的导电性能和粘接性能，同时兼有很好的韧性，能很好地解决了在组件生产过程中有机硅导电胶的断串问题，在叠瓦组件的制造中具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于叠瓦导电胶技术领域，尤其涉及一种高韧性有机硅叠瓦导电胶及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏组件进展十分快速，高效组件这一相对概念也在不断变化，叠瓦组件是一种新型的光伏封装技术。叠瓦技术将电池片栅线重新设计成可合理切割成小片的图形，使切割后每个小片的正负极按照叠瓦的设计工艺。再将每小片焊接制作成串，并且摒弃了传统的焊带串接电池结构，以导电胶材料将其焊接成串的技术，这样充分利用组件内的间隙，在相同的面积下，可以放置对于常规组件13％以上的电池片，并且由于此组件结构的优化，采用无焊带设计，较少了组件的线损，大幅度提高了组件的输出功率。由以上可以看出，导电胶是决定叠瓦组件可靠性的关键材料之一。
导电胶是一种固化后具有一定导电和导热性能的胶黏剂，它通常由基体树脂导电填料和助剂等组成，根据基本树脂的结构可将其分为丙烯酸体系、环氧体系和有机硅体系等，其中，有机硅体系固化快、耐老化性好，以及优异的可靠性和好的室温返修性，广泛应用于光伏太阳能中小组件中。由于叠瓦组件中电池片与电池片重叠部分需要用导电胶连接串联起来，因此要求导电胶具有良好的柔韧性、优异的粘结性能，然而，现今有机硅体系的导电胶由于导电填料的添加，导致其机械性能变差，尤其是韧性，从而使得其在叠瓦组件的生产过程中，常常会出现“断串”的现象，限制了在叠瓦光伏组件中的应用。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供了一种高韧性有机硅叠瓦导电胶及其制备方法，本发明在有机硅叠瓦导电胶中创新性地引入有机硅液体硅橡胶作为补强和增韧基体，旨在优选最佳添加量和比例，使得导电胶具有优异的导电性能和粘接性能，同时兼有很好的韧性，能很好地解决了在组件生产过程中有机硅导电胶的断串问题，在叠瓦组件的制造中具有很高的实用价值。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高韧性有机叠瓦导电胶，包括：乙烯基硅油1-20wt％；含氢硅油1-20wt％；有机硅液体硅橡胶5-15wt％；导电粒子60-80wt％；催化剂0.01-2wt％；助剂其余；
其中，所述有机硅液体硅橡胶的粘度为300,000-450,000mPa.s，硬度为40-60Shore A，拉伸强度大于7Mpa，断裂伸长率大于400％。
本发明一优选实施方式，所述乙烯基硅油中乙烯基的含量为0.05-1.5％，粘度为1000-50000cp。
本发明一优选实施方式，所述含氢硅油的粘度为10-100cp。
本发明一优选实施方式，所述导电粒子为银粉、铜粉或石墨粉。
本发明一优选实施方式，所述催化剂为铂金催化剂。
本发明一优选实施方式，所述助剂包括稀释剂1-15wt％；增粘剂0.1-5wt％；抑制剂0.01-2wt％。
本发明一优选实施方式，所述稀释剂为轻质白油；所述增粘剂为含硼增粘剂，所述含硼增粘剂的粘度小于200mPa·s，所述含硼增粘剂的折射率为1.48-1.50，所述含硼增粘剂中挥发份含量小于5％；所述抑制剂为3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种高韧性有机硅叠瓦导电胶的制备方法，包括以下步骤：
按照重量百分比，将乙烯基硅油、含氢硅油、液体硅橡胶和稀释剂加入搅拌釜中，搅拌均匀；然后将导电粒子加入搅拌釜底中，搅拌均匀；最后将增粘剂、抑制剂、催化剂加入到搅拌釜中，搅拌均匀；分装、冷冻保存。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明创新性地在叠瓦天阳能组件的有机硅导电胶创新性地引入有机硅液体硅橡胶作为补强和增韧基体，旨在选在添加比例在5-15wt％时，使得导电胶具有优异的导电性能和粘接性能，同时兼有很好的韧性，能很好地解决了在组件生产过程中有机硅导电胶的断串问题，在叠瓦组件的制造中具有很高的实用价值。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明提出的一种高韧性有机硅叠瓦导电胶及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1-3
一种高韧性有机叠瓦导电胶，包括：乙烯基硅油3.6-8.0wt％，含氢硅油3.0-7.6wt％；有机硅液体硅橡胶5-15wt％；导电粒子70wt％；催化剂0.3wt％；稀释剂6-7.0wt％；增粘剂2.0wt％；抑制剂0.1wt％。
其中乙烯基硅油购自润禾有机硅新材料有限公司，乙烯基硅油中乙烯基含量在0.05-1.5％之间，粘度为1000-50000cp。
含氢硅油购自润禾有机硅新材料有限公司的甲基氢硅油，含氢硅油的粘度为10-100cp。
导电粒子购自惠州腾辉导电材料的银粉。
稀释剂购自上海嘉荣贸易公司的轻质白油。
增粘剂为含硼增粘剂，为含硼甲基聚硅氧烷，本实施例中含硼增粘剂的粘度小于200mPa·s，含硼增粘剂的折射率为1.48～1.50，所述含硼增粘剂中挥发份含量小于5％，具体地，本实施例中的含硼增粘剂购自江西绿泰科技有限公司生产的牌号为Z-1501的增粘剂。
催化剂购自贝斯特公司的卡斯特催化剂，铂金含量为5000ppm；
抑制剂购自上海麦克林生化科技有限公司的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
在25-30℃条件下，按照配方称取相应的组分含量，首先将乙烯基硅油、含氢硅油、液体硅橡胶、稀释剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时，混合均匀；然后将配方量的导电粒子，加入搅拌釜底中，充分搅拌0.5小时，混合均匀；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得到高韧性的有机硅导电胶，然后分装到针管，于零下40℃保存。
按照上述方法制备的有机硅导电胶，所需原料按照表1称取
表1
| 组分含量(wt％) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 空白对比例1 | 对比例2 |
| 乙烯基硅油 | 8.0 | 6.6 | 3.6 | 13.3 | 3.0 |
| 含氢硅油 | 7.6 | 5.0 | 3.0 | 13.3 | 2.6 |
| 有机硅液体硅橡胶 | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 0 | 18.0 |
| 导电粒子 | 70.0 | 70.0 | 70.0 | 70.0 | 70.0 |
| 稀释剂 | 7.0 | 6.0 | 6.0 | 1.0 | 4.0 |
| 增粘剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 催化剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 抑制剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
以上对比例和各实施例制备完成后，将导电胶用于粘接电池片固化后，采用GT-TCS-2000标准测试断裂伸长率，测试体积电阻率和粘接力，结果如表2：
表2
从表2得到的结果看，对比例1、2分别与实施例1-3对比可说明，在有机硅导电胶中添加有机硅液体硅橡胶可增加断裂伸长率，提高韧性，有机硅液体硅橡胶添加量越多，断裂伸长率越大，但是在添加量在大于15wt％，为18wt％时(对比例2)，电阻率增大，电导率降低，粘结力降低，因此，有机硅橡胶的添加量优选在5-15wt％，可保证有机硅导电胶的导电性、粘接性和韧性达到最佳。
实施例4-6
虽然有机硅液体硅橡胶能够增加导电胶固化后的韧性，但是还需要与配方中其他组分配合或者协同作用，需要寻求最佳组合，从有机硅液体硅橡胶的粘度、硬度和机械强度入手，以实施例2组分中的质量占比为例，选取不同性能的有机硅液体硅橡胶，具体为Wacker的ELASTOSIL LR 3070/40，ELASTOSIL LR 3070/50和ELASTOSIL LR 3070/60，新安天玉有机硅有限公司的TYL-6B20/15，TYL-6B20/30，不同性能有机硅液体硅橡胶的主要性能参数如表3。考察不同性能的有机硅液体硅橡胶对最终合成的导电胶粘度，以及固化后的硬度、拉伸强度、断裂伸长率影响。
表3
将表3中不同性能的有机硅液体硅橡胶与其他组分按照上述的制备方法合成导电胶，所需原料具体参看表4：
表4
采用流变仪，ISO 3219，D＝101/s的测试方法，对合成后的导电胶测试粘度，并将导电胶用于粘接电池片固化后测试粘接力、断裂伸长率和体积电阻率。测试结果如表5所示。
表5
从表5的结果看，实施例4-6和对比例3-4的体积电阻率、粘接力的差别不大，但是断裂伸长率差别较大，对比例3和4的断裂伸长率相对实施例4-6的低很多。
综上，为达到较佳的导电胶组合，选用粘度为300,000-450,000mPa.s、硬度为40-60Shore A、拉伸强度大于7Mpa、断裂伸长率大于400％的有机硅液体硅橡胶，并且有机硅液体硅橡胶的质量百分比为5-15wt％时，与其他组分相互配合得到的导电胶，具有较优的韧性、导电性、粘接力。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，包括：乙烯基硅油1-20wt％；含氢硅油1-20wt％；有机硅液体硅橡胶5-15wt％；导电粒子60-80wt％；催化剂0.01-2wt％；助剂其余；
其中，所述有机硅液体硅橡胶的粘度为300,000-450,000mPa.s，硬度为40-60Shore A，拉伸强度大于7Mpa，断裂伸长率大于400％。
2.根据权利要求1所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述乙烯基硅油中乙烯基的含量为0.05-1.5％，粘度为1000-50000cp。
3.根据权利要求1所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述含氢硅油的粘度为10-100cp。
4.根据权利要求1所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述导电粒子为银粉、铜粉或石墨粉。
5.根据权利要求1所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述催化剂为铂金催化剂。
6.根据权利要求1所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述助剂包括稀释剂1-15wt％；增粘剂0.1-5wt％；抑制剂0.01-2wt％。
7.根据权利要求6所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶，其特征在于，所述稀释剂为轻质白油；所述增粘剂为含硼增粘剂，所述含硼增粘剂的粘度小于200mPa·s，所述含硼增粘剂的折射率为1.48-1.50，所述含硼增粘剂中挥发份含量小于5％；所述抑制剂为3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
8.一种如权利要求6或7所述的高韧性有机硅叠瓦导电胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量百分比，将乙烯基硅油、含氢硅油、液体硅橡胶和稀释剂加入搅拌釜中，搅拌均匀；然后将导电粒子加入搅拌釜底中，搅拌均匀；最后将增粘剂、抑制剂、催化剂加入到搅拌釜中，搅拌均匀；分装、冷冻保存。
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