導(dǎo)電膠組合物和膠帶及其在太陽(yáng)能電池組件中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電膠組合物、由其制備的導(dǎo)電膠帶（包括膠膜），以及所述組合 物、膠帶在制備太陽(yáng)能電池組件中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏市場(chǎng)目前以晶體硅為主要材料，晶體硅電池的互聯(lián)一般使用焊接的方法。而 導(dǎo)電膠代替焊接是一種減少電池片隱裂和減少制造成本的有效方法。導(dǎo)電膠被廣泛應(yīng)用 于電子產(chǎn)品中元件的互聯(lián)中。導(dǎo)電膠的技術(shù)也被移植到晶體硅太陽(yáng)能電池的互聯(lián)應(yīng)用中。 目前常見(jiàn)的類(lèi)似產(chǎn)品多是以單組分環(huán)氧樹(shù)脂為主體，這些產(chǎn)品基本上都需低溫冷凍保存 (<5°C)，且保存時(shí)間一般不超過(guò)6個(gè)月。同時(shí)使用的過(guò)程中需要加熱加壓?？紤]到工序 的便捷性和耗能的經(jīng)濟(jì)性，電子行業(yè)對(duì)室溫儲(chǔ)存和低溫低壓導(dǎo)電膠有較大的需求。尤其是 在太陽(yáng)能電池片的互聯(lián)的應(yīng)用中，電池片非常薄，十分容易碎裂，對(duì)膠的貼敷過(guò)程中的溫度 和壓力都比較敏感。過(guò)高的溫度和壓力都會(huì)加劇裂片的現(xiàn)象。另外一方面，隨著光伏行業(yè) 降低成本的壓力日益增大，使用更薄的硅片將會(huì)是市場(chǎng)趨勢(shì)，而上游的硅片切片技術(shù)也越 來(lái)越成熟，可以處理越來(lái)越薄的硅片。如果能有效控制組件制造技術(shù)中電池片裂片的問(wèn)題， 將有助于降低成本。而如前所述，電池片對(duì)膠的貼敷過(guò)程中的溫度和壓力都比較敏感。過(guò) 高的溫度和壓力都會(huì)加劇裂片的現(xiàn)象。因此，如果能降低膠的貼敷過(guò)程中的壓力和/或溫 度，將有助于減少電池片裂片的出現(xiàn)概率。
[0003] 聚丙烯酸酯類(lèi)壓敏膠是用途非常廣泛的一類(lèi)膠制品。工業(yè)上常用的壓敏膠通常由 丙烯酸異辛酯（IOA)或丙烯酸2-乙基己基酯（2-EHA)等單體通過(guò)共聚而成。這類(lèi)壓敏膠 對(duì)大部分粘接表面都有比較理想的剝離強(qiáng)度，故而粘接效率極高。但壓敏膠帶的一個(gè)致命 缺點(diǎn)是其粘接強(qiáng)度較弱（剪切強(qiáng)度一般不超過(guò)IMPa)，故而不適合小面積粘接。同時(shí)，聚丙 烯酸酯壓敏膠通常都不具備很好的耐溫性。在高溫下（如高于125°C )這類(lèi)壓敏膠會(huì)緩慢 降解從而導(dǎo)致其強(qiáng)度下降。
[0004] 聚苯并噁嗪樹(shù)脂是一類(lèi)新型酚醛樹(shù)脂，克服了傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂在成形固化過(guò)程中釋 放小分子的缺點(diǎn)，在制備高性能材料方面已引起研究者的廣泛關(guān)注。但是聚苯并噁嗪也有 一些缺點(diǎn)影響其大量使用，例如脆性大、固化溫度高、難以成膜等。
[0005] 另外，光伏行業(yè)目前已經(jīng)成為世界上消耗貴金屬銀的最大產(chǎn)業(yè)。技術(shù)人員目前已 經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多解決方案來(lái)減少組件中銀的使用。銀漿在電池片中起到兩個(gè)作用，第一是與 硅材料的導(dǎo)通；第二是為與焊帶的焊接保證良好的可焊接性能。因此，在使用導(dǎo)電膠粘接代 替焊接的情況下，導(dǎo)電膠對(duì)電池表面需要有足夠的粘接力，保證焊帶和很少銀漿使用量的 太陽(yáng)能電池電極的導(dǎo)電能力長(zhǎng)期可靠，從而降低太陽(yáng)能組件制造成本。
[0006] 因此，需要提供一種可應(yīng)用于太陽(yáng)能組件的導(dǎo)電膠帶或膠膜，其使得在制備太陽(yáng) 能組件時(shí)可以應(yīng)用較低的貼敷壓力，使用較低的層壓溫度和經(jīng)歷較短的層壓時(shí)間，這將有 助于減少電池片碎裂并避免使用大量的銀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種能夠在低溫下長(zhǎng)期儲(chǔ)存、在低溫低壓下操作同時(shí)實(shí)現(xiàn)足夠粘 接強(qiáng)度的具有良好導(dǎo)電性的導(dǎo)電膠帶或膠膜。由于本發(fā)明的導(dǎo)電膠帶或膠膜使得在制備 太陽(yáng)能組件時(shí)可以應(yīng)用較低的貼敷壓力（一般低于IMPa，優(yōu)選小于0.6MPa，更優(yōu)選不大于 0.4MPa)，無(wú)需使用專(zhuān)門(mén)設(shè)備，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。更重要的是，如前所述，生產(chǎn)過(guò)程中貼 敷壓力較低能夠有效降低太陽(yáng)能電池片裂片的概率，從而可以顯著地降低成本。
[0008] 本發(fā)明的導(dǎo)電膠組合物，按組合物總重量為100重量％計(jì)，包含：
[0009] a) 10-70重量％的反應(yīng)型聚（甲基）丙烯酸酯組分，其中包含，以組分a)的整體 計(jì)，
[0010] al) 50-99重量％的（甲基）丙烯酸酯，和
[0011] a2) 1-20重量％的含有環(huán)氧官能團(tuán)的（甲基）丙烯酸烷基酯；
[0012] b) 5-50重量％的苯并噁嗪組分，其具有下式：
[0014] 其中
[0015] X選自單鍵、C「C6亞烷基、C3-C1。亞環(huán)烷基、
-C (0)-S-、-S (0)-或-S (0) 2-，
[0016] R1和R2相同或不同，獨(dú)立地選自氫、C1-C 6烷基或C5-C14芳基，
[0017] R4選自氫、鹵素或C1-C6^基；
[0018] c) 1-80重量％的包含低熔點(diǎn)合金的導(dǎo)電材料，其中所述低熔點(diǎn)合金的熔點(diǎn)低于 250°C，優(yōu)選低于200°C，更優(yōu)選低于160°C。
[0019] 本發(fā)明的另一方面涉及由上述導(dǎo)電膠組合物制備的導(dǎo)電膠帶或膠膜，包括導(dǎo)電膠 組合物以及離型紙或金屬箔。
[0020] 本發(fā)明的再一方面涉及上述導(dǎo)電膠組合物在太陽(yáng)能組件中的應(yīng)用。
[0021] 相比于現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)氧樹(shù)脂為主體的膠組合物，本發(fā)明采用聚丙烯酸酯結(jié)合苯并 噁嗪的導(dǎo)電膠組合物具有良好的初粘性，在低壓下粘接迅速，具有良好的電學(xué)性能和穩(wěn)定 性。在應(yīng)用于太陽(yáng)能組件中的電池片粘接時(shí)，可以應(yīng)用較低的貼敷壓力（一般低于IMPaJt 選小于0. 6MPa，更優(yōu)選不大于0. 4MPa)，使用較低的層壓溫度和經(jīng)歷較短的層壓時(shí)間，減少 電池片碎裂并避免使用大量的銀，從而可以顯著地降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的導(dǎo)電膠膜10的示意圖，包括由本發(fā)明的導(dǎo)電膠組合物制成的導(dǎo)電 膜12以及作為基材的離型膜13,其中導(dǎo)電膜12包含低熔點(diǎn)合金顆粒11。
[0023] 圖2是本發(fā)明的導(dǎo)電膠帶20的示意圖，包括由本發(fā)明的導(dǎo)電膠組合物制成的導(dǎo)電 膜22以及作為基材的金屬箔23,其中導(dǎo)電膜22包含低熔點(diǎn)合金顆粒21。
[0024] 圖3示出了采用本發(fā)明的包含低熔點(diǎn)合金顆粒31的導(dǎo)電膠組合物32在太陽(yáng)能電 池應(yīng)用中將焊帶35和電池電極36粘接在一起的實(shí)施方案。
[0025] 圖4示出了圖3的導(dǎo)電膠42在太陽(yáng)能電池互聯(lián)中代替焊接使用的實(shí)施方案。
[0026] 圖5示出了使用了圖4的導(dǎo)電膠膜/膠帶的太陽(yáng)能組件。
【具體實(shí)施方式】
[0027] i.定義
[0028] 本文中使用的"結(jié)構(gòu)膠"是指剪切強(qiáng)度大于1000 psi (IMPa約等于145psi)的膠。
[0029] 本文中使用的"結(jié)構(gòu)強(qiáng)度"是指剪切強(qiáng)度大于1000 psi。
[0030] 本文中使用的"半結(jié)構(gòu)強(qiáng)度"是指剪切強(qiáng)度大于IOOpsi但不大于1000 psi。
[0031] 本發(fā)明所描述的"（半）結(jié)構(gòu)膠"在固化時(shí)也可以是半固化的（即不完全固化）， 但是即使不完全固化，也已經(jīng)能夠達(dá)到半結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（即半結(jié)構(gòu)膠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度），完全能滿(mǎn)足 使用。這種沒(méi)有完全固化的半結(jié)構(gòu)膠及其被粘材料如果在實(shí)際工作中繼續(xù)受熱并達(dá)到一定 溫度，仍然可以繼續(xù)固化而達(dá)到更高的強(qiáng)度。
[0032] 本文中使用的"膠帶"，除非特別指明，可為帶狀形式，也可為膠膜。
[0033] 本文中使用的"（甲基）丙烯酸酯"是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
[0034] 本文中所使用術(shù)語(yǔ)"烷基"是指具有1至10個(gè)碳原子、優(yōu)選1-6個(gè)碳原子，更優(yōu) 選1-4個(gè)碳原子的飽和直鏈或支鏈的非環(huán)烴基。代表性的直鏈烷基包含甲基、乙基、正丙 基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基和正癸基；而代表性的支鏈烷基包含異 丙基、仲丁基、異丁基、叔丁基、異戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊 基、4-甲基戊基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2,3_二甲基丁基、 2, 3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、2, 3-二甲基己基、2,4-二甲基己基、2, 5-二甲基己基、 2, 2-二甲基戊基、2, 2-二甲基己基、3, 3-二甲基戊基、3, 3-二甲基己基、4,4-二甲基己基、 2-乙基戊基、3-乙基戊基、2-乙基己基、3 -乙基己基、4-乙基己基、2-甲基乙基戊基、 2_甲基 _3-乙基戊基、2-甲基乙基戊基、2-甲基乙基己基、2 -甲基乙基己基、 2_甲基_4_乙基己基、2, 2~ 一乙基戊基、3, 3_ 一乙基己基、2, 2- 一乙基己基、3, 3_ 一乙基己 基等。
[0035] "C「C6烷基"是指具有1-6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基基團(tuán)，例如甲基、乙基、正 丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基等。"C1-C6亞烷基"是指具有1-6個(gè)碳原子的直鏈或支 鏈的亞烷基基團(tuán)，例如亞甲基（-CH 2-)、亞乙基（-CH2CH2-)、亞丙基（-CH 2CH2CH2-、-CH2-CH(CH 3) -、-C (CH3) 2_)、亞丁基（例如-CH2CH2CH2CH 2-、-CH2-CH2-CH (CH3) -、-CH2-CH (CH3) -CH2-)等。
[0036] "C3-C1。亞環(huán)烷基"是指具有兩個(gè)游離化合價(jià)并具有至少一個(gè)環(huán)單元的飽和烴 基，其可以是橋接的，也可以是稠合的。實(shí)例有亞環(huán)戊基、亞環(huán)己基、亞環(huán)庚基、亞環(huán)辛基、
[0037] "鹵素"包括氟、氯、溴或碘；優(yōu)選氟、氯或溴；更優(yōu)選氯或溴。
[0038] "C5-C14#基"包括具有5-14個(gè)碳原子的芳烴基團(tuán)，其可以是飽和的或不飽和的， 稠合的或橋連的。優(yōu)選地，本發(fā)明的"c5-c14#基"不包括雜原子。
[0039] ii.導(dǎo)電膠組合物
[0040] 本發(fā)明提供了一種可熱固化導(dǎo)電膠組合物，基于組合物的總重量計(jì)，所述組合物 包含：
[0041] a) 10-70重量％的反應(yīng)型聚（甲基）丙烯酸酯組分，其中包含，以組分a)的整體 計(jì)，
[0042] al) 50-99重量％的（甲基）丙烯酸酯，和
[0043] a2) 1-20重量％的含有環(huán)氧官能團(tuán)的（甲基）丙烯酸烷基酯；
[0044] b) 5-50重量％的苯并噁嗪組分，其具有下式：
[0046] 其中
[0047] X選自單鍵、C1-C6亞烷基、C3-C1。亞環(huán)烷基、
-C (0)-S-、-S (0)-或-S (0) 2-，
[0048] R1和R2相同或不同，獨(dú)立地選自氫、C1-C 6烷基或C5-C14芳基，
[0049] R4選自氫