十溴二苯乙烷对光伏组件用灌封胶性能的影响

具备粘接、绝缘、导热、阻燃及环境耐侯性等各种性能。十溴二苯乙烷作为一种使用范围广泛的广谱添加型阻燃剂，在多种行业的 硅胶中都有使用。本文主要研究了其作为添加剂，对光伏组件灌封胶性能的影响，尤其是对其阻燃性的影响。关键词:光伏组件；灌封胶;十溴二苯乙烷1概述由于煤炭石油等传统能源对环境的不良影响，全世界都在

寻找能源替代品。作为一种新能源,太阳能发电以其清洁无污

染、取之不尽用之不竭而得到人们的广泛兴趣，⑴近十几年来 得到了长足的发展，国内外的装机容量都有了可观的增长。光伏电站都建立在户外，其中不乏环境恶劣的装机地点， 例如高温高湿、严寒、盐雾、风沙、冰雹、大雪等恶劣天气等等,

对光伏组件封装材料老化侵蚀非常严重。目前大部分的光伏 组件生产厂商对组件的功率质保25年,这就对组件封装材料 提岀了很高的要求。有机硅胶具有良好的耐候、密封、电绝缘性及应用高效等

特点，⑵应用非常广泛。灌封胶是用于组件背面接线盒的封装，$3%对组件电流输岀

部分以及接线盒内的二极管起到保护作用，防止组件引岀线氧

化、短路、过热引起接线盒及背板损伤甚至损坏,防止接线盒内 的二极管损伤及失效。太阳能光伏组件对灌封胶的综合性能 提岀了很高的要求，⑷主要包括力学性能（拉伸强度、剪切强

度）、阻燃性能、导热性能、高粘接性能、绝缘性能、长期耐候性 等。考虑到因组件在发电过程中会伴随热量产生，加之部分组 件使用过程中存在热斑风险，$5%尤其是屋顶项目，发生组件燃 烧会造成很大的损失，因此太阳能光伏组件用封装材料需要具

有优异的阻燃性#$6%上个世纪90年代，人们开发了阻燃剂十漠二苯乙烷以替

代十溴二苯醚，［7］其热裂解时不会产生有毒的多溴代二苯并二 噁烷'PBDO）及多漠代二苯并咲喃（PBDF），因此不受欧洲关于

Dman法案限制，$7%符合世界对于工业环保的高要求。此外,

十溴二苯乙烷比较稳定，用其阻燃的部分产品可以循环使用， 具有良好的抗紫外性能及白度稳定性,叩在高聚物中不会迁 移,耐候性好#$9%因此，十漠二苯乙烷满足光伏组件用阻燃灌封

胶的要求。目前行业内常用的阻燃剂为氢氧化铝，用于灌封胶的十溴 二苯乙烷阻燃剂目前文献报道非常少,但是漠系阻燃剂由于其 分解温度大多在200 - 300' ,与各种高聚物的分解温度相匹 配,能在最佳时刻,气相及凝聚相同时起到阻燃作用,添加量

少,阻燃效果好。因此十漠二苯乙烷用于灌封胶的研究有积极

地意义。2实验部分2.1实验仪器与材料真空捏合机HYL-200,佛山恒源力机械设备有限公司；行星搅拌机SXB,世赫工业设备（上海）有限公司；十漠二苯乙烷，漠含量82 %，白度（L）大于90,上海涵丰 实业有限公司；107胶，白炭黑，二甲基硅油，广州惠宁化工原料有限公司；二甲基硅油，.氨丙基三乙氧基硅烷,二丁基二月桂酸锡， 常州九环新材料有限公司。2.2灌封胶样品制备（1#胶）第一步（A组分制备），以质量份数计算,首先取粘度为1500cp

的107胶60份、沉淀法白炭黑90份加入真空捏合机内,常温捏合

3-5小时;然后在温度为120'、真空度为0.05-0. 08Mpa捏合共混

25mk,冷却至50'以下得到基胶;再取90份粘度为1500cp的 107胶、50份100cp的二甲基硅油、基胶3份于行星搅拌机内以 580r/minr速度搅拌,搅拌分散均匀即可。第二步（B组分制备），同样以质量份数计算，取100cp的 二甲基硅油35份，.氨丙基三乙氧基硅烷5份,二丁基二月桂 酸锡0.5份。第三步（混合制备）将A、B组分按照质量比为10 : 1充分

混合,灌注入2cm深模具中，在25' &75% RH条件下硫化7天 测试性能。2.3含十溴二苯乙烷灌封胶实验样品制备（2#胶）在2.2第一步制备比例基础上，增加一定比例的十漠二苯

乙烷，参与捏合，其余条件不变,得到实验品。2.4样品测试2.4.1 灌封胶性能测试测试项目及测试标准如表1所示。样品每组选取3个样

本,测试结果取平均值。表1样品测试方法测试内容测试方法备注阻燃性测试UL94硬度(Shore A)GB/T 531断裂伸长率％GB/T 1701拉伸强度MpaGB/T 528导热系数W/m - KGB/T 10294-2008粘结性能GB/T 2794-1995加速老化性能测试温度105',温度100%RH,外观无开裂，粉

Hast( Highly Accelerated Siess Test)压强 1.21kg/cm2,时间 48h化,黄变等现象。2.4.2接线盒产品湿热性能测试将灌封胶灌封于组件接线盒产品，进行湿热测试,评估其 用于产品中承受长期湿气渗透的能力，测试项目如表2#表2接线盒产品测试方法测试内容测试方法备注湿热1000小时测试（DH1000）IEC 61215 10. 131((机械化工3结果与讨论3.1阻燃性能根据UL94的燃烧测试标准,实验结果如表3所示。表3 阻燃性能测试结果组别1#胶

2#胶

燃烧时间s阻燃级别燃烧时间s阻燃级别137V110V0242

V112V0348V113V0440V19V0545V111V0从表3看,2#胶平均燃烧时间平均为1#胶的1/4，阻燃级别

由VI级上升为V0级。这是因为十溴二苯乙烷在燃烧分解时 能捕捉硅胶降解反应生成的自由基，从而延缓或终止燃烧的链

反应;同时释放出的溴化氢,溴化氢气体本身是一种难燃性气

体，密度较大，覆盖在硅胶表面起到阻隔表面可燃气体的作用, 也能抑制材料的燃烧。$10%3.2其他理化性能测试表4给出了 1#和2#胶的其他综合性能。表4 理化性能测试结果行业参考范围1#胶2#胶硬度(Shore A )25 〜604541断裂伸长率％)100 %225231拉伸强度Mpa)0. 8 Mpa0.930.88导热系数W/m - K)0.25 W/m - K0.310.32粘结性能与接线盒内壁、背板粘结为内聚破坏OKOK缩合型双组份胶的硫化过程是在催化剂存在下，基础聚合 物分子链末端的羟基与交联分子中的可水解性基的缩合交联 反应,$11]十溴二苯乙烷本身并不参与交联反应,所以对其他理

化综合性能影响相对较小。与1#胶相比,2#胶的硬度和拉伸强 度稍低，断裂伸长率稍高。这是由于十溴二苯乙烷加入后，导

致硬度和拉伸强度稍稍偏低、断裂伸长率稍有增加，但是基本 上影响较小。因填料等没有变化,两者的导热系数基本不变。

因交联剂、偶联剂等无差异,粘结性能没有明显变化。3.3灌封胶及其组件产品的湿热性能采用Hs测试后，对比1#胶和2#胶Hs实验前后的外观

变化。如图1所示，与1#胶相比,2#胶经48h高温、高湿及高压

实验后，外观无开裂、粉化、黄变等现象，说明十溴二苯乙烷的 存在没有劣化硅胶的湿热性能。图1 Hast48小时测试前后外观134科技风2019年10月图2是用2#胶灌封于接线盒内，经1000小时的湿热测试

(DH1000)实验前后的外观。很明显看出，经2#胶灌封的接线

盒，在1000小时的湿热测试后,无变黄,开裂等现象,即2#胶中 的阻燃剂十溴二苯乙烷的加入没有劣化硅胶的长期耐湿热性

能,可以满足组件长期使用要求。图2 DH1000测试前后外观差异4结语基于十溴二苯乙烷阻燃性及稳定性等特点，针对光伏组件 对接线盒使用的高性能阻燃灌封胶的需求，设计制备了以十溴

二苯乙烷为阻燃剂、以硅胶为灌封胶基本组成的新型灌封胶

(2#胶)。十溴二苯乙烷的存在将硅胶的阻燃级别从UL94--1

提升到了 UL94--0，而且基本不改变其他综合性能(包括其基

本的理化性能、灌封于接线盒后的湿热性能)，满足行业要求。

当然，此次研究有一定的局限性,在大规模的工业生产中,需要 考虑其在批量性生产中对产品稳定性以及对成本的影响，需要

相关从业人员进行综合考虑。参考文献：$ 1 %李芬，陈正洪,何明琼，等•太阳能光伏发电的现状及前

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