EvA胶膜在太阳能行业应用

1EVA介绍•晶体硅太阳电池晶片若直接暴露于大气中,其光电转换机能会衰减。为此,采用透明、耐光老化、粘接性好、能承受大气变幻而具弹性的胶层将电池片组包封,并和上层保护材料玻璃、下层保护材料ＴＰＴ(聚氟乙烯复合膜)粘合为一体,构成太阳电池组件。20世纪80年代前,国内外曾试用过液态硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂片(ＰＶＢ)来制备此类胶粘剂。因价格高、施工条件苛刻、物性不好而被淘汰。八十年代起国外研制ＥＶＡ胶膜,它是以ＥＶＡ为基料,辅以数种改性剂,经成膜设备热轧成薄膜型产品。2EVA介绍晶体硅太阳电池囊封材料是EVA，英文名称为：EthyleneVinylAcetate，它是乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，化学式结构如下：（CH—CH2）—（CH2—CH2）|OCOCH33EVA介绍乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是最主要的乙烯共聚物之一。按共聚物中醋酸乙烯的含量来分，其主要品种可分为两大类，即产品中醋酸乙烯(VA)含量大约为5％～40％(质量分数)，称之为EVA；高于40％的称之为醋酸乙烯-乙烯共聚物（VAE）。EVA树脂用途广泛，一般情况下，醋酸乙烯含量在5%以下的EVA，其主要产品是薄膜、电线电缆、LDPE改性剂、胶粘剂等；醋酸乙烯含量在5%~10%的EVA产品为弹性薄膜等；醋酸乙烯含量在20~28%的EVA，主要用于热熔粘合剂和涂层制品；醋酸乙烯含量在5%~45%，主要产品为薄膜（包括农用薄膜）和片材，注塑、模塑制品，发泡制品，热熔粘合剂等。4EVA介绍•太阳电池用EVA是一种热融粘合剂，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明，固化后的胶膜有相当高的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性及耐老化性能。长期的实践证明：它在太阳电池封装与户外使用均获得相当满意的效果。5EVA介绍固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性，它将晶体硅电池片组“上盖下垫”，将晶体硅电池片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料TPT（聚氟乙烯复合膜），利用真空层压技术粘合为一体。6EVA介绍另一方面，它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，并对太阳电池组件的输出有增益作用。EVA厚度在0.4mm～0.6mm之间，表面平整，厚度均匀，内含交联剂，能在150℃左右固化温度下交联，采用挤压成型工艺形成稳定胶层。生产方法有两种：压延法和流延法。7EVA介绍按固化时间分，EVA主要有两种：①快速固化②常规固化，不同的EVA层压过程有所不同。采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.4－0.6mm的EVA膜层作为太阳电池的密封剂，使它和玻璃、TPT之间密封粘接。用于封装硅太阳电池组件的EVA，主要根据透光性能和耐侯性能进行选择。8EVA介绍名称对性能的影响VA含量VA含量越高，流动性越大，软化点越低，粘结性能越好，极性越大分子量及分布分子量越高，流动性越差，整体力学性能越好交联剂体系决定EVA的固化温度与固化时间。好的交联剂体系，可以降低气泡产生可能性，同时残留的自由基少，减少不稳定因素阻聚剂主要是用来延缓交联反应的时间，有利于抽真空时气泡的排除抗氧剂提高EVA的抗氧化性能光稳定剂提高EVA的耐紫外黄变，捕捉自由基，延缓EVA老化硅烷偶联剂提高EVA与玻璃的粘结强度9EVA介绍不同的温度对EVA的交联度有比较大的影响，EVA的交联度直接影响到组件的性能以及使用寿命。在熔融状态下,EVA与晶体硅太阳电池片，玻璃，TPT产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的键合。未经改性的EVA透明，柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶体硅电池片碎裂，使得粘接脱层。因此通过采取化学交联的方式对EVA进行改性，其方法就是在EVA中添加有机过氧化物交联剂，当EVA加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发EVA分子之间的结合，形成三维网状结构，导致EVA胶层交联固化，当交联度达到60%以上时能承受大气的变化，基本上不再发生热胀冷缩。测定交联度原理：通过二甲苯萃取样品中未交联的EVA，剩下的未溶物就是已经交联的EVA，假设样品总量为W1，未溶物的重量为W2，那么EVA的交联度就为W2/W1*100%。10EVA的功能a).封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。b).增强组件的透光性。c).将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接强度。11对EVA的性能要求用作光伏组件封装的EVA，主要对以下几点性能提出要求:a).熔融指数影响EVA的融化速度。b).软化点影响EVA开始软化的温度点。c).透光率对于不同的光谱分布有不同的透过率，这里主要指的是在AM1.5的光谱分布条件下的透过率。d).密度交联后的密度。e).比热交联后的比热，反映交联后的EVA吸收相同热量的情况下温度升高数值的大小。f).热导率交联后的热导率，反映交联后的EVA的热导性能。g).玻璃化温度反映EVA的抗低温性能。12对EVA的性能要求h).断裂张力强度交联后的EVA断裂张力强度，反映了EVA交联后的抗断裂机械强度。i).断裂延长率交联后的EVA断裂延长率，反映了EVA交联后的延伸性能。j).张力系数交联后的EVA张力系数，反映了EVA交联后的张力大小。k).吸水性直接影响其对电池片的密封性能。l).交连率EVA的交联度直接影响到它的抗渗水性。m).剥离强度反映了EVA与玻璃的粘接强度。n).耐紫外光老化影响到组件的户外使用寿命。o).耐热老化影响到组件的户外使用寿命。p).耐低温环境老化影响到组件的户外使用寿命。r).热收缩率影响组件生产工艺过程。s).可见杂质和异物影响组件生产工艺过程。t).VA含量醋酸乙烯脂的含量13质量要求及来料检验a).外观检验:EVA表面无折痕、无污点、平整、半透明、无污迹、压花清晰。b).用精度0.01mm测厚仪测定,在幅度方向至少测五点,取平均值,厚度符合协定厚度，允许公差为±0.03mm。用精度1mm的钢尺测定,幅度符合协定尺寸,允许公差为±2-3.0mm。c).透光率检验(1)取胶膜尺寸为50mm×50mm,用50mm×50mm×1mm的载玻玻璃,以玻璃/胶膜/玻璃三层叠合。(2)将上述样品置于层压机内,加热到100℃,抽真空5min,然后加压0.5Mpa,保持5min;再放入固化箱中,按产品要求的固化温度和时间进行交联固化,然后取出冷却至室温。(3)按GB2410规定进行检验。14质量要求及来料检验d).交联度检验(1)仪器装置及器具容量为500ml到1000ml,24”磨口圆底烧瓶;带24”磨口的回流冷凝管;配温度控制仪的电加热套或电加热油浴;真空烘箱;用0.125mm(120目)不锈钢丝网,剪取80mm×40mm,对折成40mm正方形,两侧对折进6mm后固定,制成顶端开口的袋.(2)试剂二甲苯A.R级)(3)试样制备取胶膜一块,将TPT/胶膜/胶膜/玻璃叠合后,按平时一次固化工艺固化交联,（或者按厂家工艺要求固化交联）将已交联好的胶膜剪成小碎片待用.15质量要求及来料检验(4)检验步骤将不锈钢丝网袋洗净、烘干、称重为W1(精确到0.01g).取试样1g±0.01g,放入不锈钢丝网袋中,称重为W2(精确到0.01g).封住袋口作成试样包,并称重为W3(精确到0.01g).试样包用细铁丝悬吊在回流冷凝管下的烧瓶中,烧瓶内加入1/2二甲苯溶剂,加热到140℃左右,溶剂沸腾回流4～6小时,回流速度保持20滴/分～40滴/分.冷却取出试样包,悬挂除去溶剂液滴,然后放入真空烘箱内,温度控制在140℃,真空度为0.08Mpa,干燥3小时,完全除去溶剂.将试样包从真空烘箱内取出,放置干燥器中冷却20min后,取出称重为W4(精确到0.01g)，结果计算：C=[1-（W3-W4）/（W2-W1）]×100式中:C—交联度(%)W1—空袋重量(g)W2—装有试样的袋重(g)W3—试样包重(g)W4—经溶剂萃取和干燥后的试样包重(g).16质量要求及来料检验e)剥离强度检验(1)取两块尺寸为300mm×20mm胶膜作为试样,分别按TPT/胶膜/胶膜/玻璃叠合.(2)按平时一次固化工艺进行固化.(3)按GB/T2790规定进行检验.f)耐紫外光老化检验将胶膜放置于老化箱内连续照射100h后,目测对比.g)均匀度检验取相同尺寸的10张胶膜进行称重,然后对比每张胶膜的重量,最大与最小之间不得超过1.5%17几种EVA老化前后透光率及黄变指数比较玻璃/EVA/玻璃层压制成小样后进行热循环（TC200），高温高湿（DH1000），紫外（UV1500）老化，测老化前后透光率的变化及老化后的黄变指数。黄变指数YI值越小越好，在0~6之间，肉眼无法看出。18几种EVA老化前后透光率及黄变指数比较200-1200nm波长：老化前，透光率T%First＞T%STR＞T%SanvicDH老化后，透光率T%First＞T%STR＞T%SanvicTC老化后，透光率T%First＞T%STR＞T%SanvicUV老化后，透光率T%First＞T%STR＞T%Sanvic19透光率比较20透光率比较21透光率比较22透光率比较23组件比较镀膜玻璃+STR01201027587121470721.045.015.446183.6036.135.08174.900.960130.5001201027587097470721.045.025.425183.3136.065.08475.060.971382.2201201027587120470721.145.045.445182.3535.985.06974.360.978225.3801201027587123470721.145.035.404183.7436.135.08675.500.961383.0701201027587099470721.245.025.454184.5036.215.09575.140.958293.0401201027587098470721.345.085.426183.4836.115.08275.010.968429.0201201027587122470721.144.865.454181.5435.895.05974.200.970280.6501201027587100470721.145.055.412182.6636.325.02974.920.963278.90Average21.145.015.433183.1536.105.07374.890.966300.3524组件比较镀膜玻璃+Sanvic01201027587096470721.444.925.472180.6035.845.03873.480.984191.2601201027587105470721.344.895.476181.0835.865.04973.670.982145.9401201027587106470721.344.965.498183.2336.095.07774.120.970209.2301201027587107470721.645.045.474183.6536.165.07974.490.961191.3101201027587108470721.545.035.412183.7036.165.08075.380.961404.2001201027587109470721.545.005.456183.1836.135.07074.610.960183.0201201027587131470721.545.085.492184.9436.315.09374.690.953183.9901201027587132470721.545.025.439182.3436.045.06074.460.975289.36Average21.544.995.465182.8436.075.06874.360.968224.7925组件比较镀膜玻璃+First0