太陽電池封裝膠膜EVA的研究進展

1、太陽電池封裝膠膜 EVA的研究進展環(huán)境污染和能源短缺是人類在 21世紀面臨的最大挑戰(zhàn).利用太陽電池將清潔的、可再生的能源陽光轉變?yōu)殡娔苁墙鉀Q這兩個問題的 最有效途徑之一.為此太陽能利用已成為 10年來開展最快的行業(yè)之1,太陽能電池的封裝太陽能電池是將太陽輻射轉換成電的裝置,是太陽能開發(fā)的一項 高新技術,是一種新型的特種電源.陽光發(fā)電的原理是利用硅等半導 體的量子效應,直接把太陽的可見光轉換為電能. 可是硅假設直接暴露 于大氣中,其光電轉換機能會衰減,所以必須將電池封裝起來.目前 硅晶片電池的圭t裝常用的有4種.(1)外表為環(huán)氧樹脂封裝.環(huán)氧樹脂封裝的太陽能電池如圖1所環(huán)氧樹脂示.底層用印制電路

2、板作為襯底,中間為太陽能晶片,在晶片上面涂 一層透明環(huán)氧樹脂.這種封裝方法常用于小功率(5W以下)的太陽 電池,具工藝簡單,但環(huán)氧樹脂經長期日曬后會變色泛黃,影響透光 效果.太陽能晶片 |圖1環(huán)氧樹脂封裝的太陽能電池 (2)外表為玻璃封裝.大功率的太陽能電池的封裝結構如圖2所 示.外表用透過率大于 90%的玻璃,厚度為3mm,晶片的上、下兩 層為抗老化的EVA 乙烯一醋酸乙烯共聚物,襯底用TPT 復合塑 料膜,五層材料經高溫層壓后加上鋁合金框而成.其中層壓主要工藝步驟為：1、疊層：依次將蓋板玻璃、EVA膜、互相連接好的太陽電池、 EVA膜、聚氟乙烯膜或復合膜疊在一起.2、抽真空：把上述疊層件放

3、到雙真空層壓器的下室.層壓器的 上、下兩室同時抽真空,約 5m in.3、加熱：層壓器的上下兩室保持真空,加熱疊層件.4、加壓：疊層件加熱到 110120c時,層壓器的上室逐漸取消 真空回到常壓.這時層壓器的下室仍處于真空狀態(tài),也就是使上室對 下室中的層壓件產生一個大氣壓的壓力.5、保溫固化：在固化溫度下,恒溫固化.6、冷卻：恒溫固化后,層壓器撤離熱源,層壓器的下室仍處在 真空狀態(tài).循環(huán)冷卻,取消下室真空,取出組合件,用快刀把組合件 邊緣多余的EVA切掉.然后封邊框和裝接線盒,組裝成太陽電池組 件.這種太陽能電池封裝工藝成熟,為多數太陽能電池生產廠家所采 用.I .頂面玻葡,二基板n 3,太陽

4、電池；,tVA薄膜；5密封條：S金屬框；7密封股(3)外表為薄膜封裝.用薄膜來代替玻璃的封裝,如圖 3所示襯底改為印制電路板來增強其牢度.外表用層壓方法壓上一層稱為PET的聚酯薄膜.PET的透過率在85%以上.這種封裝的目的是為了 減輕太陽能電池組件的重量及降低本錢.圖3 PET封裝的太陽能電池(4)雙面玻璃封裝.太陽能電池與建筑材料相結合的幕墻式封裝是電池應用的一個重要方面.其結構如圖4所示.把它作為建筑墻面,于整個建筑物融為一體,即使建筑物美觀又到達了吸收太陽光作為能 源的目的.圖4雙面玻璃封裝的太陽能電池1.1 太陽能電池封裝膠膜太陽能電池封裝材料在實際使用中的作用主要是 ：a支持和固定

5、 太陽電池片 增加太陽光的透過率,使起始透過率到達 90% 20年 透過率損失小于5%; c隔離有害的環(huán)境因素,如外表污染,冰雹,反 應因數,鳥等；d電絕緣的作用；e熱傳導作用.本世紀八十年代前,國內外曾試用過液態(tài)硅樹脂和聚乙烯醇縮丁 醛樹脂片PVB,均因價格高、施工條件苛刻、物性不好而被淘汰. 八十年代開始,進口 Jet Propulsion和Springborn實驗室,國家可再 生能源實驗室NREL的F.J.Pern等就開始對太陽電池封裝材料進行 了研究,根據材料的透光性、模數、可加工性、價格等特點,將乙烯 一醋酸乙烯酯EVA和乙烯-甲基丙烯酸甲酷EMMA列入JPL計戈IJ, 然后又針對E

6、VA膠膜在惡劣的天候條件下容易變黃,從而影響太陽 能電池光電轉換率的缺點進行了一些研究,最后研制成功了耐老化EVA封裝膠膜.國內也對EVA太陽能封裝膠膜進行了研究,己有成品在市場上銷售,但其效果仍不能滿足現在太陽能工業(yè)的需要,突出的問題還是膠膜的耐天候性差,容易變色,影響本身的透過率,降低 了太陽能組件的光電轉換效率.1.2 太陽能電池封裝的其它構件封裝太陽電池的三種根本材料, 除EVA膠膜外,還有上下蓋板. 上蓋板一般都采用玻璃.封裝太陽能電池,對玻璃的主要要求是：透過率高、抗沖擊水平強厚度不太大 卜不易老化.也有人用聚醋膜, 但由于它的透過率比擬低,強度比擬小,不能滿足太陽能電池上蓋板 的

7、要求.下蓋板主要采用聚氟塑料,即TPT,也有人用玻璃和印制電路板, 但由于它們透過率太高,反射率太低,降低了太陽光的利用效率,所 以現在漸漸被淘汰了.TPT是太陽電池防潮抗?jié)竦淖钃鯇?通常我們 見到太陽能電池板反面一層白色塑料膜覆蓋物就是TPT.TPT又稱Tedlar,外表像張稍厚的光滑白紙,實際上有三層Tedlar/聚酯/Tedlar.Tedlar是一種聚氟乙烯材料,具有許多熟知的碳氟聚合物的 性質：耐老化、耐腐蝕、不透氣等.這些特點很符合封裝太陽電池. TPT為白色,對陽光起反射作用,能提升組件的效率,并且具有較高 的紅外發(fā)射率,可以降低組件的工作溫度,也有利于提升組件的效率. 但是它也有

8、缺點：比擬貴,每平方尺大于1美元約$0.1/w,而且它 不容易粘合.以上介紹的玻璃、 EVA和TPT,外加太陽電池片是組成太陽電池組件的主要材料,除此之外互連條、鋁合金邊框、接線盒、焊錫等 也不可缺少,現在國內在武漢、云南有廠家生產太陽電池專用鋁合金 邊框和互連條.焊接時,就是利用互連條將單體電池片串并聯起來, 互連條為銀白色,由外表鍍錫的銅條制成,寬度一般與電池片正面負 極條一致,這樣焊接后組件比擬美觀.2太陽能電池封裝膠膜的研究進展太陽光透過玻璃,透過高分子封裝膠層,到達硅晶片,光能被轉 換成電能,由導線引出.雖然硅晶片本身具有長達三十年以上的壽命, 但為保護硅晶片不受大氣侵擾,保持光電轉

9、換效率不衰減與持續(xù)使用 10年以上的的可靠性,太陽電池是借助于兩層高分子封裝膜將硅晶 片包裝于其中,再和上下保護層材料玻璃及 TPT膜粘結.但是,高 分子封裝膠的工作壽命卻比電池片的壽命要短得多. 在室外惡劣的天 候環(huán)境中,高分子封裝膠會很快老化變黃,甚至脫膠龜裂,使電池組 件破裂或受到天候侵蝕,從而導致整個電池組件的光電轉換效率下降 或者是短路損壞而失效.因此,封裝材料的性質對電池組件的長期性 能是非常重要的,太陽電池的壽命不得不受電池組件中壽命最短的透 明封裝膠的工作壽命所限制.這就是通常所說的“短板原理.用于太陽電池組件的透明高分子密封材料的工作壽命或耐天候老化性能 便成為決定組件壽命的

10、關鍵因素之一. 在組件中,它是一個易被無視 但在實用中是決不能輕視的部件.由此可見,在降低電池片本錢,提 高光電轉換效率的同時,研制在自然天候條件晝夜和季節(jié)性溫度變 化、紫外光輻射、濕氣、空氣污染等下,光、電和力學性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長的透明高分子封裝材料是太陽能光電利用下不容無視的一個方面,也是開發(fā)性價比良好的太陽電池組件產品的重要途徑之 一,對于促進太陽能這一潔凈能源的應用,推動太陽電池工業(yè)的開展, 保護我們的環(huán)境和資源都具有十分重大的意義.2.1封裝膠膜材料的研究進展各國學者和企業(yè)界人士強烈意識到太陽電池的封裝材料和工藝是提升太陽電池的壽命,降低使用本錢的關鍵技術.國內外曾采用過 PV

11、B膠片和加熱交聯型硅橡膠液態(tài)作為太陽電池的封裝膠膜,但 由于膠價高,性能或施工操作不適宜而被淘汰.為推進太陽電池行業(yè) 的開展,Jet Propulsion和Springborn實驗室早在70年代末至80年代 初就開始研究太陽電池封裝用膠的配方,國家可再生能源實驗室NREL的F.J.Pern等也在太陽電池封裝材料研制領域中做了大量卓 有成效的工作.研究者首先根據太陽能電池的使用要求,提出了粘結劑應具備的特性,據此,聚氯乙烯均聚和共聚物,聚酯,聚苯乙烯一 聚烯凝均聚物和共聚物,聚乙烯醇,聚丙烯酸等被列為候選材料.之后又根據材料的透光性、模數、可加工性、價格等特點,將乙烯一 醋酸乙烯醋EVA和乙烯一

12、甲基丙烯酸甲酯EMMA 列入JPL方案. 最后根據透過率、粘接強度、絕緣性、平安性、加工性、熱穩(wěn)定性,本錢等假設干指標,EVA被選為理想的電池層壓封裝用膠.為此,JPL 實驗室研制了以EVA為基質的太陽電池封裝膠膜配方.目前,世界 各地的太陽電池組件的生產商普遍采用EVA作為封裝材料.近30年的使用說明,此封裝材料根本上可穩(wěn)定工作10年不變黃.為進一步提升電池使用壽命,進一步促進太陽電池的推廣應用,進口等興旺國家己對太陽電池組件的封裝材料提出了長達30年壽命的目標,并為這已目標而投入了大量的資金和人力.然而,目前的封裝材料還遠遠 不能到達這一要求.近年來,一些太陽電池組件的生產者和終端用戶 都

13、相繼報道了太陽電池在自然天候條件下因封裝材料的老化變色而 導致電池的光一電轉化效率大大降低的例子.這涉及到EVA封裝材料的長期可靠性、使電池獲得較長使用壽命和到達更高的目標經濟效 益的問題,故引起了世界各國的重視.為此,進口能源部通過國家可 再生新能源實驗室資助致力于膠膜老化機理和改良配方的研究工作. 英國也開始了這方面的工作.我國于80年代中期開始,陸續(xù)從進口引進單晶硅太陽電池生產 線,并逐年從進口進口 EVA膠膜.為改變每年進口封裝材料的被動 局面,國家科委將太陽電池封裝用的 EVA膠膜國產化列入 “八五 攻關方案.EVA膠膜已在“八五期間,己經正式用于太陽電池封 裝,全面取代進口,實現國

14、產化.目前生產規(guī)模 5萬m2/年.盡管如 此,目前使用的國產EVA封裝膠膜仍不盡人意.使用結果說明,該 封裝膠在使用三、四年左右就出現一些問題,其中最突出的是封裝材 料老化變黃,甚至開裂脫膠,使電池密封性下降,嚴重地影響電池的 光一電轉換效率和使用壽命,甚至由于短路喪失光電性能.這就使原 來本錢相對較高的電池片不能很好地得到利用, 阻礙了太陽電池的應 用和推廣.提升電池封裝材料的耐天候老化性能和改良封裝技術,己成為太陽能利用的一個迫切需要解決的問題.近年來,全國各地出現 了許多太陽電池封裝廠,僅廣東省內就有 10多家這樣的工廠,但對 于EVA等提升太陽電池封裝材料的性能及封裝工藝技術的研究還處

15、 于空白,迫切需要增強這方面的研究與開發(fā)工作.2. 2 EVA封裝膠膜老化性能的研究EVA封裝膠膜在應用中實際上是一層熱熔膠.當溫度到達適當溫 度后,EVA便熔融流動,與粘接面粘接在一起.在太陽能封裝電池 組件中,由于EVA膠膜在惡劣的天氣環(huán)境下容易變黃,降低太陽能 電池的光電轉換效率,所以國內外很多專家做了許多EVA膠膜的老化和防老化的實驗,并對 EVA膠膜的老化機理進行了研究.2. 2 .1 EVA 簡介EVA樹脂即乙烯一乙酸乙烯酯共聚物,由于引入第二單體一乙酸乙烯酯基團VA,使其顯示出不同于均聚聚乙烯的各種性能.與聚乙烯均聚物相比,受VA基團的影響,EVA的結晶性降低、極性提升. 結晶性

16、降低改善了 EVA的柔韌性、透明度、耐應力斷裂性、耐撓曲 開裂性、低溫柔韌性和耐沖擊強度.同時降低了抗沖強度、硬度、耐 油脂性、熔點、熱封溫度和介電性能,透氣性和透水、透氣性也有所 增加.EVA分子極性的提升,使其能提升填充劑用量,與增稠劑、 填料和其它添加劑的相容性也提升了.乙酸乙烯酯的引入賦予EVA樹脂類似于高彈體的性質,其伸長率可達40%-60%,即使在-100C下, 仍能保持柔韌性,并具有優(yōu)異的抗臭氧性,優(yōu)于大局部的橡膠制品以 及聚均聚烯炫.影響 EVA熱熔膠性質的主要因素是醋酸乙烯酯的含 量及熔融指數 MI ,以含醋酸乙烯酯28%-33%的EVA最適宜作熱熔膠.VA含量越大,結晶度越

17、低,膜的透明性、柔軟性也越高,但物 料的熔體強度越差,生產工藝的限制難度也越大,同時反映出成膜的 粘連性大,使用時不易翻開.而 VA含量越大,耐候性也越差；VA 含量越小,EVA膜的熔點越高,透光性、柔軟性越差. MI的數值是 指在一定溫度、壓力下,每10分鐘從一個固定直徑的噴孔中壓出聚 合物重量的多少,它能宏觀的表達 EVA樹脂的機械性能,流變性及 耐應力開裂性之間的依存關系. MI值增加,熔融流動性增加；分子 量、熔融體的粘度、韌性、抗拉強度及耐應力開裂性下降,而屈伸應 力、斷裂伸長率、強度與硬度不變,這樣在設計EVA型熱熔膠配方時,熔體流動速率MI值成為一個很重要的參考數據.一般講 MI

18、數 值大,分子量相對小些,樹脂熔融粘度低,配制的熱熔膠粘度低,流 動性好,有利于往被粘物外表擴散和滲透.EVA共聚物的工業(yè)應用范圍很廣,大量應用于紙盒、志向粘接,書籍無線裝訂,木材積層板 制作和木工封邊,無紡布制作等.該熱熔膠粘劑在汽車、車輛方面可 用于坐席、車燈和尾燈等組裝；在電子、電器方面可用于電子部件灌 封、線圈絕緣固定、塑料和金屬膠接密封、絕緣材料膠接等.止匕外, 尚能用做塑料容器的填隙、塑料裝飾品和BOPP熱燙印箔膠粘劑.總 之,其應用范圍廣,既可作膠粘劑,也可作密封材料.2. 2. 2 EVA老化性能的研究EVA膠膜由于受到光、熱、氧的作用而變黃、透過率下降繼而造成太陽電池效率降低

19、是目前太陽電池加工行業(yè)急需解決的問題.很多科學家在EVA的老化與防老化方面進行了大量的大氣老化和加速老化實驗,并對EVA變黃的機理進行了研究.大氣老化實驗能真實 地反映太陽能組件的耐天候性能,所以許多研究機構如進口國家新能 源實驗室NREL, Sandia國家實驗室,西南技術開展研究所和Florida 太陽能中央等都對 EVA封裝的太陽能電池組件進行了大氣老化實 驗.Rosenthal等在新墨西哥的Las Cruces對由EVA封裝的多晶硅和 非晶硅電池進行了大氣老化實驗,經過10-17年太陽能電池性能出現 不同程度的下降,封裝用的 EVA也出現了不同程度的變黃.Faiman 小組在以色列的沙

20、漠進行了實驗,結果發(fā)現1KW的多晶硅電池陣列中,有反射鏡時效率年損失達1-2%,無反射鏡那么為 0.5%.位于California的Carrisa Plains太陽能發(fā)電廠,由十局部組成,其中九個 是有反射鏡增強的.據 Gay和Berman計算,從1985年8月至1989 年11月,總的電輸出損失達31.5%,這主要是由于太陽能電池與上 蓋板之間的EVA膠膜發(fā)生了變色,從而導致透過率變小.Rosenthal等也對Carrisa Plains的太陽能發(fā)電廠的太陽能電池組件進行了研究. 從I-V曲線測試說明,各個組件性能的降低具有非常大的差異,對于 128個組件,總的電輸出為4170 W,平均每個

21、組件輸出32.6W,最小 的僅為8.62W,最大的達 47.8W.至U 1990年總的電輸出損失為 35.9%.而Wenger等記錄了從1986-1991年每年平均輸出電量分別為 5.2, 5.2, 5.2, 5.2,5.0, 4.4MW累計損失 1987 年 13.1%, 1988年 20.2%, 1989年27.4%, 1990年40.8%.這說明EVA膠膜的變色與組件、太 陽光照射條件都有關系.其他工廠也發(fā)現了EVA變黃的現象,如在Las Cruces, New Mexico, San Ramor#.雖然大氣老化實驗拓展了我們對太陽能組件耐候性能的熟悉,但是要經過20-30年的實驗才能確

22、定材料的耐候性顯然是不實際的,因為在這個開展迅速的時代,材料甚至是加工方法在2-5年就會被代替.因此,加速暴露實驗 AET和加速天候老化實驗AWT對于研 究EVA膠膜天候老化過程中的性能和結構的變化就變得非常重要 了.EVA膠膜變黃的原因受很多因素的影響.NREL己經對EVA封 裝膠膜的降解和變色的機理和對太陽能電池效率的影響進行了系統(tǒng) 的研究.根據這些研究結果,F.J.Per將得出結論,太陽電池用 EVA 膠膜的變色受物理和化學因素的影響.化學方面包括 :1 EVA配方, 2由交聯劑在交聯過程中產生的對 UV有引發(fā)作用的基團,3 UV 吸收劑的損失,4交聯劑和交聯條件,5在層壓過程中擴散入

23、EVA 片中氧氣所引發(fā)的光降解反響.物理方面包括：1 UV燈的強度,2 玻璃上蓋板對UV的過濾作用,3聚合物上蓋板的氣密性,4 EVA 膠膜的厚度,5層壓過程可能是物理的可能是化學的.根據這些影 響因素,他們提出了選擇適宜的穩(wěn)定劑,抗氧劑,交聯劑的標準就： 1能夠減少由交聯產生的 UV引發(fā)基團的產生,2在潮濕條件下, 不容易水解,3能更有效的碎滅在光氧反響中產生的能引發(fā)降解反 應的自由基,4更長的作用時間,5快速交聯且不產生氣泡.而從機理上來說EVA膠膜變黃的原因主要源于以下幾個方面： 一 ：EVA自身的降解、氧化EVA封裝膠膜在室外會因受到熱氧的作用而降解.Norman S.Allen等對熱

24、氧老化進行了研究.研究發(fā)現,EVA的降解主要包括兩步：一是醋酸的減少,二是氧化和主鏈的斷裂.降解速度在氧氣中要 比氮氣中快.F.J.Pern等也認為交聯后的EVA膠膜的熱穩(wěn)定性在 O2 和H2O的存在下會降低.但加速老化實驗說明,紫外光對 EVA老化而變黃的影響是最大 的.F. J. Pern等進行了很多加速老化實驗AET,他們以46.1 W/m2此 值為1992年8月天氣晴朗時在Golden測得的為一個太陽的紫外區(qū) 輻射能量,采用各種加速老化條件對 EVA封裝膠進行了實驗,結果 顯示,在7.5個紫外太陽,黑板溫度85 C,EVA漸漸變?yōu)辄S褐色,黃 色指數變化率2-3 *10-2; 10個紫外

25、太陽,黑板溫度145C,EVA迅速變 為深褐色,黃色指數變化率4.5-5.5 *10-2; 1.2個紫外太陽,黑板溫 度60-65C或80-85 C,或在烘箱85C,1200h EVA無明顯的顏色變 化,黃色指數變化率2-6.5 *10-4o在研究中發(fā)現,純EVA膠膜中包含短不飽和?；涂梢云?到光敏劑作用的雜質.在120c以下的層壓過程 EVA結構發(fā)生微小 的變化,但在140C-150c之間,EVA結構會發(fā)生很大的變化,產生 了新的UV生色團.EVA顏色的改變降低了可見光的透過率.通過結構分析他們認為EVA變黃的原因是C=C共扼體系的形成和延長.熒 光光譜分析說明,在光熱降解過程中,發(fā)射光譜

26、紅移且強度減弱,在 415cm附近的最初產生的發(fā)射峰對應于固化產生的生色基團逐漸消失,說明UV吸收劑在EVA光熱降解過程中由于發(fā)生了光化學 降解而猝滅.Takeshi Kojima在研究過程中也得到了同樣的結果.他們進行了以下實驗：樣品：B-l,EVA/石英,紫外燈照射功率：15MW/cm-2 時；B-2, EVA/石英,紫外燈照射功率：32MW/cm-2;老化條件：先在 溫度為40C,濕度為90%條件下老化1500h,后在溫度為60C,濕度 為90%條件下老化 1000h.如圖5所示,B-1在整個老化期間 350nm,400nm處的透過率都無明顯變化,說明在紫外燈功率為15mW/cm2下,E

27、VA膠膜無明顯結構變化；B-2在40 c,濕度為90% 條件下透過率也無明顯變化,但溫度升高到60C, 400nm處的透過率減少了接近10%,這是由于在此老化條件下EVA發(fā)生了結構的變 化,膠膜有局部變黃,阻止了光的傳播：350nm處透過率有所增加, 這是由于對EVA膠膜起保護作用,預防發(fā)生光降解反響的UV吸收劑在老化過程中分解而造成的.Cyasorb類紫外光吸收劑的光降解最 先在環(huán)己胺中被證實,在 EVA中也發(fā)現了 Cyasorb類紫外光吸收劑 的光降解現象.利用自由基猝滅劑和抗氧劑能夠減緩這種降解.EVA變色的速度隨著Cyasorb類紫外光吸收劑的減少而加快.在紫外光吸 收劑被消耗后,EV

28、A的交聯度就會大幅度提升,這說明交聯反響在 EVA結構變化中起了重要作用.在交聯過程中在原來的 (3不飽和談基處產生了新的UV引發(fā)基團,即多烯炫.這些多烯炫由一些長短 不一的共扼(C=C)n組成.這種結構上的變化使發(fā)射峰產生紅移.而 這些共扼的C=C會吸收紫外光和可見光,造成 EVA膠膜的變色.通過對以上研究的總結,EVA自身的光熱降解機理可由反響式1-1,1-2表示,反響最終產生生色基團共扼碳碳雙鍵 -(C=C) y-和不飽和?；?(C=C )y-C=O.當y=1-5時,膠膜無色；當y3-6時,膠膜呈淺黃色,當y6-13時,膠膜呈棕黃色.在這些反響中,有醋酸或 乙醛等放出,且醋酸會促進 EV

29、A變黃.-(CHrCFb)n(CHiCH)y- 0 U/T CFC-CH*曳吧-(CH2CHt)n(CHjCH)y- + Y 0=CC4a00圖5 B-1 B-2老化過程中在350nm和400nm處透過率變化3bi過吧JtcwCH加(CHXH* - +yCHSC00H g)Norrish -(CH2CHs)fl(CHiCH)y- CHaCHO:剩余的交聯劑與防老劑之間的反響研究說明,多余的交聯劑在光作用下降解產生活潑的自由基, 可 與UV 531和Naugard P作用,產生生色基團.例如,自由基與UV 531的反響如式1-3所示,該反響生成相應的生色基團釀.徐雪青等對紫外老化前后的EVA膠膜

30、紅外光譜的分析結果與這一觀點一致,EVA 膠膜紫外老化前后紅外光譜曲線變化不大,未見明顯的碟基C=O生成,醋酸酯基團含量未見減少,說明 EVA膠膜變黃的原因并不是聚 醋酸乙烯降解,很有可能是過氧化物交聯劑分解后與防老化劑反響生 成生色團.由此可見,通過選擇適宜的交聯劑和防老劑品種和用量, 可進一步提升膠膜的耐老化性能.Peter Klemchuk等為了解釋EVA封裝膠膜的變色現象,解決太陽能電池組件輸出功率的減少問題,對EVA封裝膠膜也進行了加速紫外老化實驗.實驗采取 Xe燈老化儀,340nm處輻射功率為 0.55 W/m2/nm,黑板溫度為1001c.結果發(fā)現,EVA膠膜的變色是由于過氧 化

31、物交聯劑與一些穩(wěn)定劑,最有可能是抗氧劑之間發(fā)生反響,并不能 說明共扼雙鍵的產生是變色的原因.在早期的出版物中曾認為共扼雙 鍵的產生是EVA變黃的原因.他們認為VA含量為33% (Wt%)的EVA 換算成摩爾百分比大約是15%,也就相當于一個醋酸乙烯單元對應六 個乙烯單元乙烯和醋酸乙烯的反響速度是統(tǒng)一的,在天候老化過程中 醋酸乙烯提供超過八個的共扼雙鍵不太現實了. 另外,通過C-13 NMR測試得VA含量為40% (Wt%)的EVA中連續(xù)的三個和五個 VA基團幾乎觀察不到.基于以上原因,VA含量為33%的EVA不能提供足夠長 的共扼雙鍵鏈,也就不能說明共扼雙鍵的產生是 EVA變黃的原因了. 2.

32、2.3 EVA交聯性能研究進展EVA樹脂是熱塑性高分子材料,是線型分子結構的高聚物.在 太陽下受熱變軟、延伸：在嚴寒天氣下收縮變硬,顯示出熱脹冷縮的 特征.它不宜直接用于太陽電池封裝,它會把電池片拉碎,導致焊接 導線移位.因此須將EVA改性.其方法是在EVA中添加交聯劑,當 EVA膠膜加熱到一定溫度時,交聯劑分解產生自由基,引發(fā)EVA分子間的結合,形呈三維網狀結構,致 EVA膠層交聯固化,能承受大 氣的變化,不再發(fā)生熱脹冷縮.因此, EVA的交聯度指標對太陽電 池組件的質量與長壽命起著至關重要的作用. 具交聯度到達60%以上 為合格.交聯度,是指 EVA分子經交聯反響到達不溶不熔的凝膠固 化的程度.一般采用溶脹法測得.鄭智晶等采用二甲苯為溶劑,將交 聯EVA于140c左右沸騰萃取,凝膠量與樣品量之比,即得交聯度. 李國雄,許妍等采用有機過氧化物對 EVA進行交聯,經實驗說明, 分解溫度低的過氧化物交聯劑易分解, 引發(fā)速度快,交聯樣品容易產 生氣泡,不利于太陽電池透光；分解溫度高的交聯劑分解速度緩慢