光伏組件密封膠應(yīng)用解決方案

太陽能作為一種分布廣泛的綠色無污染清潔能源，是國(guó)家能源可持續(xù)發(fā)展道路上的首選。光伏發(fā)電對(duì)節(jié)能減排、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、建設(shè)美麗中國(guó)具有重大意義。膠粘技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)電池封裝、框架粘合和密封以及接線盒。與背板粘接、接線盒灌封、底片切封已成為發(fā)展趨勢(shì)，也被越來越多的廠家采用。膠粘劑的應(yīng)用所取得的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，使太陽能電池組件行業(yè)獲得了極大的增長(zhǎng)。極大的關(guān)注和關(guān)注。硅橡膠密封膠使用方便，粘接強(qiáng)度高，密封膠性能好，粘接材料范圍廣，電絕緣性能好，耐候性優(yōu)良。廣泛用于太陽能電池組件的粘接和密封。EVA系列粘合劑具有優(yōu)異的透光性能，常用于太陽能電池、玻璃和背板的封裝。

一、膠粘劑在太陽能電池組件制造過程中的應(yīng)用

1.層壓板與框架的粘接與密封

框架與框架的組裝要求層壓板貼合緊密，連接牢固?？蚣芎蛯訅喊逯g必須有良好的密封。雖然是貼身貼合，但要求不要損壞玻璃。用壓入式密封條組裝具有組裝簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)合強(qiáng)度不高。依靠膠條的彈性變形來填充密封間隙中的微觀不平整，膠條的變形能力有限，特別是小缺陷不能完全填充，導(dǎo)致密封可靠性低。用膠粘劑組裝的優(yōu)點(diǎn)如下：

液態(tài)膠粘劑充分填充密封間隙，能很好地填充表面的微觀不規(guī)則處。固化后形成彈性膠層，密封性顯著提高；層壓零件和框架通過粘合劑連接，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)和高強(qiáng)度的連接。太陽能電池組件的承載能力和整體剛性大大提高，應(yīng)力分布更均勻；固化后的膠層具有良好的彈性變形能力，適應(yīng)太陽能電池組件的使用。熱變形和外力變形。圖1為上述兩種密封組裝工藝的微觀結(jié)構(gòu)圖。由于太陽能電池組件在戶外極端惡劣的自然環(huán)境中工作，因此其組裝中使用的許多材料（鋁合金框架、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）都是新技術(shù)或?qū)＠牧希瑹o論是材料本身還是其表面。處理工藝技術(shù)含量高。不同廠家提供的材料也有很大的差異。我們對(duì)太陽能電池組件中使用的各種材料（任何與粘合劑接觸或間接影響的材料）進(jìn)行了大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)和研究。在選擇材料供應(yīng)商和制定裝配工藝時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：(a)鋁合金框架的表面處理工藝和粘合劑的粘合性能鋁或鋁合金本身的抗氧化腐蝕性能較差，但經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗螅憩F(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化腐蝕性能。用于組件組裝的鋁合金框架表面經(jīng)過一定的工藝加工，常用的加工工藝有陽極氧化、電泳涂裝、氟碳涂層等。1527太陽能電池組件專用密封膠，陽極氧化鋁合金表面，亞克力電泳涂裝鋁合金表面，具有良好的粘接性能和耐老化性能。

(b)背板材料與粘合劑的粘接

TPT幾乎成為背板的代名詞。2007年，整個(gè)太陽能電池組件行業(yè)產(chǎn)能大幅提升。供給矛盾突出。當(dāng)TPT不可用時(shí)，許多制造商會(huì)嘗試新的背板材料，例如PET和PVDF。背板聚合物材料是否粘接粘合劑與背板材料的分子結(jié)構(gòu)和表面能密切相關(guān)。如果背板材料表面不做任何處理，其表面能很低，結(jié)合強(qiáng)度很低。這些背板材料的表面只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗蟛拍苷澈?。這類高分子材料的表面處理方法有電暈處理、等離子處理、火焰處理和底漆處理。

2.電芯、玻璃和背板的封裝

電芯不封裝就不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定發(fā)電。作為電源，必須將多個(gè)單體電池串聯(lián)和并聯(lián)并緊密密封在組件中。玻璃、電池和背板材料需要用粘合劑封裝。

這層粘合劑不僅要提供良好的電絕緣性能，還要具備以下特點(diǎn)：高透光率；紫外線穩(wěn)定性（不黃變）；一定的彈性，使細(xì)胞它不會(huì)在熱變形和外部沖擊下破裂。

應(yīng)用最廣泛的包裝材料是EVA。

EVA是一種熱熔膠，在一定的熱壓條件下發(fā)生熔接、交聯(lián)、固化，成為一種高透光材料。固化后的EVA能承受溫度變化，有彈性。電池片、上玻璃和下背板通過真空層壓技術(shù)使用EVA粘合在一起。隨著光伏建筑一體化技術(shù)的發(fā)展，EVA材料的封裝工藝暴露出一定的局限性，特別是對(duì)于一些異型雙玻太陽能電池組件，普通層壓工藝難以封裝。UV固化膠可采用濕法灌封工藝，無需加壓加熱，只需一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的UV光照射數(shù)十秒即可完全固化，滿足包裝要求，該技術(shù)有望成為未來發(fā)展方向。

3.接線盒的粘接

太陽能電池組件封裝后，需要用粘合劑將接線盒和背板粘接在一起。這就要求粘合劑對(duì)各種背板和接線盒具有良好的粘合性能。為了保證接線盒在局部受力情況下長(zhǎng)期老化后也不會(huì)從背板上脫落，要求粘合劑具有良好的抗撕裂和抗老化性能。

4.接線盒的灌封

接線盒內(nèi)元器件的絕緣性能要求很高。在異常工作情況下，大量電流會(huì)流過旁路二極管，加熱太陽能電池組件，以提高接線盒的散熱能力。性能和絕緣性能需要使用灌封膠，達(dá)到防潮防震的效果。灌封膠應(yīng)具有以下特點(diǎn)：流動(dòng)性好，能流入狹窄的縫隙；一定的操作時(shí)間和更快的凝膠時(shí)間；固化后絕緣性能好；對(duì)母線無腐蝕；耐老化性好。雙組份硅膠灌封膠具有良好的絕緣性能、導(dǎo)熱性和耐老化性，無腐蝕性，流動(dòng)性好。已廣泛應(yīng)用于接線盒的灌封。

5.匯流條與背板切口之間的密封

對(duì)于沒有用灌封膠灌封的接線盒，為了防止外部濕氣從匯流條滲透到太陽能電池組件中條背板切割，需要用粘合劑密封。膠粘劑應(yīng)具有良好的絕緣性能，同時(shí)對(duì)粘度有一定要求，低粘度膠粘劑堆積厚度如果不夠，則達(dá)不到密封效果；高粘度不能很好地滲透母線，影響密封性能。

二、太陽能電池組件用粘合劑的性能

1.粘合性能

粘合劑的主要作用是將被粘合的材料連接在一起。太陽能電池片與EVA、背板和玻璃貼合后，需要用粘合劑將其與鋁合金框架粘合在一起。被粘接的組件需要承受自重、風(fēng)載荷、雪、冰雹等機(jī)械載荷，因此粘合劑應(yīng)具有足夠的粘接強(qiáng)度，以滿足太陽能電池組件承受機(jī)械載荷的要求。與傳統(tǒng)的機(jī)械連接方式相比，粘接構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力傳遞更加均勻，粘接構(gòu)件結(jié)構(gòu)比機(jī)械連接（鉚接、焊接、膠條過盈連接、螺栓連接）更強(qiáng)。成本低，重量輕。薄壁、易變形或易碎的部件，如太陽能電池、玻璃、背板等，可粘接結(jié)合，充分發(fā)揮各部件的全部強(qiáng)度。

2.光學(xué)性能

無保護(hù)的太陽能電池放置在自然環(huán)境中會(huì)影響其穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命。它們必須封裝并與外部環(huán)境隔離，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)電。用于太陽能電池芯片封裝的粘合劑應(yīng)具有高透光性。此外，包裝用粘合劑的折射率應(yīng)與玻璃和太陽能電池的折射率相匹配，以確保光吸收效率。

EVA材料是太陽能電池組件封裝工藝中常用的材料，其光學(xué)性能可以滿足目前的封裝工藝要求。

3.密封性能

密封實(shí)際上是防止有害液體和氣體的滲透。安裝在太陽能電池模塊中膠粘劑在復(fù)合過程中的密封要求極為嚴(yán)格。膠粘劑本身必須無氣孔和氣泡，固化后的膠粘劑應(yīng)連續(xù)、均勻、致密，并具有阻隔介質(zhì)滲透的性能。粘合劑阻止液體和氣體從材料的結(jié)合界面性能滲透，也直接影響密封的可靠性。膠粘劑的密封性能是一個(gè)極其關(guān)鍵的指標(biāo)，影響著元器件的可靠性和穩(wěn)定性。

4.對(duì)不同材料的粘接性能

太陽能電池組件制造的主要材料，如玻璃、鋁合金框架、背板和接線盒，由于不同的表面條件和材料供應(yīng)商。不同之處，不同品牌的膠粘劑的實(shí)際粘接效果也有很大差異。根據(jù)我們這幾年積累的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，任何材料的變化都必須充分結(jié)合，以驗(yàn)證結(jié)果的適用性。性與順從。

5.變形性

太陽能電池組件在使用過程中，由于風(fēng)荷載、雪、冰雹等外力荷載和溫度的變化，組件之間會(huì)發(fā)生一定的變形和相對(duì)位移，因此粘合劑應(yīng)具有良好的吸收變形能力，通過外力調(diào)節(jié)被粘接物體的變形能力，防止太陽能電池組件在使用環(huán)境中受到損壞。如果太陽能電池組件在交變溫度下使用，粘合劑可以在不同材料之間輕微拉伸或變形，

通過輕微拉伸或變形的過程可以有效調(diào)節(jié)不同材料之間的熱膨脹差異，從而達(dá)到目的的牢固結(jié)合。

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6.耐老化性

太陽能電池組件制造商和客戶對(duì)太陽能電池組件的壽命有非常不同的要求。一般來說，壽命為25年。在長(zhǎng)期的使用過程中，接觸光、熱、水、氧氣（臭氧）、鹽分和微生物時(shí)，粘合部分會(huì)逐漸減少。這個(gè)過程稱為老化。用于太陽能電池組件組裝的粘合劑，經(jīng)過老化過程后，其物理、機(jī)械、電學(xué)和光學(xué)性能必須在一定指標(biāo)以上，以確保太陽能電池組件在承諾的使用壽命內(nèi)穩(wěn)定、可靠、安全地工作。

7.相容性

太陽能電池組件組裝中使用的各種粘合劑應(yīng)具有良好的相容性，即粘合劑在固化過程中或固化后會(huì)與太陽能電池相互作用。元器件上的所有材料不得有膠體變黃、EVA變黃、端子腐蝕等不良反應(yīng)。

8.電絕緣性能

電絕緣性能是太陽能電池組件帶電部件所用粘合劑的重要指標(biāo)，特別是太陽能電池組件并入電網(wǎng)供電一代。粘合劑的絕緣性能已經(jīng)成為關(guān)系到人身安全的問題。一個(gè)重要的問題是，

這種性能通常通過體積電阻率和擊穿電壓來衡量。

三、

IEC和UL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)太陽能電池組件膠水要求的解讀

目前太陽能電池組件認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要有IEC61215、IEC61730和UL1703。以下是這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)太陽能電池組件所用膠水的要求的比較。

1.IEC61215對(duì)太陽能電池組件膠水的要求

根據(jù)10.3，太陽能電池組件的載流部分與框架或外部之間的絕緣電阻不應(yīng)小于大于400MΩ（元件面積小于0.1m2）或40MΩ·m2（元件面積大于0.1m2），所以粘合劑應(yīng)具有良好的電絕緣性能。根據(jù)10.3和10.10的規(guī)定，太陽能電池組件需要進(jìn)行戶外曝曬試驗(yàn)和紫外線預(yù)處理試驗(yàn)。試驗(yàn)后要求外觀無明顯變化，絕緣電阻與10.3規(guī)定的相同，因此膠粘劑應(yīng)具有良好的耐紫外光老化性能，并保持良好的電絕緣性能。

根據(jù)10.9和10.18的規(guī)定，太陽能電池組件需要進(jìn)行熱點(diǎn)耐久性試驗(yàn)和旁路二極管熱性能試驗(yàn)。在測(cè)試過程中，太陽能電池組件會(huì)產(chǎn)生局部過熱，因此粘合劑應(yīng)具有良好的耐高溫性和良好的導(dǎo)熱性。

根據(jù)10.11和10.12的規(guī)定，太陽能電池組件需要進(jìn)行-40℃～85℃冷熱循環(huán)試驗(yàn)和-40℃～85℃，85%RH，因此粘合劑應(yīng)具有良好的彈性能有效調(diào)節(jié)不同材料之間的熱膨脹差異，具有良好的耐高低溫和耐濕老化性能，滿足元器件的粘接性能和電絕緣性能。

根據(jù)10.13的規(guī)定，太陽能電池組件需要進(jìn)行85℃、85%RH的老化試驗(yàn)，因此粘合劑應(yīng)具有良好的耐濕熱老化性能，并保持良好的電絕緣性能。

根據(jù)10.15，要求太陽能電池組件浸沒在某種水溶液中，絕緣電阻不低于400MΩ（組件面積小于0.1m2）或40MΩ·m2（組件面積大于0.1m2）小于0.1m2)，所以膠水膠粘劑應(yīng)具有良好的防潮和漏濕性能。

根據(jù)10.16和10.17的規(guī)定，太陽能電池組件經(jīng)過85℃、85%RH老化試驗(yàn)后進(jìn)行機(jī)械載荷和冰雹沖擊試驗(yàn)，膠粘劑仍具有良好的粘接性能和變形能力。濕熱老化。

2.IEC61730-1太陽能電池組件用粘合劑要求

根據(jù)5.2，用作帶電部件外殼的粘合劑應(yīng)滿足以下要求：5-V阻燃等級(jí)；浸水試驗(yàn)（IEC60095-1-1）后，仍保持5-V的阻燃等級(jí)；如果在陽光下使用，抗紫外線老化試驗(yàn)應(yīng)滿足ANSI/UL746-C的要求（阻燃等級(jí)保持5-V，機(jī)械性能保持在50%）；灼熱絲點(diǎn)火試驗(yàn)大于30s。

根據(jù)第5.3條的規(guī)定，用作帶電部件支撐的粘合劑應(yīng)滿足以下要求：阻燃等級(jí)為HB、V-2、V-1和V-0，且至少滿足表3中的相應(yīng)要求。大電流起弧等級(jí)；當(dāng)系統(tǒng)電壓小于600V時(shí)，比較跟蹤指數(shù)（CTI）至少為250V；系統(tǒng)電壓在601V到1500V之間，根據(jù)ASTMD2303時(shí)間-弧閃測(cè)試方法在2.5KV下測(cè)得的斜盤弧閃校準(zhǔn)達(dá)1h；如果在陽光下使用，經(jīng)過紫外線老化試驗(yàn)后符合ANSI/UL746-C的要求（阻燃等級(jí)保持5-V，機(jī)械性能保持50%）。

3.IEC61730-2太陽能電池組件用粘合劑要求

根據(jù)10.6，導(dǎo)電部分與框架或外露外表面應(yīng)具有良好的絕緣性能。這個(gè)試驗(yàn)不僅必須在老化前進(jìn)行，也必須在各種老化試驗(yàn)后進(jìn)行。因此，膠粘劑在經(jīng)過各種老化試驗(yàn)后應(yīng)具有良好的電絕緣性能。根據(jù)10.7，太陽能電池組件需要進(jìn)行溫度測(cè)試。試驗(yàn)過程中，各部分溫度必須低于材料的RTI值20℃，材料不得蠕變、扭曲、松弛、碳化或類似損壞，所以粘合劑應(yīng)具有較好的耐溫性。

根據(jù)10.8，太陽能電池組零件需要進(jìn)行阻燃測(cè)試，因此粘合劑應(yīng)具有一定的阻燃性。

根據(jù)10.9，當(dāng)通過太陽能電池板的反向電流為太陽能電池組件保險(xiǎn)絲額定電流的135%時(shí)，與太陽能電池板接觸的粗棉布或薄紙（棉紙）不應(yīng)燃燒或碳化并且電池極板本身不應(yīng)燃燒，因此粘合劑應(yīng)具有較高的燃點(diǎn)和良好的耐溫性。

根據(jù)10.10的規(guī)定，太陽能電池組件需要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，因此粘合劑應(yīng)具有良好的粘接性能和變形能力。

4.UL1703對(duì)太陽能電池組件膠粘劑的要求

根據(jù)7.1的規(guī)定，在火災(zāi)或電擊情況下用于封裝的膠粘劑應(yīng)滿足UL746C對(duì)阻燃性的規(guī)定要求、紫外線輻射、浸水和灼熱絲點(diǎn)火。

根據(jù)第7.1條的規(guī)定，可能遭受火災(zāi)或電擊的支撐或絕緣粘合劑應(yīng)滿足以下要求：阻燃等級(jí)為HB、V-2、V-1和V-0，且至少達(dá)到表3中相應(yīng)的大電流起弧水平；當(dāng)系統(tǒng)電壓小于600V時(shí)，比較跟蹤指數(shù)（CTI）至少為250V；系統(tǒng)電壓在6