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EVA是指乙烯/乙酸乙烯酯共聚物,光伏EVA详解

更新时间:2025-04-28 10:40:01   作者:网友投稿   来源:网友投稿点击:

EVA是指乙烯/乙酸乙烯酯共聚物,由于在乙烯分子链上引入了极性的乙酸基团(CH3C00-),并且作为短支链分布在主链上,使得PE分子链的对称性和规整性降低,分子链间的距离增加,这些结构的变化导致EVA的性能与LDPE(低密度聚乙烯)明显不同。EVA具有优良的柔韧性,耐冲击性,弹性,光学透明性,低温绕曲性,黏着性,耐环境应力开裂性,耐侯性,耐化学药品性,热密封性。

交联固化:线型或支链型高分子链间以共价键连接成网状或体型高分子的过程。

自由基:也称游离基,是含有一个不成对电子的基团。(RO·),在PV使用的EVA在生产过程中添加有过氧化物交联剂(图中ROOR),RO·为加热分解的自由基团,H为EVA酯基侧链甲基上的氢。其本质为自由基夺氢反应。

EVA的性能主要取决于分子量(用熔融指数MI表示)和醋酸乙烯脂(以VA表示)的含量。

当MI一定时,VA的弹性,柔软性,粘结性,相溶性和透明性提高,VA的含量降低,则接近聚乙烯的性能。当VA含量一定时,MI降低则软化点下降,而加工性和表面光泽改善,但是强度降低,分子量增大,可提高耐冲击性和应力开裂性。PV使用的EVA中VA含量大约为33%。

EVA是一种热融胶粘剂,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,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。固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性,它将晶体硅片组“上盖下垫”,将硅晶片组包封,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。

封装电池片,防止外界环境对电池片的电性能造成影响。增强组件的透光性。将电池片,钢化玻璃,TPT粘接在一起,具有一定的粘接强度。

粘接是两种相同或两种不相同物质接触时,在界面分子间产生相互吸引作用的现象,一般称接受面为粘附体,

粘结在粘附体上的物质称为胶粘剂。这种表面分子的相互作用既可以是分子间的相互作用,也可以是化学键合作用,还可以是界面上微观的机械连接作用。

另一方面,EVA在生产过程中加入了硅烷偶联剂,使EVA和玻璃粘合产生化学键后, 消除了机械界面, 以本身优良的透光性能改善了玻璃的透光率, 起着增透的功能作用, 从而有利于太阳电池光电转换效率的提高,E V A 吸收了大部分紫外光既保护了E V A本身, 也保护着太阳电池背材TPT。

硅烷偶联剂增加其与无机物之间的粘结能力, 当太阳电池封装热压时, 该组份便和EVA发生化学接枝反应, 并和玻璃发生化学键合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 产生高强度且持久粘合, 保证太阳电池在户外长年日晒雨淋也不致脱粘。

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,是通过采取化学胶联的方式对EVA进行改性,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,使EVA胶层交联固化,当胶联度达到60%以上时能承受大气的变化,不再发生热胀冷缩。

层压过程大概可以分成三步:

开始阶段:层压机的温度保持在较低温度,EVA 熔化,有良好的流动性,但是交联速度很慢。真空泵对下室抽真空,于是组件内部的气体迅速并且很容易的被抽走。上室保持真空,组件不受压力。

EVA 固化阶段:层压机温度升高到一个较高温度,EVA 发生快速的交联反应。下室继续保持抽真空,及时排出固化过程产生的气体。同时上室充气,上下室之间的压力差使层压机中的橡胶层对组件施加压力。

结束阶段:EVA 固化完成。先是上室抽真空,撤去压力,然后下室充气,开盖。

EVA 的固化曲线:

EVA交联机理:

EVA的老化

EVA作为高分子材料在户外长期使用的情况下,不可避免会受到光、人、水、化学介质、与生物侵蚀等因素的组合作用,产生降解而老化,性能逐渐下降。根据EVA无规共聚的结构特点,决定了其在光热作用下降解而产生变色,导致透光率及输出功率下降。

在太阳电池组件的使用过程中,这种结构会在紫外线、高温、湿气和氧气的作用下缓慢的发生变化,EVA性能不断下降,从而导致太阳电池组件的性能降低。

EVA降解本质是化学键断裂,大分子链是否断裂、被氧化取决于分子化学键键能和所吸收光波的能量,一般来说,UV(200-400nm)能量高于EVA键的断裂能,因此该波段的UV显著加速EVA的老化。当有氧气存在时,氧对光降解过程起着很大的促进作用,降解过程将会更加复杂化,降解产生的乙酸会腐蚀组件中的金属部件。

EVA降解会使粘接性能变差,因此EVA层可能会发生脱层现象,使得EVA组件密封性能变差,导致空气或湿气从组件边缘渗入到组件内部。

EVA降解(老化)包括EVA的光热降解、光氧降解。

PV组件中用EVA中VA占33%,即平均每6个乙烯单元含有1个VA单元。

EVA的光热降解包括

⑴NorrishⅠ,产生乙醛和其他一些气体如:一氧化碳,二氧化碳,甲烷。

⑵NorrishⅡ,基于脱乙酰的机理上认为,乙酸乙烯基从EVA主链上脱落形成乙酸和主链聚烯烃大分子。聚烯烃分子中的共轭双键是生色基团,它会使EVA分子变色,并且随着共轭体系的延长,颜色会从浅黄到深褐色逐渐增加深。而且反应生成的乙酸将腐蚀金属器件,如汇流条,电极。

EVA的光氧降解:

如果组件内含有空气,那么在太阳光和氧气的作用下,EVA大分子链吸收紫外线而发生物理和化学的变化称为光氧降解。这将导致EVA大分子链断裂或交联,并生成含氧基团如乙酸或氧化物等。(光氧化降解作用使EVA发生明显交联,在这种情况下过度交联会使EVA发黄,但在氧气充足的情况下,氧气会对它产生“光漂白”效应。但两者都会使EVA粘结性能大幅度下降,导致脱层。)光漂白:氧化生色基团的化学键,使之断裂而产生漂白的效果。

为了抵抗以上几种反应和使EVA适度交联,在EVA配方中加入各种助剂:

抗氧化剂:阻止自由基引发反应;

热稳定剂:消化热反应生成的对体系有害的物质;

光稳定剂:吸收某一波段的光线,转化成无害的热能,捕获光氧反应产生的自由基;

交联剂:产生自由基,促进EVA的交联固化;

硅烷偶联剂:增加其与无机物之间的粘结能力, 当太阳电池封装热压时, 该组份便和EVA发生化学接枝反应, 并和玻璃发生化学键合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 产生高强度且持久粘合;

过氧化物交联剂:在一定温度下引发EVA的交联固化反应;

阻聚剂:某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0;

C=[1-(W3-W4)/(W2-W1)]×100上式中: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)。

EVA的保存方法及注意事项

勿重压,一般堆放两层,不能超过三层,需避光,室温不宜超过40度,勿靠近热源。打开后请及时使用,如未用完,请密封。储存期不宜超过九个月。

封边剂,玻璃胶等附属材料在使用前一定要充分确认其腐蚀性。这些材料中可能含有引起膜与玻璃脱落的材质。

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