太阳电池胶膜

EVA太阳电池胶膜是以EVA(乙烯与醋酸乙烯脂共聚物的树脂产品，化学式结构(CH2—CH2)—(CH—CH2)，英文名称为:Ethylene Vinyl Acetate，EVA)为主要原料，添加各种改性助剂，充分混拌后，经生产设备热加工成型的薄膜状产品。

EVA胶膜是一种热固性的膜状热熔胶，常温下不发粘，便于裁切等操作。但加热到所需要的温度，经一定条件热压便发生熔融黏结与交联固化。在太阳电池的封装材料中，EVA太阳电池胶膜是最重要的材料。EVA太阳电池胶膜的使用不当，将对太阳电池组件产生致命的影响，其性能直接影响组件的功率和寿命。EVA太阳电池胶膜在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击强度和良好的光学性能、耐低温及无毒的特性。

1.EVA的原理

EVA是一种热融胶黏剂，常温下无黏性而具抗黏性，可以便于操作，经过一定条件热压便发生熔融黏结与交联固化，并且变得完全透明。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，它将太阳能电池片组“上盖下垫”，将太阳能电池片组密封，并和上层保护材料玻璃、下层保护材料TPT(聚氟乙烯复合膜)，利用真空层压技术黏合为一体。EVA和玻璃黏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强作用。EVA厚度在0.4～0.6mm，表面平整，厚度均匀，内含交联剂，能在150℃左右温度下固化交联。

EVA主要有两种，一种是快速固化型，另一种是常规固化型，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，厚度为0.4mm的EVA膜层作为太阳电池的密封剂，使它和玻璃、TPT之间密封黏结。制作太阳能电池组件的EVA太阳电池胶膜，主要根据透光性能和对环境的适应性能进行选择。

图2－2　EVA太阳电池胶膜

2.EVA的性能

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、对环境的适应性、耐化学药品性、热密封性。EVA和玻璃黏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强作用。

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、黏结性、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。

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产生黏合，在这过程中既有物理也有化学的反应。未经改性的EVA透明，柔软，有热熔黏合性，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片碎裂，使黏结脱层。

通过采取化学胶联的方式对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。

3.EVA的性能指标

①固化温度。用于太阳电池封装的EVA是专门设计的热固性热熔胶，即在加热熔融的同时会发生固化反应。当温度较低时，交联反应发生的速度很缓慢，完成固化所需要的时间较长，反之需要的时间就比较短。因此要选择一适宜的层压温度，使EVA在熔融中获得流动性，同时发生固化反应。随着反应的进行，交联度增加，EVA失去流动性，起到封装的作用。

②交联度。用于太阳电池封装的EVA在层压过程中发生了交联反应，形成了三维网状结构。EVA胶膜有交联固化作用，EVA胶膜加热到一定温度，在熔融状态下，其中的交联剂分解产生自由基，引发EVA分子间的结合，使它和晶体硅电池、玻璃、TPT产生黏结和固化，三层材料组成为一体，固化后的组件在阳光下EVA不再流动，电池片不再移动。因为太阳电池长期工作于露天之中，EVA胶膜必须能经受得住不同地域环境和不同气候的侵蚀。因此EVA的交联度指标对太阳电池组件的质量与长寿命起着至关重要的作用。

③黏结强度。EVA的黏结强度决定了太阳电池组件的近期质量。EVA常温下不发黏，便于操作，但加热到所需温度，在层压机的作用下，发生物理和化学的变化，将电池片、玻璃和TPT黏结。如果黏结不牢，短期内即可出现脱胶。

④其他指标。EVA的耐热性、耐低温性、抗紫外线老化等指标对太阳电池组件的功率衰减起着决定性的作用。

用作太阳能电池组件封装的EVA，主要对以下几点性能提出要求:

①熔融指数。影响EVA的融化速度。

②软化点。影响EVA开始软化的温度点。

③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。

④密度。交联后的密度。

⑤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。

⑥热导率。交联后的热导率，反映交联后的EVA的热导性能。

⑦玻璃化温度。反映EVA的抗低温性能。

⑧断裂张力强度。交联后的EVA断裂张力强度，反映了EVA胶联后的抗断裂机械强度。

⑨断裂延长率。交联后的EVA断裂延长率，反映了EVA胶联后的延伸性能。

⑩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。

吸水性。直接影响其对电池片的密封性能。

交联率。EVA的交联度，直接影响到它的抗渗水性及耐候性。

剥离强度。反映了EVA与玻璃、EVA与背板之间的黏结强度。

耐紫外光老化。影响到组件的户外使用寿命。

耐热老化。影响到组件的户外使用寿命。

EVA固化前后的主要性能参数见表2－9。

4.EVA的使用要求

产品在收卷时有轻微拉紧，在放卷裁切时不应用力拉，建议留2%左右的纵向余量，裁切后放置半小时，让胶膜自然回缩后再层叠更好。初次使用新产品或设备时，应先采用模拟板层压试验，确认工艺条件合适后，再投入正式生产。不要用手直接接触EVA胶膜表面，以免影响黏结性能。不要让产品受潮，以免影响黏结性能或导致气泡的产生。打开包装或裁切后，建议在48小时内用完。不要用力拉胶膜，以免产生变形，影响使用性能。未用完的EVA，要重新包装好。

在裁切、铺设过程中，最好设置除静电工序，以消除组件内各部件中的静电，从而确保封装组件的质量。批序号标签贴在每卷产品的纸芯内和包装箱外。建议使用时记录下批序号，以便发现质量问题时，可以追查原因。EVA太阳电池胶膜是太阳能电池组件封装的主要材料之一，其性能直接影响组件的功率和寿命。为了保证组件能在室外使用20年以上，必须正确地使用和加工，充分发挥EVA胶膜的性能，以达到理想的效果。

表2－9　EVA固化前后主要性能参数

续表

5.EVA材料的区别

外观区别体现在以下几点:

①厚度。根据不同的需要，可以分别采用0.35、0.45、0.60和0.80厚度的EVA。

②表面。绒面或平面。

③软硬。较软的EVA其溶点较低，反之则溶点较高。

内在区别体现在以下几点:

①交联剂添加多，交联度高，但容易老化，易发黄;反之，则交联度低，不易发黄。

②醋酸乙烯酯(熔体流动速率一定)含量高，EVA的弹性、柔软性、耐冲击性、耐应力开裂性、耐气候性、黏结性、相溶性和透明性、光泽度提高;反之则强度、硬度、融熔点、屈伸应力、热变形性降低。

③熔体流动速率(醋酸乙烯酯一定)高，融熔体的流动性、融熔体的黏度、韧性、抗拉强度、耐应力、开裂性增加;反之，断裂伸长率、强度、硬度降低(但屈伸应力不受影响)。

6.EVA运输与贮存

EVA胶膜应避光、避热、避潮运输，平整准放，堆放高度不得多于四层，不得使产品弯曲和包装破损。EVA胶膜的最佳贮存条件:放在恒温、恒湿的仓库内，其温度为0～30℃，相对湿度小于60%。避免阳光直照，不得靠近有加热设备或有灰尘等污染的地方，并应注意防火。贮存期不超出六个月，建议在三个月内使用完。(贮存期以合格证上注明的生产日期为起始日。)

7.EVA裁切

将卷状EVA小心地从包装箱中取出〔如图2－3(a)所示〕，两人搬抬，将EVA固定在下料架上〔如图2－3(a)所示〕;将成卷的EVA上的胶带、包装纸等包装物去除干净。注意:EVA卷上的透明胶带必须在裁切之前彻底清理干净，否则下一工序易出层压后返修组件。

将操作台上的标记线和图纸进行确认，操作人员互检工装佩戴情况，负责裁切的人员的需要佩戴防划伤手套，以防刀片跑刀划伤手〔如图2－3(b)所示〕。裁切过程中，将壁纸刀沿标尺匀速切割，手指不得放在标尺内，避免壁纸刀伤到手背与手指〔如图2－3(c)所示〕。

将切割后的原材料按规格尺寸和任务要求整齐地摆放到转运车上。裁切好的EVA要整齐地摆放在干净的转运车上，记录数据，摆放整齐〔如图2－3(d)所示〕。