2009光伏组件用高性能EVA胶膜的研发

光伏用胶

阳光技术SunTechnology

光伏组件用高性能EVA胶膜的研发

温州瑞阳光伏材料有限公司詹显光

蒋祥吉

詹茸茸

管嗣光

摘要通过对EVA胶膜原材料的评价选择、配方设计、设备改进和工艺定型，研制成功高性能EVA胶膜，该产品达到国际同类产品水平，可替代进口胶膜用于光伏组件生产，基本实现国产化。

关键词光伏组件EVA胶膜封装材料研发

R&DofhighperformanceEVAsheetforPVmodules

ByZhanXianGuangJiangXiangJiZhanRongRongGuanShiGuang

ThroughtheevaluationofEVAsheetrawmaterialselection,Formulationdesign,EquipmentimprovementandTechnics

stereotyping,successfuldevelopmentofhigh-performanceEVAsheet,theproductreachedtheinternationalstandardofsimilarproducts,canreplaceimportedEVAsheetforPVmodules,toachievelocalization.

Abstract

Keywords

★

PVmodule，EVAsheet，Encapsulationmaterial，R&D

WenZhouRuiYangPhotovoltaicMaterialCo.，Ltd

1项目背景

光伏组件的结构从上到下由钢化玻璃面板、EVA胶膜、晶体硅电池片、EVA胶膜、TPT背板组成（如图1所示）。其中EVA胶膜是一种封装材料，把晶体硅电池片分别与钢化玻璃面板、TPT背板粘接起来，EVA封装胶膜在封装过程发生交联，形成结构均一、透光率高、密封良好的凝胶，在光伏组件使用过程中，能有效地防止水、气、灰尘等对晶体硅电池片的腐蚀。

口EVA胶膜，且随着光伏组件产量的迅速增长，进口EVA胶膜的数量也持续增加。如何提高EVA胶膜的耐老化性能，使国产EVA胶膜代替进口产品，一直是我国EVA胶膜生产企业努力的方向，我们投入大量物力进行高性能EVA胶膜的研制。人力、

我们的目标是研发一种耐老化性能优异的高性能EVA胶膜，以替代进口EVA胶膜用于光伏组件生产，实现高性能EVA胶膜的国产化一直是光伏企业的梦想。经过3年的潜心研发，温州瑞阳光伏材料有“瑞阳光伏”）终于获得成限公司（以下简称功，现将研究工作和结果进行介绍。

交联剂是EVA胶膜的重要组分，在光伏组件层压过程时，它使EVA胶膜发生交联，使胶膜各种性能得以长期保持。EVA胶膜对交联剂有3个基本要求：2.2.12.2.2

交联剂不会对EVA胶膜的性能（特交联剂在EVA胶膜生产过程中不

别是老化性能）产生不利影响。

会使EVA树脂交联，仅在EVA胶膜固化时才发生交联。2.2.3

现在一般采用过氧化物为交联剂，

交联剂的用量要合适，用量不足会使胶膜的交联度偏低从而影响光伏组件使用寿命，过多的交联剂有可能使EVA树脂分子的主链断裂，也影响EVA胶膜使用寿命。2.3

其他助剂

除了交联剂外，还有耐老化助剂、偶联剂等。这些助剂除了本身的作用外，必须对EVA胶膜不产生副作用。这些助剂中杂质含量应尽量低，或者经试验证明对EVA胶膜无不利影响。

2原料

2.1

EVA树脂

我们采用杜邦公司专门开发的太阳能级EVA树脂，这是一种高VA含量、合适熔融指数的树脂。产品具有高透明、超低晶

在光伏组件使用过程中，各种材料受所在环境的影响，性能逐渐降低。但是，不同材料性能变化的速度并不相同，其中EVA胶膜最容易因老化而使光伏组件性能变差直至失效。现在比较统一的观点是，EVA胶膜的耐老化性能决定了光伏组件的寿命。由于种种原因，我国每年需要大量进

点含量、分子量大，密度大（≥975kg/m3）、柔性好，粘性大等优点。使用这种EVA树脂，可赋予胶膜多种优良性能，如更高的透光率、更强的粘接性和更完全的交联度，从根本上提高胶膜的使用寿命。配合适当的耐老化助剂，可获得优异的耐老化性能。2.2

对交联剂的要求

3配方

3.1

配方设计原则

在配方设计时，我们遵循的原则：提高EVA胶膜的耐老化性能是配方设计的重点；在保证剥离强度的基础上，尽量提高

40新闻热线：（010）68635203E-mail：cjb3297@

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EVA胶膜固化后的交联度；若某一种助剂单独使用不能达到预期效果时，可采用多种助剂进行复配；根据助剂不同种类、不同配比设计多个配方，经过试验确定合适的配方。3.2

配方的正交试验

由于可变因素很多，试验中采用3因素3水平正交试验。实验工作量大，并根据不同供应商对一些助剂进行了试验。通过试验获得大量第一手资料，为配方设计和改进提供依据。3.3

经试验确定的配方EVA树脂：94%~99%；

交联剂A+交联剂B+交联剂C：0.5%~2.0%；

耐紫外老化助剂A+耐紫外老化助剂B+耐紫外老化助剂C：0.3%~1.5%；

耐热老化助剂A+耐热老化助剂B：0.2%~1.5%；

偶联剂A+偶联剂B：0.01%~1.0%；

多次改进和试验，最后对压辊表面进行特殊处理，终于解决了EVA胶膜粘辊问题，并提高了EVA胶膜的外观和尺寸的质量。4.4

收卷装置

为实现无衬纸收卷，我们设计了一种全新的收卷装置。这种收卷装置在收卷过程中不会对EVA胶膜产生牵引力，并使EVA胶膜收卷的松紧度、平整度都十分理想。使用这种收卷装置，实现了EVA胶膜的无衬纸收卷，还解决了EVA胶膜成型后的应力释放问题。

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（△YI），均未超过2。了3种黄变指数5.2

EVA胶膜的综合性能

经过多次检测证明，我们研发的EVA胶膜性能良好。5.2.1

透光率

试验方法GB/T2410，玻璃/EVA胶膜/玻璃叠合固化后EVA胶膜的透光率不小于单片玻璃透光率。5.2.25.2.3

交联度剥离强度

二甲苯沸腾萃取5小时，交联度≮85%。试验方法GB/T2790，玻璃/EVA胶膜

5产品性能

5.15.1.1

EVA胶膜产品性能描述透光率

EVA胶膜固化后的透光率是产品的重要性能指标，它关系到光伏组件发电量的多少。据有关资料介绍，透光率的指标一但这个指标有些含糊。因般不小于91%，

为进行透光率试验时，往往将EVA胶膜夹在两片玻璃中进行固化，然后测试玻璃/EVA胶膜/玻璃3层叠合固化后的透光率，其结果取决于玻璃的透光率，并不能真实反映EVA胶膜固化后的透光率。目前测试用的玻璃（单片）透光率一般在91.2%~91.7%之间，而玻璃/EVA胶膜/玻璃3层叠合固化后，由于不同材料接触界面分子间的偶合，其透光率一般不低于因此，透光率的指标值单片玻璃的透光率。

以“不小于单片玻璃的透光率”为宜。5.1.2

耐老化性能

考虑到光伏组件在不同环境条件下使用，EVA胶膜耐老化性能应包括耐紫外老化、耐热老化和耐湿热老化几个方面。

关于EVA胶膜老化前后性能变化的描述现在还不统一。过去采用定性描述，随着EVA胶膜的发展，出现了以保持率来表示的定量描述。我们用EVA胶膜老化试验前后黄色指数的变化（黄变指数△YI）来表示，黄变指数大的EVA胶膜耐老化性能差，黄变指数小的EVA胶膜耐老化性能好。

通过对EVA胶膜老化前后透光率变化的测试表明，无论是耐紫外老化、耐热老化，还是耐湿热老化，我们研发的EVA胶膜老化后透光率保持率都在96%以上。测试中耐紫外老化是根据GB/T19394-2003/IEC61345：1998《光伏（PV）组件紫外试验》进行的，试验时间为1000h，试验期间紫外灯一直照射。同时，我们对EVA胶膜测量

TPT背板/EVA胶膜剥离强度≮50N/cm，剥离强度≮35N/cm。5.2.45.2.5

吸水率

耐紫外老化性能

试验方法GB/T1034，吸水率≯0.1%。试验方法GB/T19394-2003，1000h、△YI≯2。5.2.65.2.7

耐热老化性能耐湿热老化性能

试验方法GB/T7141，85℃、1000h、△YI≯2。85℃、试验方法GB/T2423.3-2006，RH85%、1000h、△YI≯2。

上述性能指标表明，我们研发的高性能EVA胶膜，达到了进口EVA胶膜的水平，可以满足光伏组件使用寿命的要求。

4生产工艺特点

我国已有多家EVA胶膜生产企业，生产工艺大同小异。我们在基本工艺相同的配方要求、产品基础上，根据原材料特点、性能特点，在生产工艺上有许多创新。4.1

多次混合

在EVA胶膜生产过程中，首先是将各种原料混合成均匀的配合料。有些助剂配比很低（例如小于0.1%），如何使这些低配比助剂在配合均匀分布是一个很重要的工艺问题。我们采用多次混合的办法，使小配比助剂与少量其他物料混合，再与较多的其他物料混合，最后与全部其他物料混合。多次混合解决了低配比助剂的均匀性问题。4.2

粉料改性

在混料时，还碰到一个问题，就是有些助剂为粉状物料，而EVA树脂为粒状物料，相对于细粉存在较大空隙，如何使粉状物料不与粒状物料离析，曾困扰了我们很长时间。最后，我们对粉状助剂进行改进，在混合时能很好地分散，混合后能很好地粘附在树脂上，不会离析。4.3

压辊

在EVA胶膜生产线上有许多辊筒，其中2个压辊处于模头下方，熔融的混合料从模头出来后，通过压辊获得所需的规格和形状。由于我们所用EVA树脂粘性大，常发生胶膜粘辊现象，我们曾试验了多种材质的压辊，效果均不理想，影响了正常生产。经过

6应用情况和技术评审

6.1

应用情况

我们研发的高性能EVA胶膜，已在光伏组件生产企业中广泛应用，反映良好。一方面产品性能优良，完全可以替代进口EVA胶膜；另一方面产品性能稳定，在长期应用过程中未发现不合格产品。6.2

产品技术评审

2009年7月16日，在由中国可再生能源学会光伏专业委员会主持的产品技术评审会上，有关专家认定光伏组件用高性可替代进能EVA胶膜达到国际先进水平，口EVA胶膜用于光伏组件生产。

7结论

综上所述，EVA胶膜性能超过预定指标，

达到国际先进水平，基本实现了国产化。

（责编：张桂玲）

参考文献

根据本公司试验编写，未有引用或参

考文献。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dghq.html