探索光伏組件封裝材料 EVA交聯(lián)度的精確測量

在光伏電池的制造過程中，EVA層的交聯(lián)度是決定其性能的重要因素。EVA層作為封裝材料，不僅保護電池免受外界環(huán)境的影響，還確保了整個組件的機械穩(wěn)定性。EVA層在粘著力、耐久性、光學特性等方面具有的優(yōu)越性，使得它被越來越廣泛的應用于組件及各種光學產品。來自美能光伏的EVA交聯(lián)度測試系統(tǒng)，通過二甲苯萃取法精確測得樣品的凝膠含量，從而準確計算出EVA的交聯(lián)度。

什么是EVA材料？

在太陽能電池的封裝材料中，EVA是最重要的材料。它是一種熱熔黏結膠膜，常溫下無黏性而具抗粘連性，經一定條件熱壓便發(fā)生熔融黏結與交聯(lián)固化，將電池串“上蓋下墊”包封。一方面，固化后的EVA能承受大氣變化且具有彈性，并和上層保護材料玻璃、下層保護材料背板TPT黏合為一體;另一方面，它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起著增透的作用，并對組件的輸出有增益作用，在太陽能電池封裝與戶外使用上均獲得了相當滿意的效果。

什么是EVA交聯(lián)度？

交聯(lián)度是指EVA膠膜加熱時線狀分子交聯(lián)成網狀分子的質量比率。組件層壓時，當層壓機的加熱溫度到達交聯(lián)劑的分解溫度后，交聯(lián)劑中的過氧鍵斷裂形成過氧自由基RO﹣，極易與EVA支鏈上烷基的H結合，兩個烷基活性基團結合后便形成交聯(lián)的EVA，機理如下：

EVA交聯(lián)機理圖

交聯(lián)度決定了EVA膠膜的內聚強度，影響EVA膠膜與背板玻璃的剝離強度，交聯(lián)度檢測數據將直接反映組件封裝的可靠性，從而決定組件質量。

影響EVA交聯(lián)度的因素有哪些？

交聯(lián)劑添加量：交聯(lián)劑添加量的增多，會使交聯(lián)度升高，但過多易產生老化黃變；添加量太少則交聯(lián)度過低，粘結強度和抗老化能力同樣會受到影響，實驗證明在75%-80%為最佳。

層壓溫度：層壓溫度直接影響EVA的交聯(lián)度。如果層壓溫度偏低，交聯(lián)度可能不足，可能導致電池片移位甚至碎裂。相反，層壓溫度過高會使EVA老化黃變，影響組件的使用壽命。

將六款EVA膠膜（分別標記為1-6），按照層壓溫度140℃和145℃進行層壓制樣，將制好后的樣品按照化學法進行交聯(lián)度測試，實驗結果如下圖。

通過化學法測試得到的交聯(lián)度值

層壓保持時間：層壓保持時間也會影響EVA的交聯(lián)度。如果保持時間過短，交聯(lián)度可能不足；過長的保持時間可能導致交聯(lián)度過高。

交聯(lián)度與層壓時間關系圖

如圖所示，約3-4分鐘后，對于層壓時間>4分鐘的EVA復合物表現出>80%的凝膠含量，預計最大凝膠含量為90±1%；隨著層壓時間的增加，穩(wěn)定性顯著降低：層壓時間為2分鐘的樣品顯示出高可變性，表明反應早期狀態(tài)下交聯(lián)的不均勻性，隨著反應接近完成而趨于平穩(wěn)。

如何進行二甲苯萃取法測試？

制作不銹鋼網袋：將120目的不銹鋼網制作成頂端有開口的袋子，稱取重量為(W1)。

取樣：將已交聯(lián)的EVA膠樣在1/10000電子天平準確稱取,將樣品放入已知重量的不銹鋼網袋里，稱取重量為(W2)。

萃?。?/strong>將試樣包稱取重量為(W3)后懸吊在反應瓶中。以二甲苯為溶劑加熱到140℃左右，沸騰回流3~5h,一般回流速度為20~40滴/分。

計算： 冷卻取出后，放入真空烘箱中烘3h完全除去溶劑，放置于干燥皿中冷卻10~20min,取出稱量為(W4)。

交聯(lián)度C(%)=[1-(W3-W4)1(W2-W1)]×100%

W1：三邊封口一邊開口的空袋重量

W2：裝有試樣的袋重(三邊封一邊開口的袋)

W3：裝有試樣封口的袋重

W4：經溶劑萃取并干燥后的試樣袋重

本測試方法屬溶劑萃取法。試樣要在有代表性的不同部位取出。萃取劑要達到一定的沸騰程度，起攪拌作用。懸掛的試樣袋底邊，應靠近瓶底，確保溶解。

美能EVA交聯(lián)度測試系統(tǒng)

美能EVA交聯(lián)度測試系統(tǒng)包含全鋼通風柜、真空干燥箱、電子天平、數顯溫控電熱套、燒瓶、冷凝器等標準配置。除了可用于光伏組件封裝的EVA交聯(lián)度測試，亦可用于聚乙烯交聯(lián)（PE-X）、天然高分子離子交聯(lián)及高分子結晶度等其他材料的測試。

介紹：

美能EVA交聯(lián)度測試系統(tǒng)通過測定產品的凝膠含量來確定交聯(lián)度，將試樣在選定的溶劑中按規(guī)定進行時間進行萃取并稱量其萃取前后的質量，以經萃取而未被溶解的剩余物所占的質量百分數(即凝膠含量)作為試樣的交聯(lián)度。

滿足標準:

IEC 62788-1-6:2017、GB/T 29848-2018、CQC 3307-2014

功能特點:

?加熱功率比例可調

?具有良好的防腐蝕性，抗化學性。

?升溫速度快，控溫精確高，操作簡單，同時滿足1~6只樣品測定。

?智能控溫儀具有設定、測定溫度功能，雙數字顯示，PID自整定，控溫精確可靠。

EVA交聯(lián)度測試系統(tǒng)廣泛應用于生產線上的質量控制和檢測環(huán)節(jié)，通過對組件進行全面檢測，確保產品符合標準要求。同時，也可以幫助研究人員深入了解光伏組件的制造工藝和性能特點，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供重要參考。未來，隨著組件向更高效率和更長壽命方向發(fā)展，美能光伏將助力太陽能行業(yè)邁向更加光明的未來。

關 于 我 們

「美能光伏」涵蓋太陽能光伏的整個產業(yè)鏈：從機理研究到組件以及發(fā)電廠的質量保證。我們的研發(fā)范圍旨在與行業(yè)合作，促進在市場上推出新的創(chuàng)新產品。我們的目標是降低制造成本并支持中國光伏產業(yè)參與國際競爭。

公司研發(fā)出美能在線濕法工作站，在線四探針，在線poly膜厚檢測儀，微晶晶化率測試儀、量子效率測試儀、美能二次元測試儀、美能3D顯微鏡、美能TLM等一系列先進光伏電池片制程檢測設備。同時針對光伏組件IEC61215、IEC61730測試標準以及BIPV光伏建筑一體化標準，為光伏組件實驗室提供綜合專業(yè)的綜合測試解決方案，產品涵蓋力學可靠性，環(huán)境可靠性，電性能測試和化學材料分析等測試設備。公司擁有超過20名的資深研發(fā)工程師，以及超過60名的產品和技術工程師。