太阳能电池EVA、背板

1、2020/7/5，1，1，定义EVA是柔软性和粘接性优异，具有良好的透光性和耐老化性的透明胶体。 将硅晶片群“上盖下焊盘”封入硅芯片组，用真空层压技术将上层保护材料玻璃、下层保护材料TPT (聚偏二氟乙烯复合膜)一体地构成结晶硅模块。 长期实践证明：太阳能电池的外包装和室外使用取得了相当满意的效果。 2020/7/5，2，2，EVA的发展历史：晶体硅太阳能电池行业用的密封材料是粘合剂。 到20世纪80年代为止，国内外曾尝试过液态有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂片(PVB )，因价格高，施工条件苛刻，物性差而被淘汰。 从80年代开始，在国外开发了EVA薄膜。 它是一种热熔胶粘膜，常温下没有粘着性，

2、具有耐粘着性，在一定条件下热压后会发生熔融胶粘和交联硬化。 我国从20世纪80年代中期开始陆续从美国引进单晶硅太阳能电池生产线，为了改变从美国进口EVA薄膜、每年进口包装材料的被动局面，国家改革委员会把EVA薄膜国产化列入“八五”难关计划。 从此，EVA行业在中国进入了快速发展阶段。 80年代后期着手EVA研究的浙江化学工业研究院是一个案例。 现在国产PS被频繁使用的是1 .浙江化学工业PS2.福斯特PS。 在我国使用比较多的海外EVA主要是日本普利司通EVA和三井化学EVA。 EVA的成分：我们的光电材料EVA是指VA含量为25%-40%的乙烯、乙酸乙烯酯的共聚物。 其化学结构如下： CH2

3、CH2)x(CHCH2)y | O | O=CH CH2 EVA是热熔粘接剂，在常温下没有粘着性，没有粘着性，因此操作，在一定条件下热压时会发生熔融粘接和交联固化，完全透明，与固化的EVA EVA的厚度在0.4mm0.6mm之间，表面平坦，厚度均匀，含有交联剂，能在150硬化温度下交联，用挤出成形技术能形成稳定的粘合层。 2020/7/5,3、3、3、EVA具有优异的柔软性、耐冲击性、弹性、光学透明性、低温卷缩性、粘合性、耐环境应力裂纹性、耐候性、耐化学药品性、热封性。 EVA的性能主要依赖于分子量(用熔融指数MI表示)和乙酸乙烯酯(用VA表示)的含量。 MI一定时，VA的弹性、柔软性、粘着性

4、、相容性和透明性提高，VA的含量降低时，接近聚乙烯的性能。 VA含量一定时，MI降低时软化点降低，加工性和表面光泽得到改善，但强度降低，分子量增大，耐冲击性和应力裂纹性提高。 EVA的VA含量对材料本身的影响： EVA是乙烯和乙酸乙烯酯共聚的热塑性树脂。 工业产品乙酸乙烯酯(VA )含量为595，随着VA含量的增加，EVA变得更灵活。 EVA软硬度影响零部件铺设的碎片。 VA含量的分类： VA含量515的EVA :适用于农用薄膜、包装薄膜、电缆护套等。 PS含量为1540的PS :鞋底、贴纸、发泡塑料等。 和很多材料有良好的粘合性能，可以制作各种热熔粘合剂。 VA含量4070的EVA :塑料的

5、加工改性剂。 VA含量为7095的EVA :以乳液的形式销售，用于各种涂料、粘合剂、纸和织物的涂层。 不同的温度对EVA的粘合度有很大影响，EVA的粘合度直接影响组件的性能和寿命。 在熔融状态下，EVA与结晶硅太阳能电池片、玻璃、TPT粘接，在该过程中无论在物理上还是化学上都结合在一起。 未改性的EVA透明，柔软，有热粘性，熔融温度低，熔融流动性好。 但是，耐热性差，容易伸长，弹性低，凝聚强度低，耐蠕变性差，容易发生热膨胀收缩，晶片破裂，粘合容易剥离。因此，用化学交联方式改性EVA的方法，通过在EVA中添加有机过氧化物交联剂，当EVA加热到一定的温度时，交联剂分解，产生自由基，引起EVA分子间

6、的结合，形成三维网状结构，EVA粘合层交联固化，交联度达到60%以上时，可以忍受大气的变化2020年7月5日， 4、4、交联度对组件的影响：理论分析显示，交联度越高，EVA的透光率越高，组件整体输出功率越高，经过层压工序调整参数，EVA的交联度最高可达到95%-98%，交联度越高，应用过程中出现龟裂如果EVA的架桥度低，就会发生与玻璃、背板的脱层，内部电路连接，自身的机械性能降低。 目前，很多制造商建议的交联度范围以85%左右为最佳。 2020/7/5,5、5、5、EVA的紫外截止波长对组件的影响：太阳光的强度分布： 0.7nm-280nm难以到达地球，280nm-400nm为UV紫外光，40

7、0nm-750nm为可见光，750nm-3000nm为红外线在现在接触的EVA中，(福斯特f06是低截止紫外产品)其他制造商的UV截止波长为360nm-380nm，其本身对紫外光有一定的截止。 EVA的防紫外线主要是EVA自身的紫外吸收剂吸收紫外光，转换为热能释放出来。 EVA本身变黄的部分，内部的粘合剂、抗氧化剂、交联剂等发生了变质。 但是，其自身的紫外线吸收剂的寿命没有多少详细的数据。2020/7/5，6，不同厂家的EVA的UV截止波长：EVA透射曲线和光透射率，以下：低截止EVA，通常截止EVA，EVA透光率，电池响应光谱：多晶电池对应光谱，单晶电池对应光谱，2020/7/5 EVA的交

8、联反应EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)薄膜：是受热后发生交联反应，形成热固性凝胶树脂的热固性热熔粘合剂。 EVA薄膜在未层叠前是直线的高分子，受热时交联剂分解形成活性自由基，引起EVA分子间的反应，形成网状结构。 提高EVA的力学性能、耐热性、耐溶剂性、耐老化性。 影响体型(网状)、交联、2020/7/5,8、8、EVA的主要组成和性能的EVA膜，主要由EVA主体、交联剂系(包括交联引发剂和交联剂)、阻聚剂、热稳定剂、光稳定剂、硅烷偶联剂等构成。 各部分对EVA性能的影响如下： 2020/7/5、9、9、EVA的评价指标和检测方法，2020/7/5、10，常见的EVA的故障方式变黄： EVA

9、变黄是由两个因素引起的，其次，EVA自身的分子是氧、光的气泡：气泡有两种，一种是EVA内部的成分生成气泡时没有被提取。 (与EVA的添加剂体系、其他材料和EVA的匹配性、层叠技术有关)另一种材料间的匹配性差，层叠后会产生气泡。 脱层：与背板脱层(交联度不良、与背板的粘合强度差)与玻璃脱层(硅烷偶联剂缺陷、玻璃污垢、交联度不良)。 2020/7/5，11，名词解释：1.聚乙烯聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔软强韧，比水轻，无毒，具有优异的介电性能。 容易燃烧，着火后继续燃烧。 透水率低，对有机蒸汽透过率大。 聚乙烯的透明度随着结晶度的增加而以一定的结晶度下降，透明度随着分子量的增加而提高。 高密度

10、聚乙烯的熔点范围为132-135oC，低密度聚乙烯的熔点低(112oC )范围宽。 常温下不溶解于任何已知的溶剂中，70oC以上可以少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三率乙烯等溶剂中。 聚乙烯有很好的化学稳定性，在室温下对盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质有耐受性，硝酸和硫酸对聚乙烯有很强的破坏作用。 聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，容易用紫外线分解，碳黑对聚乙烯有很好的遮光作用。受到放射线的话会发生交联、断链、形成不饱和基等反应。 2 .聚醋酸乙烯树脂聚醋酸乙烯粘合剂，醋酸乙烯单体在引发剂的存在下发生聚合反应，形成热塑性树脂。 该胶为乳白色，无闻，无毒的奶油状胶液，

11、称为乳白胶，热塑性树脂，性质接近中性，能溶于许多有机溶剂中。 由于固化后的软化点为4590度，所以在温度超过65度的情况下不能使用。 吸水性大，湿度65的空气为1.3%，湿度96的空气为3.5。 虽然能抵抗稀酸、稀碱，但遇到浓酸碱时会水解成水溶性的聚乙烯醇。 2020/7/5，12，背板位于太阳能电池板背面，起到保护和支撑电池板的作用，具有可靠的绝缘性、防水性、耐老化性。 (一般来说，TPT、TPE等)太阳能背材料也称为TPT材料，由三层结构构成，外层是t膜，中间层p膜，t和p之间用粘合剂粘合。 这里，t表示聚氟化乙烯膜(PVF )，厚度一般为37um左右，该层是作为太阳能电池的外包装材料使用

12、的主要层，其作用为耐候性、耐UV紫外线、老化性、不感光性等的p表示聚酯膜，厚度一般为250um 、2020/7/5、13、常用底板的种类： TPT、TPE、FPF、FPE、PET- PET、PET/聚烯烃结构。 其中： T是指杜邦公司的聚氟化乙烯(PVF )薄膜，商品名为Tedlar现在所有的氟树脂薄膜PVDF、THV、ECTFE等p是指双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，PET薄膜e是指乙烯-乙烯聚烯烃f是指氟涂料： PTFE (聚四氟乙烯)涂料，PVDF (聚偏氟乙烯)涂料； FEVE氟化乙烯和乙烯基醚的共聚物、2020/7/5、14、常用背板结构例、TPT结构、TPE结构、2020/7/

13、5、15、常用背板氟树脂薄膜材料结构、2020/7/5、16，几种氟树脂PVF供应商：杜邦(Tedlar) PVDF供应商：国内上海三爱富、浙江巨化、山东东岳化学工业和江苏梅兰等国际上欧洲的阿克马、苏威； 日本的巨款、吴羽等。 ECTFE供应商：美国的Ausimont欧洲的苏威，日本旭硝子，但应用少. THV的供应商：美国3M子公司Dyneon。 4种氟树脂膜的性能可以满足太阳能电池背板对耐候性的要求。2020/7/5、17、PVF (聚氟乙烯)薄膜的制造技术和产品特性、PVF (Tedlar )薄膜的加工技术非常复杂，在加工过程中需要加入较大偶极矩的试剂作为潜在溶剂。 潜在溶剂是指在室温下对

14、PVF没有溶解能力，但在100以上就能部分溶解PVF的试剂。 在制造PVF薄膜时，将含有潜在溶剂的PVF挤出到不锈钢板上，使溶剂挥发，得到PVF薄膜。 由于PVF薄膜制造技术的特殊性，其薄膜表面有很多针孔，PVF薄膜在上述4种氟树脂中水蒸气阻隔能力最差。 因为PVF薄膜针孔的存在和材料本身的氟含量最小，所以PVF薄膜为了保证其性能需要较厚的厚度。 但是，PVF在所有氟材料中成本最低，考虑到太阳能电池未来的大规模使用，还是非常合适的材料。 杜邦公司的Tedlar是使用最广泛的PVF薄膜，第一代和第二代有差异。 从实际使用情况来说，第一代产品的质量更好。 其厚度为30m左右，现在大量供应欧美市场。

15、 第二代产品成本低，厚度25m，表面有肉眼可见的针孔，多供亚洲市场使用。 我知道杜邦公司已经有了第三代产品，但现在市场上还没有普及成熟的产品。 浙江蓝天环境保护有将PVF薄膜规模化生产的计划，目前市场上还没有看到该产品生产的背板。2020/7/5、18、PVDF (聚偏氟乙烯)薄膜的产品特性和生产技术，PVDF是使用量第二大的氟塑料，品种齐全，供应商多。 熔点和分解点差异很大，可以用热塑性塑料的加工方法加工。不论世界性的供给量、加工适应性、耐候性、阻隔性，都是最适合太阳能电池背板的耐候性材料。 相同厚度的PVDF薄膜的透湿性只有PVF薄膜的约十分之一。 由于氟含量高，耐候性非常好。 日本吴羽公

16、司作为太阳能电池背板的耐候层，发表了代替PVF和PVDF薄膜的PVDF/PMMA结构复合膜，其表层PVDF的厚度仅为4m。 苏威社PVDF1008生产的薄膜采用各种老化手段测定，结果各性能指标无明显变化。 2020/7/5、19、PVDF制的薄膜成熟的是使用吹塑薄膜的方法。 阿克马公司宣布，通过单泡法可以吹出5米厚的高熔点强度PVDF薄膜。 国外有报道称，使用双泡法生产PVDF薄膜，但由于纵向、横向拉伸比大，因此薄膜的物理性能优于单泡法。 PVDF薄膜加工中添加PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)作为增塑剂，多提高熔融状态下的成膜性。 但是，加入PMMA会影响膜的抗老化性能。 澳大利亚Leoben大

17、学比较了使用不同氟树脂薄膜的背板的劣化，结果发现含有PMMA(10-20% )的PVDF薄膜经过1000小时到2000小时的湿热劣化，薄膜的破损很严重。 因此，作为背面板的耐候层使用PVDF膜时，使用不含或仅含少量PMMA的PVDF膜。 2020/7/5、20、ECTFE (乙烯-三氟乙烯共聚物)薄膜制品的特性、ECTFE-乙烯-三氟乙烯共聚物： ECTFE以1:1的比例交替地共聚CTFE (三氟乙烯)和乙烯ECTFE是杜邦公司1946年开发的1974年应用化学组织，首次把HALAR作为商品名，把ECTFE商品化，1986年应用化学组织向美国的Ausimont公司销售了ECTFE的产品和技术。

18、 ECTFE具有典型的氟树脂的性能。 耐药性腐蚀，一种溶剂不会在120度侵蚀ECTFE而撕裂应力。 ECTFE的渗透率极低，电性能优异，表面极光滑，可在低温至149的温度范围内安全使用。 ECTFE具有高耐候性和水蒸气阻隔性。 无论哪一方面，在商品化的背板中，ECTFE都是最高耐候层的氟树脂。 现在提供商品化的ECTFE产品只有美国的Ausimont公司和法国的苏威公司，产量少，价格高，在背板行业普及少，2020/7/5，21，THV氟树脂的特征，THV-四氟乙烯(TFE )，六和偏氟乙烯(VDF )的共聚物THV一般是45wt65wtTFE、10wt20wtHFP、15wt35wtVDF THV:美国3M公司的子公司Dyneon公司在20世纪80年代开发的，只有其生产。 THV氟树脂耐化学药品性好，具有很多腐蚀性化