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层压工艺中EVA胶膜的封装技术

2011-06-28 02:06 作者:兆丰光伏 来源:http://www.megasunny.com/ 已读 7437分享到:
简介:层压工艺中EVA胶膜的封装技术一、EVA胶膜太阳能电池封装用胶膜是以EVA为基料,辅以数种改性剂,经过膜设备热轧而成薄膜型产品。EVA树脂是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物,结构如下:EVA胶膜在电池的封装过程中受热,产生交联反应,固化后的胶膜具有优良的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性、耐环境应力开裂性、耐侯性、耐腐蚀...

层压工艺中EVA胶膜的封装技术

一、EVA胶膜
  太阳能电池封装用胶膜是以EVA为基料,辅以数种改性剂,经过膜设备热轧而成薄膜型产品。EVA树脂是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物,结构如下:

  EVA胶膜在电池的封装过程中受热,产生交联反应,固化后的胶膜具有优良的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性、耐环境应力开裂性、耐侯性、耐腐蚀性以及电性能等。
  EVA的性能主要取决于分子量(可以用熔体指数MFR表示)和醋酸乙烯酯(以VA表示)的含量。当MFR一定时,VA的含量增高,EVA的弹性、柔软性、粘结性、相溶性和透明性提高;VA的含量降低,EVA则接近于聚乙烯的性能。当VA含量一定时,分子量降低则软化点下降,而加工性及表面光泽改善,但强度降低;分于量增大,可提高耐冲击性和应力开裂性。
  (1)熔点:熔点随着VA%的增加而直线下降。见图2.1。

  (2)结晶度:结晶度随着VA%的增加而直线下降,当VA%趋近40%时,就完全失去了结晶性。见图2.2。

    (3)玻璃化温度:EVA的Tg(由塑性向刚性转移的临界温度)受VA%的影响不大,保持在一25--30℃的稳定值。表明EVA具有抗低温性能。常用EVA太阳能电池封装胶膜的基本技术参数:
  ①固化条件:快固胶膜135-140℃、15-20min:
  常规胶膜145~150℃、30min;
  ②剥离强度(N/cm):玻璃/胶膜≥30;
  TPT/胶膜≥20;(TPT即为太阳能背板,目前市场TPT、TPE、PE等结构。)
  ③透光率(%):≥91;
  ④交联度(%):70~85;
  ⑤耐温性:一40--85℃;
  ⑥耐紫外光老化:不龟裂、不变色。
  EVA成型加工温度较低,范围较宽。EVA在240℃以上显示分解倾向,温度超过250℃易分解,故有必要控制在240℃以下进行加工。EVA胶膜除了有以上的属性之外,它还具有两项功能性作用:

(1)对玻璃的增透作用:EVA和玻璃的折射率约为1.5,正是EVA的折射率,比空气更接近于玻璃,从而使得玻璃/EVA/玻璃要比玻璃/空气/玻璃的总反射率要小。
  (2)吸收紫外光的作用:以波长为350nm的紫外光透过率为例,捷克玻璃透过率为87%,而玻璃/EVA/玻璃的透过率为22%。EVA胶膜能够吸收大部分紫外光,从而能够保障太阳电池长年正常工作在日光之下。因此,真正照射到TPT太阳能背板上的紫外光是非常少的。

 

二、EVA在太阳电池封装中的层压工艺
  层压,即在基体材料上施加一层粘合剂,覆上一层薄膜或其他材料,加热加压,形成一个复合材料;或者薄膜本身即是粘合材料,把基体和其他材料粘合在一起。这里重点介绍太阳电池封装材料EVA的层压工艺。
  1、主要工艺步骤
  (1)叠层:依次将盖板玻璃、EVA膜、互相连接好的太阳电池、玻璃纤维
  (Scrim)薄片、EVA膜、太阳能背板(TPT、TPE、PE等类型)叠在一起。
  (2)抽真空:把上述叠层件放到双真空层压器的下室。层压器的上、下两室同时抽真空,约5min。
  (3)加热:层压器的上下两室保持真空,加热叠层件。
  (4)加压:叠层件加热到110~120℃时,层压器的上室逐渐取消真空回到常压。这时层压器的下室仍处于真空状态,也就是使上室对下室中的层压件产生一个大气压的压力。
  (5)保温固化:在固化温度下,恒温固化。
  (6)冷却:恒温固化后,层压器撤离热源,层压器的下室仍处在真空状态。循环冷却,取消下室真空,取出组合件,用快刀把组合件边缘多余的EVA切掉。然后封边框和装接线盒,组装成太阳电池组件。

  2、典型层压工艺
  几种典型的层压工艺的温度和时间控制,如表2.1所示。

一步法:
  (1)方法一
  快速固化EVA:层压机设置100~120℃,层叠好的电池板放入,抽气5~8min,加压3min,同时升温至135~140℃,恒温固化15-20min,放气后即刻取出冷却。标准固化EVA:层压机设置100~120℃,层叠好的电池板放入,抽气5~8min,加压3min,同时升温至145~150℃,恒温固化30min,放气后即刻取出冷却。
  (2)方法二
  快速固化EVA:层压机设置135~140℃,层叠好的电池板放入,抽气5~8min,恒温135~140℃,加压15~20min,放气后即刻取出冷却。


  两步法:
  (1)层压机设置100~120℃,层叠好的电池板放入,抽气5~8min,加压3min,放气后即刻取出冷却。
  (2)层压后的电池板放入固化炉(烘箱),然后再:
  1-快速固化EVA:135~140℃,固化15~20min(或140℃,固化15min);
  2-标准固化EVA:145~150℃,固化30min。


  3、 EVA在层压过程中需要注意问题
  (1)层压、固化温度的选择
  温度在层压过程是至关重要的因素,根据设备的实际情况,层压热板的温度分布要均匀,同时要保证真空系统的可靠性。注意观察压制的电池片中是否有气泡,温度越高越容易产生气泡现象,不过在温度较高的情况下,可以适当缩短固化的时间。
  (2)升温速率的控制
  在EVA层压工艺中,首先是加热使EVA软化,达到熔融状态后,树脂形成流动性并填满电池片之间的空隙,然后在较高的温度下使EVA固化,交联反应后形成大分子。如果加热到EVA固化温度的时间过长,由于交联剂的热分解,使EVA不固化;升温速度太快的情况下,又会产生气泡。
  (3)EVA中气泡的消除
  在EVA层压工艺中,如何消除EVA中的气泡是一个关键问题。形成气泡的主要原因是叠层时进入的空气和过氧化物交联剂热分解产生的氧气。(有些经验不丰富的工艺人员有时会把气泡产生的原因归结于TPT太阳能背板,这是没有根据的。)消除EVA中气泡的办法是在加热之前,对层压器的腔室抽真空,将叠层件之间的空气抽干净;当加热温度达到120℃时,加以压力阻止过氧化物分解形成气泡。

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