探索光伏组件封装材料 | EVA交联度的精确测量

探索光伏组件封装材料 | EVA交联度的精确测量

在光伏电池的制造过程中，EVA层的交联度是决定其性能的重要因素。EVA层作为封装材料，不仅保护电池免受外界环境的影响，还确保了整个组件的机械稳定性。EVA层在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于组件及各种光学产品。

什么是EVA材料？

在太阳能电池的封装材料中，EVA是最重要的材料。它是一种热熔黏结胶膜，常温下无黏性而具抗粘连性，经一定条件热压便发生熔融黏结与交联固化，将电池串“上盖下垫”包封。一方面，固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性，并和上层保护材料玻璃、下层保护材料背板TPT黏合为一体;另一方面，它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，并对组件的输出有增益作用，在太阳能电池封装与户外使用上均获得了相当满意的效果。

什么是EVA交联度？

交联度是指EVA胶膜加热时线状分子交联成网状分子的质量比率。组件层压时，当层压机的加热温度到达交联剂的分解温度后，交联剂中的过氧键断裂形成过氧自由基RO﹣，极易与EVA支链上烷基的H结合，两个烷基活性基团结合后便形成交联的EVA，机理如下：

交联度决定了EVA胶膜的内聚强度，影响EVA胶膜与背板玻璃的剥离强度，交联度检测数据将直接反映组件封装的可靠性，从而决定组件质量。

影响EVA交联度的因素有哪些？

交联剂添加量：交联剂添加量的增多，会使交联度升高，但过多易产生老化黄变；添加量太少则交联度过低，粘结强度和抗老化能力同样会受到影响，实验证明在75%-80%为最佳。

层压温度：层压温度直接影响EVA的交联度。如果层压温度偏低，交联度可能不足，可能导致电池片移位甚至碎裂。相反，层压温度过高会使EVA老化黄变，影响组件的使用寿命。

将六款EVA胶膜（分别标记为1-6），按照层压温度140℃和145℃进行层压制样，将制好后的样品按照化学法进行交联度测试，实验结果如下图。

通过化学法测试得到的交联度值

层压保持时间：层压保持时间也会影响EVA的交联度。如果保持时间过短，交联度可能不足；过长的保持时间可能导致交联度过高。

交联度与层压时间关系图

如图所示，约3-4分钟后，对于层压时间>4分钟的EVA复合物表现出**>80%的凝胶含量，预计最大凝胶含量为90±1%； 随着层压时间的增加，稳定性显着降低：层压时间为2**分钟的样品显示出高可变性，表明反应早期状态下交联的不均匀性，随着反应接近完成而趋于平稳。

如何进行二甲苯萃取法测试？

1. 制作不锈钢网袋：将120目的不锈钢网制作成顶端有开口的袋子，称取重量为(W1)。

2. 取样：将已交联的EVA胶样在1/10000电子天平准确称取,将样品放入已知重量的不锈钢网袋里，称取重量为(W2)。

3. 萃取：将试样包称取重量为(W3)后悬吊在反应瓶中。以二甲苯为溶剂加热到140℃左右，沸腾回流35h,一般回流速度为2040滴/分。

4. 计算：冷却取出后，放入真空烘箱中烘3h完全除去溶剂，放置于干燥皿中冷却10~20min,取出称量为(W4)。

交联度C(%)=[1-(W3-W4)1(W2-W1)]×100%

W1：三边封口一边开口的空袋重量
W2：装有试样的袋重(三边封一边开口的袋)
W3：装有试样封口的袋重
W4：经溶剂萃取并干燥后的试样袋重

本测试方法属溶剂萃取法。试样要在有代表性的不同部位取出。萃取剂要达到一定的沸腾程度，起搅拌作用。悬挂的试样袋底边，应靠近瓶底，确保溶解。

EVA交联度测试系统

EVA交联度测试系统包含全钢通风柜、真空干燥箱、电子天平、数显温控电热套、烧瓶、冷凝器等标准配置。除了可用于光伏组件封装的EVA交联度测试，亦可用于聚乙烯交联（PE-X）、天然高分子离子交联及高分子结晶度等其他材料的测试。

该测试系统满足以下标准：

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

功能特点：

• 加热功率比例可调
• 具有良好的防腐蚀性，抗化学性。
• 升温速度快，控温精确高，操作简单，同时满足1~6只样品测定。
• 智能控温仪具有设定、测定温度功能，双数字显示，PID自整定，控温精确可靠。

EVA交联度测试系统广泛应用于生产线上的质量控制和检测环节，通过对组件进行全面检测，确保产品符合标准要求。同时，也可以帮助研究人员深入了解光伏组件的制造工艺和性能特点，为行业的持续发展提供重要参考。未来，随着组件向更高效率和更长寿命方向发展，EVA交联度测试系统将助力太阳能行业迈向更加光明的未来。