双层玻璃光伏组件在湿热条件下，水分侵入与附着力的全面评估
双层玻璃光伏组件在湿热条件下，水分侵入与附着力的全面评估
双层玻璃光伏组件在湿热条件下的水分侵入与附着力问题一直是行业关注的焦点。本文通过实验研究，详细评估了不同EVA材料在湿热环境下的性能差异，为光伏组件的设计和选材提供了重要参考。
水分侵入是导致光伏组件功率损失的根本原因之一。双层玻璃组件如果边缘密封良好，可能比传统组件更耐水分，但水分一旦被困在层压板中，比背板型配置更难逃逸，可能导致分层、附着力丧失和金属化腐蚀等问题。
光伏行业中，EVA失效会引发多种故障模式，它需具备良好的防潮性和光学性能。光伏组件的鉴定要求包括在相对湿度(RH)为85%和85℃时的湿热试验、在-40℃至85℃之间的湿度冷冻试验、热循环试验以及湿漏电流测试等。
研究方法
样本制备
使用标准行业级层压机制造了玻璃/EVA/玻璃的样本，共制备了五组每种EVA材料的样本，总共十组，分别标记为A组和B组。
加速测试条件
所有样本在85°C和85%相对湿度的条件下保持24小时。
表征技术
使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和Hydroscanner成像技术来监测层压板中的水分含量，并对所有样本进行机械剪切测试，以评估EVA与玻璃之间的附着力。
湿热环境处理前后的 FTIR 光谱对比
傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量结果
- 红色线条：代表层压板在暴露于湿热条件之前测量的光谱。这条线相对平稳，表明封装材料的厚度较为均匀，没有明显的水分吸收峰。
- 蓝色线条：代表层压板在暴露于湿热条件24小时后测量的光谱。这条线显示出明显的透射增加，尤其是在3500 cm⁻¹附近，这表明封装材料吸收了水分。
光学显微镜和Hydroscanner图像
外观差异
从图中可以看出，A组和B组的样本在湿热测试后在肉眼下没有明显的外观差异。B组样本的图像看起来更亮，这可能是由于光照强度的不同，而不是材料本身的显著变化。
均匀性
两组样本在肉眼下看起来都非常相似，没有明显的分层、气泡或其他缺陷，表明在宏观层面上，两种材料在湿热条件下的表现相似。
双层玻璃层压板在湿热测试前后的Hydroscanner图像
水分侵入迹象
右侧图像（湿热测试后）显示出明显的暗色区域，这表明水分已经侵入层压板。暗色区域的出现与FTIR数据中3500 cm⁻¹附近的吸收峰增加相一致，证实了水分的存在。
双层玻璃光伏组件中水分侵入的微观表现
A组样本
- 0% RH（干燥条件）：图像显示层压板内部较为均匀，没有明显的水分分布。
- 85% RH（湿热条件）：图像显示出明显的暗斑（局部水积累），这些暗斑表明水分在玻璃和封装材料界面处的积累。这可能是由于非均匀的膜附着力导致的，表明A组样本在湿热条件下容易出现局部水分聚集，从而影响附着力。
B组样本
- 0% RH（干燥条件）：图像显示层压板内部较为均匀，没有明显的水分分布。
- 85% RH（湿热条件）：图像显示出整体变暗，但没有明显的局部暗斑。这表明B组样本在湿热条件下水分吸收较为均匀，没有出现局部水分聚集，附着力更为均匀和稳定。
机械测试实验
样本固定
样本通过环氧树脂胶固定在钢棒上，确保在测试过程中不会发生位移或滑动。
力的施加
试验机通过上下夹具施加剪切力，模拟实际使用中可能遇到的力学负载。
附着力评估
通过记录剪切力和位移，可以评估EVA与玻璃之间的附着力。较高的剪切力和较大的位移表明更强的附着力，而较低的剪切力和较小的位移则表明附着力较弱。
机械测试结果
附着力评估
- A组样本在机械剪切测试中表现出较低的剪切力和较小的位移，表明EVA与玻璃之间的附着力较弱。
- B组样本在机械剪切测试中表现出较高的剪切力和较大的位移，表明EVA与玻璃之间的附着力较强。
结构脆弱性
- A组样本在湿热条件下的结构较为脆弱，容易出现分层和附着力丧失的问题。
- B组样本在湿热条件下的结构较为稳定，不易出现分层和附着力丧失的问题。
两组样本在机械剪切测试后的外观
A组样本
- 附着力弱：在机械剪切测试后显示出明显的分层现象，破坏主要集中在聚合物/玻璃界面，表明其附着力较弱。
- 内聚力未受影响：没有观察到EVA材料本身的内聚力破坏，表明EVA材料本身的强度是足够的，但界面附着力不足导致了整体结构的脆弱性。
- 结构脆弱：在湿热条件下的结构较为脆弱，容易在机械负载下出现分层和附着力丧失，影响光伏组件的长期性能和可靠性。
B组样本
- 附着力强：在机械剪切测试后显示出混合破坏，包括界面破坏和内聚力破坏，表明其附着力较强。
- 内聚力强：EVA材料本身的内聚力破坏也表明其材料强度较高，整体结构更为 robust。
- 结构稳定：在湿热条件下的结构稳定性较好，能够承受较大的剪切力而不出现明显的分层和附着力丧失，有助于提高光伏组件的长期性能和可靠性。
这项研究通过实验方法和多种检测手段，详细评估了双层玻璃光伏组件在湿热条件下的水分侵入和附着力问题。结果表明，不同EVA材料在湿热条件下的性能差异显著，选择合适的材料对于提高光伏组件的长期性能和可靠性至关重要。通过早期检测和预防措施，可以有效避免水分相关问题，确保光伏组件在实际应用中的稳定运行。