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。来自美能光伏的EVA交联度测试系统，通过二甲苯萃取法精确测得样品的凝胶含量，从而准确计算出EVA的交联度。

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：

 

 

EVA交联机理图

 

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？

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)。

 

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)。

 

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3~5h,一般回流速度为20~40滴/分。

 

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。

 

美能EVA交联度测试系统

美能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。

 

 

 

介绍：

 

美能EVA交联度测试系统通过测定产品的凝胶含量来确定交联度，将试样在选定的溶剂中按规定进行时间进行萃取并称量其萃取前后的质量，以经萃取而未被溶解的剩余物所占的质量百分数(即凝胶含量)作为试样的交联度。

 

满足标准:

 

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，美能光伏将助力太阳能行业迈向更加光明的未来。

 

  关 于 我 们  

「美能光伏」涵盖太阳能光伏的整个产业链：从机理研究到组件以及发电厂的质量保证。我们的研发范围旨在与行业合作，促进在市场上推出新的创新产品。我们的目标是降低制造成本并支持中国光伏产业参与国际竞争。

公司研发出美能在线湿法工作站，在线四探针，在线poly膜厚检测仪，微晶晶化率测试仪、量子效率测试仪、美能二次元测试仪、美能3D显微镜、美能TLM等一系列先进光伏电池片制程检测设备。同时针对光伏组件 IEC61215、IEC61730测试标准以及BIPV光伏建筑一体化标准，为光伏组件实验室提供综合专业的综合测试解决方案，产品涵盖力学可靠性，环境可靠性，电性能测试和化学材料分析等测试设备。公司拥有超过20名的资深研发工程师，以及超过60名的产品和技术工程师。