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太阳能模组EVA膜介绍

作者:江志宏

说明:

要提升太阳能电池模组的发电效率,以及提供对抗环境气候变化所引起的耗损保护,确保太阳能模组的使用寿命,其EVA佔了很重要的角色,EVA在常温下无黏性且据抗黏性,在太阳能电池封装过程经过一定条件热压后,EVA便产生熔融黏接与胶联固化,属于热固化的热融胶膜,固化后的EVA胶膜变的完全透明,有相当高的透光性,固化后的EVA能承受大气变化并且具有弹性,将太阳能的cell晶片封包起来,与上层玻璃还有下层TPT,利用真空层压技术黏为一体

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EVA膜的基本功能:
1.固定太阳能电池及连接电路导线提供Cell绝缘保护
2.进行光学藕合
3.提供适度的机械强度
4.提供热传导途径

EVA主要特性:
1.耐热、耐低温、抗湿及耐候性
2.对金属玻璃及塑胶具良好的接着性
3.柔韧性&弹性
4.高透光性
5.耐冲击性
6.低温绕曲性

太阳能电池相关材料的热传导係数:(在温度27℃(300'K)的热传导係数k值)
说明:EVA为用于组合太阳能电池的接着剂,因其具有强力之接着能力,柔软性及延伸率,故适合用于接合两种不同膨胀係数的材料(www.kson.com.tw)。
铝:229~237 W/(m·K)
镀膜铝合金:144 W/(m·K)
硅晶片:80~148 W/(m·K)
玻璃:0.76~1.38 W/(m·K)
EVA:0.35 W/(m·K)
TPT:0.614 W/(m·K)

EVA相关规范:

ASTM D-150:固体电绝缘材料的(恒久电介质)的交流损耗特性和介电常数的测试方法
ASTM E-424:片材的太阳能量传输性和反射性(陆地上)的试验方法
ASTM D-570:塑胶吸水率的试验方法
ASTM D-638:塑胶拉伸性能测试
ASTM D-871:测试乙酸纤维素的试验方法
ASTM E-895:水溶液中有机化合物水解率常数测定
ASTM D-1416:合成橡胶的测试方法化学分析
ASTM D-2240:硬度计硬度的标准试验方法
ASTM D-2990:塑胶的张力压缩弯曲变形及蠕变破裂的试验方法
ASTM D-3012:用双轴旋转器测定丙烯塑胶的热氧化稳定性的试验方法
ASTM E-462:包装膜的试验方法
ASTM E-424:簿板材料的太阳能传播和反射的试验方法
ASTM F-1249:标准水蒸气传输率的测试方法(EVA吸湿规范)
ASTM F-1282:聚乙烯/铝/聚乙烯(PE-AL-PE)複合材料
ASTM E-1356:用差示扫描量热法测定玻璃透过温度的标准试验
GB9963:钢化玻璃
GB531:硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法(www.kson.com.tw)
GB528:硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定
GB2059:铜及铜合金带材
GB2410:透明塑胶透光率和雾度试验方法
GB2790:胶粘剂180度剥离强度测定方法
GB2828:抽样标准
GB3190:变形铝及铝合金化学成分
GB3199:铝及铝合金加工产品的包装 标志 运输 贮存
GB4957:非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度测量涡流方法
GB5237:铝合金建筑型材
GB7124:胶粘剂拉伸剪切强度测定方法
GB8014:铝及铝合金阳极氧化氧化膜厚度的测量方法
GB14952:铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜封孔品质的评定磷铬酸法
IEC 60664-1:内设备的绝缘配合的低电压系统-第1部分
IEC 61215:晶硅太阳光电模组测试标准
IEC 61646:薄膜太阳光电模组测试标准
IEC 61730:太阳能电池系统安全鉴定-结构与测试要求
IEC 62321-2008:电子电气产品测定六种限制物质铅汞镉六价铬多溴联苯多溴联苯醚的浓度
JIS K-6854 胶粘剂粘合组件剥离强度的测定第1部分90度剥离
JIS K-7105:塑胶光学特性试验方法
JIS K-7113:塑胶拉伸性的试验方法
JIS B-7516:金属製直尺

EVA外观检查:无折痕、无污点、平整、半透明、无污边、压花清晰

EVA材料性能参数:

熔融指数:影响EVA的浓化速度
软化点:影响EVA开始软化的温度点
透光率:对于不同的光谱分佈有不同的透过率,这裡主要指的是在AM1.5的光谱分佈下的透过率
密度:胶联后的密度
比热:胶联后的比热,反应胶联后的EVA吸收相同热量的情况下温度升高数值的大小
热导率:胶联后的热导率,反应胶联后的EVA的热导性能
玻璃化温度:反应EVA的抗低温性能(www.kson.com.tw)
断裂张力强度:胶联后的EVA断裂张力强度,反映了EVA胶联后的抗断裂机械强度
断裂延长率:胶联后的EVA断裂延长率,反映了EVA胶联后的张力大小
吸水性:直接影响其对电池片Cell的密封性能
胶联率:EVA的胶联率直接影响到他的抗渗水性
剥离强度:反应EVA与剥离之间的黏接强度

EVA可靠度试验目的:确认EVA的耐候性、透光性、接着力、吸收变形量之能力、以及吸收物理冲撞之能力、压合过程之破损率..等。

EVA老化试验设备与项目:恆温恆湿机(高温、低温、高温高湿)、高低温箱(温度循环)、紫外线试验机(UV)

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EVA老化试验的待测品样式:

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EVA待测品样式二:玻璃/ EVA/导通铜片/EVA/玻璃 叠合
说明:透过昆山庆声电子与导通电阻电量测系统,进行EVA裡面的低电阻量测,透过试验过程中导通电阻值的变化,判定EVA水气渗透的情形,并且观察铜片的氧化腐蚀情形。

EVA经过温度循环、湿冷冻、湿热三种试验后,EVA与Backsheet的特性变化:
(↑:上升、↓:下降)

EVA经过温度循环、湿冷冻、湿热三种试验后,EVA与Backsheet的特性变化:

(↑:上升、↓:下降)

EVA: Backsheet:
黄变↑ 内层泛黄↑
开裂↑ 内层及PET层发生裂纹↑
雾化↑ 反射率↓
透明度↓  

EVA-UV试验:

说明:试验EVA对于承受紫外线(UV)照射之衰减能力,经过长时间的UV照射下,EVA膜会出现褐变、穿透率下降..等问题。

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EVA环境试验项目与试验条件:

湿热:85℃/RH 85%;1,000 hrs
热循环:-40℃~85℃;50 cycles
湿冷冻测试:-40℃~85℃/RH 85%;10 times UV:280~385nm/ 1000w/200hrs (不龟裂不变色)

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EVA试验条件(NREL):

高温试验:95℃~105℃/1000h
湿热:85℃/85%R.H./>1000h[1500h]
温循:-40℃←→85℃/>200Cycles (
无气泡、无龟裂、无脱黏、无变色、无热涨冷缩)
UV老化:0.72W/m2、1000 hrs、60℃(不龟裂、不变色)户外:>加州日照6个月

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EVA在湿热试验(Damp heat test)下的特性变化实例:

变色、雾化、褐变、脱层

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高温高湿对EVA黏合强度的比较:

说明:EVA膜在65℃/85%R.H.与85℃/85%R.H.两个不同的湿热条件(进行黏合强度的退化比较,发现在65℃/85%R.H.试验5000小时之后,其退化效益不高,但是EVA在85℃/85%R.H.的试验环境下,很快失去黏着力,250小时就有很明显的黏合强度降低情形。

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EVA-HAST不饱和加压蒸气试验:

目的:由于EVA膜在85℃/85%R.H.需试验1000小时以上,等于至少需要42天,为了能够缩短试验时间加速其试验速度,需提高环境应力(温度&湿度&压力),在不饱和湿度(85%R.H.)环境下进行加快试验过程。
试验条件:110℃/85%R.H./264h

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EVA-PCT压力蒸煮锅试验:

目的:EVA的PCT试验是提高环境应力(温度&湿度),使EVA暴露于超过一大气压的润湿蒸汽压中,用来评定EVA的密封效果与EVA吸湿状况。
试验条件:121℃/100%R.H.
试验时间: 80h(COVEME) / 200h(toyal Solar)

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EVA与CELL黏合拉力试验:

EVA:3~6Mpa 非EVA材料:15Mpa

EVA补充其他资讯:

1.EVA的吸水性会直接影响其对电池片的密封性能
2.WVTR < 1×10-6g/m2/day(NREL建议 PV的WVTR)
3.EVA的胶联度直接影响到他的抗渗水性,建议EVA与cell的胶联度需大于60%以上
4.当胶联度达到60%以上,不再发生热涨冷缩
5.EVA的胶联度直接影响到组件的性能及使用寿命
6.未经改性的EVA内聚强度低,易产生热涨冷缩导致晶片碎裂
7.EVA剥离强度:纵向≧20N/cm、横向≧20N/cm
8.封装膜初期透光率不低于90%,30年内部衰退率不低于5%

英文&简称 中文 说明
DH(Damp Heat) 湿热试验 85ºC/85%RH高温高湿试验
EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 乙烯醋酸乙烯共聚物 固定太阳能电池及连接电路导线,提供Cell绝缘保护
Insulation Test 绝缘测试 在每一项测试后均需要作测试,因为经过严苛的测试后,模组就有可能发生漏电现象
Laminate 层压机 在真空条件下把多层物质进行压合
HAST(Highly Accelerated Stress Test) 高度加速寿命试验 提高环境应力(如:温度)与工作应力(施加给产品的电压、负荷.等),加快试验过程,缩短产品的寿命试验时间
Maximum Power Determination 最大功率的测定 在进行各项测试前后,需作最大功率的量测,用以判断衰减是否超过5%,若测试项目无特别要求则为8%
Measurement of Temperature Coefficients 温度係数的测量 量测出模组的电流、电压和最大功率,以推断出温度係数
PVB(Polyvinyl Butyral) 聚乙烯醇缩丁醛 强韧而富热可塑性,可用于强调安全性极高的建材之中
PVF 聚氟乙烯薄膜 提供太阳能模组有较佳的抗腐蚀与抗UV性能
RH(Relative Humidity) 相对湿度  
Silane 硅烷  
TC(Thermal Cycling) 温度循环 确定EVA于温度重複变化时,引起的疲劳和热失效、或其他应力失效
Tedlar 氟化物(氟素)  
TPT 聚氟乙烯複合膜 用于太阳能模组背面,作为保护模组背面的封装材料
THB(Temperature Humidity Bias) 温湿度+偏压  
Visual Inspection 目视检查 以目视判定模组内外是否有缺陷,主要执行在各项测验前及测验后
(0512)5776-4900

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