雙玻組件用 EVA 膠膜的制備及封裝工藝研究

光伏建筑是利用太陽能發(fā)電的一種新形式，通過將太陽能電池安裝在建筑的圍護結(jié)構(gòu)外表面或直接取代圍護結(jié)構(gòu)外表面結(jié)構(gòu)來提高發(fā)電。

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國家對BIPV技術的政策扶持、價格補貼以及巨大發(fā)展空間及市場需求，使BIPV技術得到長足的發(fā)展，也將促使新封裝材料及生產(chǎn)技術不斷涌現(xiàn)，封裝工藝和裝備不斷更新升級。

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BIPV雙玻組件封裝材料主要有聚乙烯醇縮丁醛(PVB)及聚乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，

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其化學結(jié)構(gòu)如下：

使用PVB膠膜進行雙玻組件封裝，一般須在層壓機上將電池片與玻璃固定，此時的組件樣品不易冷卻透明，需二次加熱再冷卻，故使用高壓釜高溫高壓再次封裝，取出后冷卻速度緩慢。

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PVB膠膜

整個封裝流程復雜，操作繁瑣，封裝時間一般在一個小時以上，大大影響封裝效率，另外，PVB樹脂的價格比EVA樹脂高，故使用PVB膠膜封裝雙玻太陽能組件存在成本較高且封裝效率低等問題。

常規(guī)組件用EVA膠膜用于雙玻組件封裝時，易出現(xiàn)電池片或匯流帶移位、組件邊角氣泡、缺膠等組件缺陷。

為克服上述封裝材料的缺點，本文介紹一種既能解決常規(guī)EVA膠膜封裝雙玻組件時出現(xiàn)的組件缺陷問題，又能替代聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠膜以簡化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率，降低成本的封裝材料—雙玻組件用EVA膠膜的制備過程，同時將其與常規(guī)EVA膠膜及PVB膠膜進行封裝工藝及效果對比分析。

EVA膠膜

• 雙玻組件專用EVA膠膜的制備

將EVA樹脂及功能樹脂(鹿山新材合成)混合均勻，投入流延機中，調(diào)節(jié)模頭使膠膜厚度在0.50±0.02mm范圍內(nèi)經(jīng)冷卻、牽引、收卷，得到雙玻組件專用EVA膠膜。

具體制備流程圖如下：

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雙玻組件專用EVA膠膜的制備流程

• 不同封裝膠膜的層壓封裝實驗

選用相同類型的鋼化玻璃及太陽能電池片，采用鋼化玻璃/膠膜/電池片/膠膜/鋼化玻璃的疊層結(jié)構(gòu)(如下圖)，分別將相同厚度的雙玻組件專用EVA膠膜、常規(guī)組件用EVA膠膜、PVB膠膜制成疊層結(jié)構(gòu)，設定層壓機工藝進行同步層壓，對比不同封裝材料在層壓機封裝過程中的工藝適應性。

? ? ? ?雙玻光伏組件的疊層結(jié)構(gòu)

• EVA膠膜及PVB膠膜封裝結(jié)果比較

表1為雙玻組件專用EVA膠膜、常規(guī)組件用EVA膠膜及PVB膠膜三種封裝材料在相同層壓時間及壓力，但不同層壓溫度下，用于雙玻組件封裝后的組件外觀效果對比結(jié)果。

表1不同層壓溫度下，三種封裝材料封裝工藝適應性對比

從表1中可以看出，在不同層壓工藝溫度下，使用常規(guī)EVA膠膜封裝雙玻組件，均出現(xiàn)缺膠、氣泡或移位現(xiàn)象；在層壓機層壓溫度低于155℃時，使用PVB膠膜封裝雙玻組件易出現(xiàn)PVB膠膜部分未熔現(xiàn)象，但加工溫度提高又易導致組件冷卻緩慢，造成外觀發(fā)霧模糊現(xiàn)象；在層壓溫度不超過155℃時，使用雙玻組件用EVA膠膜封裝雙玻組件，外觀效果良好。

雙玻組件在層壓過程比常規(guī)晶硅組件更容易出現(xiàn)的缺膠、氣泡及移位等缺陷，主要有兩方面原因：

1）鋼化玻璃在層壓機內(nèi)抽真空階段受熱狀態(tài)下出現(xiàn)一定程度的翹曲，進入加壓階段時，組件疊層內(nèi)EVA膠膜受硅膠板壓力不均勻，導致EVA膠膜流動不均，影響填充效果，容易出現(xiàn)電池片移位或局部缺膠現(xiàn)象。

2）雙玻組件正反兩面均為鋼化玻璃，玻璃材質(zhì)的剛性特性以及重量，使得疊層內(nèi)電池串與電池串之間，玻璃與EVA膠膜之間的空隙所存在的氣泡不易在抽真空階段排盡而產(chǎn)生氣泡。

常規(guī)組件用EVA膠膜用于雙玻組件封裝時，因其自身材料性能的局限性，在層壓過程中，受鋼化玻璃自身重力、抽真空作用力以及硅膠板下壓壓力的影響，易導致組件內(nèi)部電池片位移或組件缺膠；溫度較高時，因EVA膠膜內(nèi)部引發(fā)劑反應速度過快而產(chǎn)生氣泡。

PVB膠膜熔點較高，層壓溫度較低時，易導致PVB膠膜部分未熔；層壓溫度較高時，組件冷卻緩慢，導致PVB膠膜結(jié)晶而使得組件外觀模糊。

雙玻組件用EVA膠膜通過功能樹脂改性，拓寬了層壓工藝適用范圍，優(yōu)化了其用于雙玻組件加工適應性。

一方面，在抽真空階段，通過調(diào)整抽真空時間，雙玻組件用EVA膠膜能夠有效地避免電池片位移；另一方面，在加壓固化階段，通過調(diào)整層壓壓力及保持時間，雙玻組件用EVA膠膜能夠更有效地填充玻璃與電池片、電池片與電池片之間的空隙而避免組件產(chǎn)生缺膠或氣泡。

通過制備雙玻太陽能組件專用EVA膠膜，同時將其與常規(guī)組件用EVA膠膜及PVB膠膜進行封裝工藝及效果對比研究表明：

(1)?采用功能樹脂改性方法制備的雙玻太陽能組件專用EVA膠膜，能更好地適用于雙玻光伏組件的封裝，能有效避免雙玻組件封裝過程出現(xiàn)氣泡、移位及缺膠等缺陷。

參考資料：雙玻組件用 EVA 膠膜的制備及封裝工藝研究

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