硅烷偶联剂对EVA太阳能电池封装膜/玻璃粘接性能的影响

2022-09-12

引言

随着经济的快速发展, 现存的各种能源被大量的消耗, 因此探索和使用新能源是必然的发展趋势。在考虑成本、安全和环境等一些客观因素的条件下, 利用太阳能发电是一种全新的能源生产方式。封装膜是太阳能电池最重要的组成部分之一, 能够有效的保护和密封太阳能电池, 提升太阳能电池的使用寿命。目前, 广泛使用EVA做太阳能电池封装膜的主要材料, 为了提升EVA封装膜和玻璃之间的粘接性能, 一般使用硅烷偶联剂。

一、太阳能电池封装膜使用EVA的优缺点分析

一般情况下, 太阳能电池组件要能够使用20年以上, 但是因为太阳能电池组件都在室外工作, 长期处于比较恶劣的环境中, 所以要严格要求太阳能电池封装膜的使用材料。EVA (Ethylene-vinyl acetate copo) 是乙烯-醋酸乙烯共聚物, 能够满足太阳能电池封装膜的使用需求, 具有柔软、透明、热熔粘接性以及良好的熔体流动性等特点[3]。但是EVA的抗紫外性能和耐湿热性能比较差, 并且容易老化变黄, 这对太阳能电池光电转换率造成了极大的影响, 同时也缩短了太阳能电池的使用寿命。所以在使用EVA材料时, 都进行改性处理, 提高分子链耐候性与稳定[1]性。EVA的分子链是碳氢键和碳氧键构成的, 呈线性结构, 而导致EVA封装膜变黄老化的主要因素就是分子链, 在紫外线照射和湿热变化下, 分子链就会被氧化从而重组或者断裂, 产生声色的基团, 导致EVA封装膜发生降解发黄。现在对EVA改性大多使用交联剂, 并且加入一些助剂来提升EVA封装膜的抗氧化以及吸收紫外线等性能[2]。

目前, EVA太阳能电池的封装膜是由几种材料构成的。EVA树脂的醋酸乙烯质量是28%到33%之间, 使利用抗氧化剂提升EVA胶膜的抗氧化能力, 使用紫外光稳定剂来保护EVA分子链, 利用粘接促进剂来提升EVA封装膜/玻璃的粘接强度, 用过氧化物作引发剂, 来固化EVA胶膜[1]。最常用的方法是使用硅烷偶联剂来提升EVA太阳能电池封装膜/玻璃的粘接性能, 硅烷偶联剂分子结构不但有无机的机构, 还有有机基团, 结构比较杂化。硅烷偶联剂特殊的分子结构导致其同时具有有机物和无机物的特征, 在耐水、耐候、耐热、耐化学品和低表面张力上都有良好的性能[3]。

二、硅烷偶联剂影响EVA太阳能电池封装膜/玻璃的粘接性能实验

1. 实验过程

实验使用的材料是33%的乙酸乙烯酯的EVA、乙醇、交联剂 (TBEC) 、交联助剂 (TAIC) 、抗氧剂、光稳定剂、硅烷偶联剂若干型号、3.2 mm厚度的玻璃。在选定好事实验材料以后, 要先制备样品, 混合EVA颗粒、交联剂、引发剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂等, 加入到密炼室, 每分钟60转, 混炼10分钟, 要保证混合均匀, 把样品取出后在100摄氏度下热压5分钟, 制成厚度是1mm的胶膜。成膜以后要处理玻璃表面, 并且压层, 要清洁玻璃板以后, 使用去离子水在进行清洗, 最少要清洗3遍, 然后在60摄氏度的条件下干燥2个小时。将质量分数是2%的硅烷偶联剂在乙醇中进行溶解, 加入去离子水, 滴入醋酸, 要保证溶液PH值在5到6之间。硅烷偶联剂混合好以后, 喷涂到玻璃上, 形成均匀的液膜, 然后在70摄氏度的条件下进行干燥, 使乙醇挥发干净。在乙醇全部挥发后要把温度提升, 直到140摄氏度, 加热30分钟以后, 把玻璃板取出放在室温条环境下过夜。把没有硅烷偶联剂封装膜进行真空挤压, 在冷却以后可以用来测试剥离强度[1]。

2. 实验结果

在经过实验对比以后, 没有使用硅烷偶联剂的EVA胶膜, 和玻璃的粘接性能比较低, 剥离强度很弱, 在太阳能电池封装膜使用上已经不能够满足实际需求。使用KH570硅烷偶联剂来增加EVA封装膜的粘接性能, 能够提高EVA封装膜/玻璃的粘接力。EVA与玻璃的初始玻璃强度受硅烷偶联剂和层压工艺的很大影响, 使用不同含量的硅烷偶联剂会影响EVA封装膜与玻璃的玻璃强度。不断加大硅烷偶联剂的质量分数, 会增加EVA封装膜与玻璃的玻璃强度, 可是达到一定的质量分数以后, 就不会再增加玻璃强度, 主要原因就是硅烷偶联剂达到了饱和的含量。在硅烷偶联剂使用量比较大时, 胶膜就会产生很多的气泡, 是偶联剂水解释放出大量乙醇造成的。使用硅烷偶联剂的用量越多, 乙醇的释放量就会越大, 所以在使用硅烷偶联剂时, 要注意控制质量[1]。

结语

太阳能电池的使用, 有效的解决了我国能源缺乏的问题。使用硅烷偶联剂来增加EVA太阳能电池封装膜/玻璃的粘接性能, 能够更好的保护太阳能电池, 提升太阳能电池光电的转化率, 延长太阳能电池的使用寿命。因此, 要继续研究和探索提升EVA太阳能电池封装膜/玻璃的粘接性能的物品, 从而提升新能源的利用率。

摘要：EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物) 是太阳能电池封装膜的主要原料, 在添加助剂后经过加热处理从而挤出成型的产品。这种封装膜常温的情况下缺少粘性, 因此使用硅烷偶联剂能够影响EVA太阳能电池封装膜/玻璃的粘接性能。本文主要介绍了EVA作为太阳能封装膜材料的优缺点, 通过实验分析了硅烷偶联剂对EVA太阳能电池封装膜/玻璃粘接性能的影响。

关键词：硅烷偶联剂,EVA太阳能电池封装膜,玻璃粘接性能