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光伏组件探析:PVB 和EVA 有何区别,其层压工艺有何不同点?

 日期:2023/9/19 9:06:07 人气:98

全球光伏产业开启了新一轮的景气周期,中国、日本和美国光伏市场的快速升温推动本轮景气周期,光伏技术的持续进步推动光伏市场的细分化程度不断升高,除地面电站、分布式等传统光伏发电的应用类型外,光伏技术和民用产品的结合应用开始展现生机。本文就光伏组件以EVA和PVB两种原料特性对比分析,探析其工艺特点。

EVA 胶膜在太阳能电池封装领域显优势
晶体硅太阳电池行业用的封装粘接材料为胶粘剂。上世纪80年代前,国内外曾试过用液态硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂片(PVB),但因价格高、施工条件苛刻、物性不好而被淘汰。

80年代起国外开始研制 EVA 胶膜,它是一种热熔粘接胶膜, 常温下无粘性而具抗粘连性, 经一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化。其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。

EVA(Ethylene Vinyl Acetate:乙烯-醋酸乙烯共聚物)
EVA是一种热熔胶,即在常温下,EVA是固体,没有粘性,透光性差。当把 EVA加热到一定温度时,EVA会熔化粘结在与它接触的物体上。用于太阳电池封装的EVA是专门设计的热固性热熔胶,即在加热熔融的同时会发生交联反应。
当温度较低时,交联反应发生的速度很缓慢,完成固化所需要的时间较长,反之需要的时间就比较短。因此要选择适宜的层压温度,使 EVA在熔融中获得流动性,同时发生固化反应。随着反应的进行,交联度增加,EVA失去流动性,起到封装的作用。
在温度下的表现为:
熔融温度(70-80℃)。此时EVA受热融化,流动性好,是抽真空的好时间。
固化温度下。此时EVA所含交联剂产生自由基,EVA分子间发生交联,产生三维网状结构,流动性变差,粘度变高。这个温度适合对组件进行层压,使其结构更紧密,与玻璃、背板的粘结度更高。
大于固化温度。此时交联剂分解出气体,容易使组件产生气泡,同时EVA交联度下降,容易硫化变黄,产生收缩。
PVB(Poly vinyl butyral:聚乙烯缩丁醛)
1935 年, 美国科学家发明了一种可以用三明治方式夹在两层普通玻璃之间的高分子材料—聚乙烯醇缩丁醛, 英文名称为POLYVINLBUTARAL, 简写为PVB。
它是通过高分子聚乙烯醇和丁醛缩合反应形成的一种聚合物,在最终的聚合物中有近23% 重量比的乙烯醇基。这种聚乙烯醇缩丁醛加上一种专用的增塑剂(一般为三甘醇酯类)进行增塑,通过挤出机系统和正确的厚度控制形成的一种连续化的0. 38~1. 52mm 厚的胶片。
二者区别
1、应用领域
EVA主要用于晶硅电池的封装,少部分薄膜也有采用,主要起到保护电池以及将电池片与盖板玻璃紧密贴合的作用。目前市场使用的产品以Dupont的Tedlar最为知名,但也有不少其他国际大厂在生产各种产品,如3M等,国内亦有几家能够用于太阳能的生产商,如福斯特、斯威克、海优威等;
PVB目前主要用在薄膜电池、双玻组件、建筑一体化(BIPV)等领域,生产企业和产品型号均较少,目前以Dupont、Kuraray等为主,国内也有个别企业正在尝试生产,如鑫富药业等。
2、层压工艺。
PVB、EVA对温度的要求不一样。EVA热塑性好,对设备要求没有PVB高。PVB对温度的要求较高(155℃左右),对层压机的要求比较高。


图注:PVB和EVA原料剪切速率-剪切粘度关系曲线对比
3、其他
PVB是建筑材料,对气体阻隔性能非常好,而且粘结性能很好,耐候性好很多。缺点在于对水汽的阻隔性能太差,这对太阳能电池而言是不可接受的。而且过于柔软不好操作。价格也是EVA的3倍以上。
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EVA与PVB都是热熔性胶膜,都是成熟的产品,各有其优缺点,应用在不同的领域。晶体硅太阳能组件的封装的潮流是使用EVA,其性能优异,价格实惠,是众多组件厂商青睐的产品;PVB非常适合用作在双玻组件和薄膜电池组件以及建筑一体化等领域,在这些领域,PVB的地位是无法替代的。
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