光伏组件封装胶膜材料的现状
光伏胶膜是光伏组件的核心材料,包括EVA胶膜、POE胶膜等。尽管胶膜成本仅占组件成本的4%左右,但却是决定光伏组件产品质量、寿命的关键性因素。

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

据不完全统计先后有20多种不同材质的封装材料进入光伏市场。经市场检验后逐步形成以EVA及POE为主流材质的局面。从材料的组成来看主要有EVA透明胶膜、POE透明胶膜、EPE三层共挤胶膜,以及EVA白膜和POE白膜。

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

目前不同厂家的封装模式还没有统一,但双玻组件至少有一面用POE,如果未来POE价格降低,双面用POE效果更好。现有胶膜封装方式有以下几种:

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案
 POE胶膜里助剂使用遇到的问题

单层POE内助剂易析出至胶膜表面,导致胶膜POE表面摩擦系数降低,加上POE材料本身的粘弹性低,电池片放置在胶膜上后如果线速太快会引起电池片位移打滑。

考虑到EVA和POE材料之间的性能不匹配,加之保持性价比的需求,行业内推出了三层共挤EPE胶膜的应对方案。这里要注意的是:EVA极性较强,与助剂相容性较好,POE/EVA共挤胶膜虽然可以改善原POE 胶膜表面助剂析出的问题,但是POE层中的助剂容易进入EVA层,导致性能变化。

但从材料性能来看,三层共挤胶膜还有一些应用上的隐患不能得到很好地保证,其中最主要的问题还是POE里的助剂迁移。

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案
3654系列助剂的作用原理

首先我们要理解助剂在胶膜中的分布形态,起附着力促进作用的助剂除了分布在有机和无机材料界面之间,至少还有60%以上甚至80%以上的比例分布在胶膜高分子材料内部。

如下图所示:
Interpenetrating Network互穿网络结构
解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

3654系列产品与POE树脂的相容性模拟对比:
解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

从上面实验现象可以了解,目前POE配方在使用的主要助剂大部份是与POE不相容的,尤其是起到助交联作用的TAIC粘度大,低温下还会结晶,最容易析出。
产品开发阶段的部分客户测试反馈:
1%添加量与易析出助交联剂的交联数据对比:


解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

0.5%添加量与易析出助交联剂的交联数据对比:

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

从以上数据可得出结论,3654系列助剂在交联度上可以达到原TAIC助剂80%以上的功能,并保持抗湿热老化附着力衰减的作用。同时3654系列助剂的部份结构可以减少TC10数值,这说明3654系列助剂提高了体系的起始交联时间,这对EPE在层压时P层的熔体强度快速提高提供了保障,有利于增加E层和P层的层间结合力,并进一步减少P层中助剂迁移。

对这一问题,可从调整助剂极性的思路出发,并保证原有助剂的功能不变的前提下,例如士达发出3654系列助剂,帮助POE产品改善加工性能和材料性能。3654系列产品在功能上同时具有辅助交联和改善湿热老化后附着力衰减的作用。


下图中“1”是TAIC的交联曲线,其他是3654系列助剂的交联曲线。

解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

另外从树脂原料供应的角度来看,POE主要供应商陶氏、韩国LG化学、三井等厂家,在光伏行业快速发展和扩张的大环境下,主流的光伏级POE树脂供不应求。高碳α烯烃的在产品结构上有碳8和碳4的产品细分,理论上共聚α-烯烃单体的含量越高,树脂的韧性越高,弹性越好。如果使用碳4类POE树脂,3654系列助剂对TC10数据的帮助显得更加重要。
资料来源:开士达化工新材料

END

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原文始发于微信公众号(光伏产业通):解决POE助剂析出问题的光伏胶膜方案

作者 808, ab