丁盛 张海鹏

摘要：文章研究了EVA封装胶膜的交联体系、粘绔性能和透光性能。研究实验表明：交联剂含量0.5%和助交联剂含量0.6%时，EVA胶膜的交联度最高，同时添加剂的用量也最经济;粘结性能随KBM-503含量的增加而增强，最后达到趋于稳定;添加不同的助剂满足组件上下两层EVA胶膜不同的透光率要求。

关键词：EVA胶膜;交联;粘结;透光

中图分类号：TQ437 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）01-0032-03

0引言

太阳能光伏组件是按照钢化玻璃、高透型EVA胶膜、电池片、高截止型EVA胶膜和背板的顺序组成的，可见EVA胶膜是光伏组件的重要组成材料，上下两层EVA胶膜起到对电池片的保护作用，同时EVA胶膜性能的高低决定了电池片的发电效率的优劣，而且还影响光伏组件的使用寿命，因此，研制高性能的EVA胶膜对太阳能光伏组件起到至关重要的作用。

本文对EVA胶膜的交联性能、粘结性能和透光性能进行了研究，通过添加不同的助剂以满足较高的光伏组件要求。

1实验

1.1主要原料

EVA，E280PV，韩华公司;交联剂，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯，市售;助交联剂TAIC，三烯丙基异三聚氰酸酯，市售;硅烷偶联剂，KBM-503，市售;抗氧老化剂，丙氧化甘油三丙烯酸酯，市售;光稳定剂，Tinuvin770，市售;紫外光吸收剂，UV531，市售。

1.2主要设备与仪器

单螺杆挤出机，SJl50-29，上海金纬机械制造有限公司;锥形搅拌机，DHS-3P，上海升立机械制造有限公司;太阳能电池组件层压机，BSLl220C，秦皇岛博硕光电设备股份有限公司;电子万能试验机，CMT-1103，珠海市三思泰捷电气设备有限公司;紫外分光光度计，UV-2600，日本岛津公司;差示扫描量热仪（Dsc），Q20，美国TA公司。

1.3样品制备

按照图1流程制备EVA胶膜：

挤出机工艺参数设定：一区：65℃，二区：75℃，三区～九区：85%，磨具五段从左到右：85%/83℃/81℃/83℃/85℃。螺杆转速设定：主机：20.0rpm。

1.3.1剥离强度样品制备

取胶膜左、中、右3个位置，各取约lcmxl5cm两层试样，依次命名为左、中、右，置于玻璃花纹面上，底端空2cm置于防粘布上，膜之间至少隔开2cm，再在样品上铺上背板组成玻璃俩层EVA胶膜/背板结构。整体放人层压机中层压，层压工艺为：温度140℃，抽真空5min，加压30s，层压12min，层压固化好的EVA胶膜表面应无气泡。

1.3.2透光率样品制备

取EVA胶膜中间50mmX50mm试样，置于防粘聚四氟乙烯布间，膜之间至少隔开2cm，再整体放于45cmx45cm的玻璃上，放人层压机中层压，将三层结构剥离开来，揭下层压好的胶膜剪成30mmx50mm待用。

1.4测试与表征

1.4.1交联度

分别测试层压前和层压后EVA胶膜的热焓值H，样品大小2x2，重量7mg左右，测试条件：平衡温度50℃，测试温度50℃～230℃，升温速率10℃/min。

1.4.2剥离强度

用10mm取样刀将EVA胶膜背板层切割成宽度为10mm的试样，将试样上下固定于拉力机上测试，拉力机测试位移距离为10cm。

1.4.3透光率

采用紫外一可见分光光度计进行测定，将胶膜置于两张防粘聚四氟乙烯布之间，140℃层压12min，测定薄膜200～1100nm波长的透光率，并用分别标记380～1100nm、290～380nm和320nm这3个区间的透光率。

2结果与讨论

2.1交联剂和助交联剂用量对交联度的影响

在EVA胶膜的交联反应中，最常见的化学反应是自由基聚合，最基本的第一步是生成自由基，有机过氧化物被用作自由基的来源。有机过氧化物首先在高温下分解，生成能够捕获聚合物主链特别是脂肪族中CH2单元上氢原子的高活性过氧化自由基，然后这些过氧化自由基经过支化和交联反应进行重组，通过在分子链之间建立化学键形成三维分子网络结构。

从表1中可以看出，随着助交联剂TAIC的含量增加，交联剂的用量虽然减少了，但是交联度却反而升高了。这是因为助交联剂的存在可以延长交联剂过氧化物自由基的寿命，减少自由基的猝灭，过氧化物的用量自然就减少了，层压后胶膜中过氧化物的残留量就会减少，从而提高胶膜的稳定性。

2.2不同含量偶联剂对粘结性的影响

玻璃是表面平滑的无机材料，背板也是表面难粘结的含氟材料，未进行增粘的EVA胶膜极性较弱，與玻璃和背板的粘结强度不高，因此制作的组件无法保证长久的使用。硅烷偶联剂KBM-503结构中含有不饱和键，能显著增强EVA与玻璃和背板的粘结强度，这是因为KBM-503结构中的亲无机基团能与玻璃和背板表面的化学基团反应，形成强固的化学键合，其分子链上的不饱和键在有机自由基的引发下打开，和EVA分子链发生接枝反应，将自身带有的另一部分极性基团赋予EVA分子，构成极性支链，这就大大增强了EVA与玻璃和背板的粘合力。

图中可以看出，刚开始随KBM-503含量的增加，剥离强度显著提升，但是当KBM-503含量达到0.25%后，剥离强度趋于稳定，不再继续增加，这是因为界面处的硅烷偶联剂的含量达到了饱和。

2.3透光率性能研究

透光率性能直接反映EVA胶膜的光透过情况，太阳能光伏组件中上下两层EVA胶膜对透光性能都有严格要求，在380～1100nm波长范围内的透光率需要大于90%，其中上层高透型EVA胶膜还需在320nm处的透光率大于80%，下层截止型EVA胶膜还需在290～380nm范围内的透光率小于30%。

从图3和图4可知，不管是高透型还是截止型在380～1100nm波长范围内的透光率都大于90%，平均值达到92%以上，高透型EVA胶膜在320nm处的透光率为89.39%、89.88%和89.86%，使紫外光也能更好的透过传递到电池片，从而提高电池片的发电效率。截止型EVA胶膜在290—380nm范围内的透光率都小于30%，平均为23.17%、25.22%和22.35%，这样可以使更多的紫外光反射不进入组件中，从而对电池片起到更好的保护，延长光伏组件的使用寿命。