非晶硅太陽電池封裝材料層壓技術(shù)EVA和DNP應(yīng)用與分析

孔丹 谷偉

（天津津能電池科技有限公司，天津 300384）

在太陽能電池的封裝材料中，EVA是一種重要的材料，如不能正確的使用，將會(huì)對(duì)太陽能電池產(chǎn)生致命的缺陷，成為工藝中的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如：電池組件有緣區(qū)和絕緣區(qū)氣泡、電池組件錯(cuò)位、電池組件裂等。針對(duì)公司使用的EVA進(jìn)行了一系列的工藝試驗(yàn)，最終通過交聯(lián)度測(cè)試和剝離強(qiáng)度測(cè)試，找到適用于不同設(shè)備的工藝參數(shù)，成功指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)，將組件生產(chǎn)合格率控制提高5%。鑒于與供職公司之間的保密合同要求，當(dāng)涉及工藝參數(shù)等相關(guān)機(jī)密時(shí)，作者會(huì)避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料：EVA進(jìn)口，厚度0.5mm

非晶硅太陽電池635*1245*3.2mm

背板玻璃 635*1245*3.2mm

4F布

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：采用國產(chǎn)博碩層壓機(jī)-真空泵抽氣速率15L/S極限真空

國產(chǎn)烘箱

交聯(lián)度試驗(yàn)器皿和化學(xué)試劑

粘接強(qiáng)度測(cè)試儀

1.3 進(jìn)口EVA材料基本特性（廠商提供參數(shù)）

在實(shí)際生產(chǎn)中，以上參數(shù)中的剝離強(qiáng)度和交聯(lián)度是我們經(jīng)常關(guān)注的，因?yàn)閯冸x強(qiáng)度是電池組件關(guān)鍵的質(zhì)量因素，如果剝離強(qiáng)度不高，那么層壓后的電池組件會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生脫膠現(xiàn)象。同樣交聯(lián)度數(shù)值也對(duì)應(yīng)著EVA與電池片和背板間的粘接程度。

2 基于EVA的非晶太陽能電池層壓工藝

層壓機(jī)是非晶太陽能電池真空層壓工藝的主要儀器，它的作用就是在真空條件下對(duì)EVA進(jìn)行加熱加壓，實(shí)現(xiàn)EVA的交聯(lián)固化而實(shí)現(xiàn)非晶硅太陽電池的密封。

2.1 層壓機(jī)主要參數(shù)：

*層壓溫度：一般對(duì)應(yīng)著EVA的固化溫度，層壓溫度設(shè)定的高低關(guān)系到EVA膠膜熔融的速率和交聯(lián)反應(yīng)的快慢。

*抽氣時(shí)間：指的是層壓機(jī)加壓前的抽真空時(shí)間，主要目的是將EVA膠膜熔融狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)分解出的氣體和層壓件各層間隙中的氣體抽出。抽氣時(shí)間的長短與層壓設(shè)定溫度和真空泵狀態(tài)有關(guān)，層壓設(shè)定溫度高EVA熔融時(shí)間短，流動(dòng)性強(qiáng)，抽氣時(shí)間應(yīng)相應(yīng)縮短，在EVA流動(dòng)性強(qiáng)時(shí)過長抽氣容易使電池組件產(chǎn)生錯(cuò)位。同樣真空泵抽氣速率快時(shí)也會(huì)因?yàn)樵贓VA未交聯(lián)固化到一定程度還保持一定的流動(dòng)性的前提使電池組件產(chǎn)生錯(cuò)位。

*充氣加壓：主要目的是將EVA交聯(lián)固化后的結(jié)構(gòu)變得更加緊密，提高EVA與電池和背板之間的粘接強(qiáng)度。如果充氣加壓時(shí)間過長，電池組件上施加的壓力就越大，當(dāng)超過組件所能承受的壓力范圍時(shí)，電池組件會(huì)發(fā)生斷裂。相反如果充氣加壓時(shí)間過短，不能改變EVA交聯(lián)固化后內(nèi)部松散的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致EVA與電池和背板的粘接強(qiáng)度不高，影響電池組件的整體性能。

*保壓層壓：在保持層壓機(jī)上室壓力不變的條件下，使電池組件在層壓機(jī)中繼續(xù)發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，EVA交聯(lián)反應(yīng)程度隨著保壓層壓的時(shí)間增長而提高。

2.2 EVA交聯(lián)度隨上述參數(shù)變化的交聯(lián)固化規(guī)律：

在實(shí)際生產(chǎn)中，使用供應(yīng)商提供的參數(shù)不能夠滿足生產(chǎn)需求，層壓后的電池組件經(jīng)常出現(xiàn)組件有源區(qū)內(nèi)的氣泡，直徑超過20mm，組件不規(guī)則的開裂等質(zhì)量問題。我們依照工藝要求：交聯(lián)度80%-90%，與背板玻璃強(qiáng)度≥20N/cm進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.1 EVA交聯(lián)度和粘接強(qiáng)度和充氣壓力的變化規(guī)律

層壓參數(shù)：136℃ ，總層壓時(shí)間：21分鐘 ，其中抽氣：4分鐘 保壓層壓：17分鐘

2.2.2 EVA交聯(lián)度和粘

接強(qiáng)度和層壓溫度的變化規(guī)律

2.2.2.1 層壓時(shí)間為30分鐘，充氣壓力0.6大氣壓。

2.2.2.2 層壓時(shí)間為25分鐘，充氣壓力0.6大氣壓。

2.2.3 EVA交聯(lián)度和粘接強(qiáng)度和層壓時(shí)間的變化規(guī)律層壓溫度136℃，充氣壓力0.6大氣壓

3 結(jié)論

我公司采用的進(jìn)口EVA在使用過稱中，與國產(chǎn)層壓機(jī)和進(jìn)口層壓機(jī)相匹配，通過實(shí)驗(yàn)確立適用于該進(jìn)口EVA材料的工藝參數(shù)。在滿足交聯(lián)度80%-90%，剝離強(qiáng)≥20N/cm的要求下，工藝參數(shù)適用范圍為層壓溫度135-140℃，層壓時(shí)間≥180min,充氣壓力≥0.6大氣壓。在實(shí)際使用過程中要參考設(shè)備的實(shí)際工作條件，在范圍內(nèi)調(diào)整，值得注意的是，每一套工藝參數(shù)都會(huì)隨著設(shè)備的使用壽命變化而變化，工藝人員在工作過程要隨時(shí)關(guān)注并對(duì)參數(shù)做出微調(diào)，以保證層壓后的非晶硅太陽電池組件外觀滿足使用性能要求。

1李詠梅 施尚林 段正剛 敬淵 楊宏，太陽電池封裝材料-EVA的應(yīng)用與分析【J】，第八屆光伏論壇會(huì)議論文集

2 A.W.Czanderna,F.J.Pern.Encapsulation of PV modules using ethylene vinyl acetate copolymer as a pottant:A critical review.Solar Energy Materials and Solar Cells43(1996):101-181

3李國雄 許妍 林安中 周良德，太陽電池中EVA膠層的性能研究【J】，太陽能學(xué)報(bào)，1996.1