太陽能電池組件主要封裝材料的特性

1、太陽能電池組件主要封裝材料的特性鋼化玻璃1. 加工原理鋼化玻璃是平板玻璃的二次加工產(chǎn)品，鋼化玻璃的加工可分為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法。太陽能電池組件對鋼化玻璃的透光率要求很高，須大于91.6%，對大于1200nm的紅外光有較高的反射率。另外，厚度要求在3.2mm。1）物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃（將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保 持一段時間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻）。這種玻璃處于內(nèi)部受拉，外部受壓 的應(yīng)力狀態(tài)，一旦局部發(fā)生破損，便會發(fā)生應(yīng)力釋放，玻璃被破碎成無數(shù)小塊，這 些小的碎片沒有尖銳棱角，不易傷人。2）化學(xué)鋼化玻璃是通過改變玻璃表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強(qiáng)度，一般是 應(yīng)用離子交換法進(jìn)

2、行鋼化。其效果類似于物理鋼化玻璃。2. 鋼化玻璃的主要優(yōu)點(diǎn)：1） 強(qiáng)度比普通玻璃提高數(shù)倍，抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的3-5倍，抗沖擊強(qiáng)度是 普通玻璃5-10倍，提高強(qiáng)度的同時亦提高了安全性。2）使用安全，其承載能力增大，改善了易碎性質(zhì)，即使鋼化玻璃破壞也呈無 銳角的小碎片，極大地降低了對人體的傷害。鋼化玻璃的耐急冷急熱性比普通玻璃 提高2-3倍，一般可承受150LC以上的溫差變化，對防止熱炸裂有明顯的效果。鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，可承受200C的溫差變化。3. 鋼化玻璃的缺點(diǎn)：1）鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割或加工，只能在鋼化前就對玻璃進(jìn)行加工至 需要形狀，再進(jìn)行鋼化

3、處理。2）鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng)，但是鋼化玻璃在溫差變化大時有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。（鋼化玻璃在無直接機(jī) 械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。）4. 自爆現(xiàn)象：1）玻璃質(zhì)量缺陷的影響A 玻璃中有結(jié)石、雜質(zhì)：玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn)，也是應(yīng)力集中 處。結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因素。結(jié)石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)，玻璃鋼化后結(jié)石周圍裂紋區(qū)域的應(yīng)力集中成倍地增加。當(dāng)結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)石周圍的切向應(yīng)力處于受拉狀態(tài)，伴 隨結(jié)石而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。B 玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體

4、存在，直徑在0.1-2伽。外表呈金屬狀，這些雜夾物是NI3S2，NI7S6和NI-XS，其中X=0-0.07。只有NI1-XS相是造成鋼化 玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。已知理論上的NIS在379C時有一相變過程，從高溫狀態(tài)的 a-NIS六方晶系轉(zhuǎn) 變?yōu)榈蜏貭顟B(tài)B-NI三方晶系過程中，伴隨出現(xiàn) 2.38%的體積膨脹。這一結(jié)構(gòu)在室 溫時保存下來。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現(xiàn)a-B態(tài)轉(zhuǎn)變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應(yīng)力的內(nèi)部，則體積膨脹會引起自發(fā)炸裂。如果室溫時存在a-NIS，經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會慢慢轉(zhuǎn)變到 B態(tài)，在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內(nèi) 部破裂。C 玻璃表面因加工過程或操作不當(dāng)造成有劃痕

5、、炸口、深爆邊等缺陷，易造 成應(yīng)力集中或?qū)е落摶Ａё员?）鋼化玻璃中應(yīng)力分布不均勻、偏移玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化 制品有自爆的趨向，有的在激冷時就產(chǎn)生風(fēng)爆”如果張應(yīng)力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。3） 鋼化程度的影響，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼化程度提高到1級/cm時，自爆數(shù)達(dá)20- 25%。由此可見，應(yīng)力越大鋼化程度越高，自爆量也越大。4）如何鑒別鋼化玻璃的自爆首先看起爆點(diǎn)（鋼化玻璃裂紋呈放射狀，均有起始點(diǎn)）是否在玻璃中間，如在 玻璃邊緣，一般是因?yàn)椴Ａ唇?jīng)過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷，造成應(yīng)力集 中，裂紋逐漸發(fā)展造成的；如起爆點(diǎn)

6、在玻璃中部，看起爆點(diǎn)是否有兩小塊多邊形組 成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案（蝴蝶斑），如有仔細(xì)觀察兩小塊多邊形公用邊（蝴蝶的軀干部分），應(yīng)有肉眼可見的黑色小顆粒（硫化鎳結(jié)石），則可判斷是自 爆的，否則就應(yīng)是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分 布，放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊，俗稱蝴蝶斑” NIS結(jié)石位于二塊"蝴蝶斑"的界面上。鋼化玻璃自爆機(jī)理理論探討 徑向應(yīng)力r A切向應(yīng)力r顆粒與玻璃之間界面的應(yīng)力對于異質(zhì)顆粒在玻璃基體中，降溫過程溫是負(fù)的，所以顆粒周邊的徑向應(yīng)力 是壓力，切向應(yīng)力是拉力。玻璃中間層球形單質(zhì)硅顆粒的掃描電鏡圖像和邊緣擠壓 形貌，顆粒周

7、邊的徑向應(yīng)力是壓力，切向應(yīng)力是拉力，所以切向應(yīng)力是裂紋啟始的 根源。5. 鋼化玻璃的作用增強(qiáng)組件的抗沖擊能力，良好的透光率可以提高組件的效率，密封組件。6. 鋼化玻璃的儲存條件玻璃應(yīng)避光、避潮，平整堆放，用防塵布覆蓋玻璃。玻璃的最佳貯存條件：放在恒溫、干燥的倉庫內(nèi)，其溫度在 25C，相對濕度 小于45%，玻璃要清潔無水汽、不得裸手接觸玻璃與 EVA膠膜接觸面，否則會影 響EVA膠膜和玻璃層間粘接力。二、EVA膠膜（以下簡稱EVA ）1. EVA的原理1） EVA的性能主要取決于分子量（用熔融指數(shù) Ml表示）和醋酸乙烯脂（以 VA表示）的含量。當(dāng)Ml 一定時，VA的彈性，柔軟性，粘結(jié)性，相溶性和

8、透明 性提高，VA的含量降低，則接近聚乙烯的性能。當(dāng) VA含量一定時，Ml降低則 軟化點(diǎn)下降，而加工性和表面光澤改善，但是強(qiáng)度降低，分子量增大，可提高耐沖 擊性和應(yīng)力開裂性。2） 不同的溫度對EVA的交聯(lián)度有比較大的影響，EVA的交聯(lián)度直接影響到 組件的性能以及使用壽命。在熔融狀態(tài)下，EVA與晶體硅太陽電池片，玻璃， TPT太陽能背板（如杭州兆豐背板）產(chǎn)生粘合，在這過程中既有物理也有化學(xué)的 鍵合。未經(jīng)改性的EVA透明，柔軟，有熱熔粘合性，熔融溫度低，熔融流動性好。但是其耐熱性較差，易延伸而低彈性，內(nèi)聚強(qiáng)度低而抗蠕變性差，易產(chǎn)生熱脹 冷縮導(dǎo)致晶片碎裂，使得粘接脫層。EVA交聯(lián)度一般在70%-85

9、%，與玻璃剝離強(qiáng) 度35N，與TPT太陽能背板20N。3） 通過采取化學(xué)交聯(lián)的方式對 EVA進(jìn)行改性，其方法就是在 EVA中添加有 機(jī)過氧化物交聯(lián)劑，當(dāng)EVA加熱到一定溫度時，交聯(lián)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā) EVA分子之間的結(jié)合，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致 EVA膠層交聯(lián)固化，當(dāng)交聯(lián)度達(dá) 到60%以上時能承受大氣的變化，不再發(fā)生熱脹冷縮。2. EVA的作用1）封裝電池片，防止外界環(huán)境對電池片的電性能造成影響。2）增強(qiáng)組件的透光性。3）將電池片，鋼化玻璃，TPT太陽能背板很好地粘接在一起，具有一定的粘 接強(qiáng)度。注：EVA雖然可以起到封裝組件的作用，但 EVA同時具有吸水性。3. EVA的儲存環(huán)境EVA膠

10、膜應(yīng)避光、避熱、避潮運(yùn)輸，平整堆放。EVA膠膜的最佳貯存條件：放在恒溫、恒濕的倉庫內(nèi)，其溫度在 0-30 r之間，相對濕度小于60%。避免陽光 直照，不得靠近有加熱設(shè)備或有灰塵等污染的地方，并應(yīng)注意防火。保質(zhì)期一般為 半年，但考慮到EVA具有吸水性，在實(shí)際使用中其存放時間越短越好。、TPT太陽能背板（以下簡稱 TPT ）TPT用于組件的背面，也是主要封裝材料之一 。1. TPT的結(jié)構(gòu)最具代表性的TPT是由PVF （聚氟乙烯薄膜）-PET （聚脂薄膜）-PVF三層 薄膜構(gòu)成的背膜，簡稱TPT ； TPT有三層結(jié)構(gòu)：外層保護(hù)層 PVF具有良好的抗環(huán) 境侵蝕能力，中間層為聚脂薄膜具有良好的絕緣性能，

11、內(nèi)層PVF經(jīng)表面處理和EVA具有良好的粘接性能。TPT必須保持清潔，不得沾污或受潮，特別是內(nèi)層不 得用手指直接接觸，以免影響和 EVA的粘接強(qiáng)度。但目前市場上使用的太陽能背板種類繁多，有 TPT、TPE結(jié)構(gòu)的含氟背板， 有多層PET復(fù)合結(jié)構(gòu)的不含氟背板，甚至還有適用于低端小組件PET+EVA兩層結(jié)構(gòu)的背板。大家在選用該材料之前一定要了解清楚其結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)的太陽能背 板，其價格相差非常大。如杭州兆豐光伏材料有限公司的背板，就有TPT、TPE和PE三種類型的背板，適用于不同要求的組件需求。2. TPT的特性具有良好的耐候性、極佳的機(jī)械性能、延展性、耐老化、耐腐蝕、不透氣，以 及耐眾多化學(xué)品、溶劑和著色劑的腐蝕。有出色的抗老化性能并在很寬的溫度范圍 內(nèi)保持了韌性和彎曲性。3. TPT的作用白色TPT對陽光起反射作用，提高組件吸收光的能率。因此對組件的效率略 有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高 組件的效率。增強(qiáng)組件的抗?jié)B水性。對組件背