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 20  专注高分子材料

抗紫外线、抗黄变

谈谈EVA胶膜老化对光伏组件性能的影响,及EVA材料抗老化的方法


       光伏组件中聚合物封装材料的化学稳定性是决定光伏组件耐久性的一个重要因素。EVA作为光伏封装胶膜的主要材料,一旦它发生老化状况后,会对光伏组件性能产生哪些影响呢?增加EVA 材料抗老化的方法有哪些呢?

        一、褪色。

       光伏组件在运行过程中,EVA长期暴露在户外环境中会发生“黄变”和“褐变”。变色使EVA的透光率下降,使光伏电池的光电流下降,最终导致光伏组件的功率损失。造成这种现象的主要原因是EVA封装材料在紫外光和渗入的水汽等破坏因素的共同作用下化学组成发生了变化,生成了不饱和多烯烃生色团,随着不饱和多烯烃化合物的积累,EVA的颜色会逐渐加深,从浅黄到深棕。

       二、分层。

       EVA降解会导致其粘附力下降,发生分层,从而使盖面玻璃与太阳电池之间和(或)太阳电池与背板材料之间失去粘附力。光伏组件的分层造成光反射增加、渗水率增加、输出功率损失以及对整个系统造成危害。导致分层的因素有很多,EVA在使用过程中的老化是主要原因。EVA老化使界面粘结键发生破坏,导致EVA与其他层之间形成空隙,这个过程光、热、氧、水等因素起着重要作用,一般湿热气候会加速分层。

       三、起泡。

       起泡与分层有些类似,它是由于EVA缺乏附着力造成的,影响面积较小。气泡的产生是由于化学反应释放出气体,这些气体通常出现在模块的后部并聚集在封装体中,但偶尔也会出现在玻璃和电池之间的前部。气泡经常出现在电池的中心,这是由于电池内温度高,EVA附着力不同造成的。气泡抑制了电池的散热,降低了组件的使用寿命,减少了光伏模块对太阳光的吸收,增加了太阳光的反射。

       四、EVA材料中添加无机颗粒抗老化。

       添加无机颗粒是提升EVA耐老化性能的方法之一。将酸功能化石墨烯纳米片引入到EVA中做增强体,制得的EVA/GNP 复合薄膜封装染料敏化电池,可以延长设备使用寿命;利用氧化石墨烯制备EVA/GO纳米复合膜,这种膜具有很好的防水结构,并且对氧不具有渗透性,因此抗老化性能得到提高,氧化石墨烯的极性基团和醋酸乙烯酯基团相互作用,提高了界面粘结性;将稀土Y2SiO5:Ce3+、Yb3+加入到 EVA 中,可以在不影响透光率和电绝缘性的前提下改善EVA 的导热性和粘结性,使氧气和水分无法进入,从而提高封装材料的热稳定性;在EVA封装材料中添加BN、SiC、ZnO等高导热无机颗粒可以防止光伏组件局部的热聚集,从而提高组件的热稳定性。

       五、EVA材料中添加助剂抗老化。

       抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂等添加剂可以降低EVA封装材料的氧化分解速度,提高耐热氧老化性,耐紫外线老化性、耐湿热老化性能。一般情况下,复合稳定剂由于各组分间的协同作用相比于单一稳定剂更能降低EVA 的老化速率。另外,添加光频转换材料可以将照射到EVA表面的紫外光转变为可见光,降低EVA 老化速率的同时提高光伏组件的光电转化效率。

       六、交联抗老化。

       交联可使EVA形成稳定的网络结构,适当增加交联度是提高EVA 薄膜耐老化性能的有效方法。EVA 交联的方法有很多种,有机过氧化物是最常用的交联剂,在一定温度下有机过氧化物分解产生的自由基攻击EVA 分子链,产生自由基链,两个自由基链结合形成交联结构。交联度是EVA 封装材料的重要技术指标,交联度过高则 EVA 会变脆,不能抵抗外界冲击起不到保护硅片的作用;如果交联度过低,则耐老化性能降低。交联度控制在70 %左右为宜。将硝酸处理过的炭黑加入到 EVA 中,分别通过电子束辐照和过氧化物交联,结果表明,交联度分别达到 82 %和 93 %, 提高了材料的力学性能和热稳定性。

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