膜组件

本报讯近日，中国可再生能源学会光电专业委员会在北京组织召开了“光伏组件用高性能EVA胶膜”评审会。经讨论认定，由温州瑞阳光伏材料有限公司和杜邦公司合作研制的“瑞福REVAX”EVA胶膜项目开发成功，产品性能达到国际先进水平，特别是耐老化性能方面取得重大突破，居世界领先水平，满足光伏组件使用寿命需求。完全可替代进口EVA胶膜，实现了高性能EVA胶膜的国产化。 　　　　作为太阳能光伏组件中关键原材料之一，EVA封装胶膜的性能在此起着决定性的作用。经过3年潜心研发，瑞阳公司最终成功研制出耐老化性能优良的EVA封装胶膜，经国内权威质量检测机构检验，“瑞福REVAX”EVA胶膜经1000小时紫外老化试验后透光率的保持率超过99%，黄变指数小于2，解决了国内高性能EVA封装胶膜常年依赖进口的局面。　　据了解，从2007年起，我国光伏组件产量居世界第一位。根据相关机构测算，到2020年，光伏组件年产量将达到42GW。需要高性能EVA封装胶膜60000万平方米，胶膜产值将达到150亿元。但目前高性能EVA封装胶膜还严重依赖国外进口产品，严重制约我国光伏产业发展。为满足太阳能光伏产业的快速发展，瑞阳将与杜邦公司合作，在浙江温州建设高性能EVA胶膜产业化基地，为中国光伏企业提供快速的本地化服务。（申明）

从启动项目至今，仅仅经过 31天的时间，该公司天威薄膜研发检测中心自主研发的具有我国自主知识产权太阳能薄膜透光组件，于今日正式下线。　　试验和检测数据表明，该太阳能薄膜透光组件电池性能达到国际同行业领先水平，表明中国企业开发掌握了大面积硅基薄膜透光光伏组件的关键制造技术与工艺，为未来开发更多满足客户个性化需求的产品奠定了坚实的基础，标志着天威集团进军太阳能光伏发电行业迈出了坚实的一步。　　据天威薄膜研发检测中心副主任贾海军博士介绍说，该透光组件透光率达 30%，可用于立面透明幕墙，相比于晶体硅透光组件，太阳能薄膜透光组件外观更加优美，高温和弱光性能好，可以在阴天微弱光线下发电，同标称功率下发电量最多。　　据悉，天威薄膜研发检测中心是全世界技术最先进、涵盖工艺最全面的薄膜太阳能技术研发中心之一，不仅可以进行大面积硅薄膜太阳能电池的试制生产，还可以进行新一代高效率太阳能电池的基础研究和产品研发。同时，该中心还可为本企业、华北乃至整个中国其他企业提供符合行业相关标准的样品试制、产品检测检验等服务，对于拉动中国光伏行业发展具有重要意义。

1. 技术背景图1. 晶体硅太阳能电池结构晶体硅太阳能电池结构由钢化玻璃板/EVA膜/太阳能电池板/EVA膜/背板构成，如图1所示。其中，太阳能电池封装用EVA是以乙烯/醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量为30%-33%）为基料，辅以数种改性剂，经成膜设备热轧成薄膜型产品，厚度约0.4 mm。封装过程中EVA受热，交联剂（通常为过氧化物）分解产生自由基，引发EVA分子之间的结合，形成三维网状结构，导致EVA胶层交联固化，交联机理如图2 所示。固化后的胶膜具有相当高的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性及耐老化性能。图2. EVA加热过程中在交联剂过氧化物下的交联机理EVA固化不足可直接导致光伏组件在其近20年的使用中性能恶化，这将意味着重大的经济风险。因此为实现经济有效的层压，快速可靠的EVA交联度分析方法至关重要。以往的化学法测交联度耗时长（30小时左右），结果重复性差，并且使用有毒的溶剂（甲苯或二甲苯），无法准确测试较低交联度和较高交联度的EVA。根据国家标准：1）GB/T 29848-2018：光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜2）GB/T 36965-2018：光伏组件用乙烯-醋酸乙烯共聚物交联度测试方法--差示扫描量热法（DSC）采用差示扫描量热法（DSC）是目前较为可靠的分析方法，应用DSC测定光伏组件在层压过程中已交联的EVA的交联度，仅需1小时时间即可获得重复性良好的结果，是一种快速简便的产品质量控制方法。2.方法设计1）DSC：称取未交联和交联EVA样品5~10mg至40μL铝坩埚内，以10 K/min从−60℃加热到250°C，后以20 K/min的速度从250℃冷却至-60℃，再以10 K/min进行第二次升温，全程惰性氩气氛围。交联EVA的交联度可由以下方程计算获得：梅特勒-托利多差示扫描量热仪 DSC2）此外，醋酸乙烯组分的分解机理如下所示：根据上述计算公式，可通过热重法（TGA）分析计算得到EVA中VA的百分含量，从而帮助对EVA来料进行质检，以判定EVA的优劣。TGA/DSC：称取优质和劣质的交联EVA样品至陶瓷坩埚内，以10 K/min从30℃加热到600°C，全程惰性氩气氛围。3.数据分析1）DSC分析计算EVA的交联度图3为未交联EVA样品的升降升循环DSC测试曲线。在第一次升温曲线上可观察到明显的三个热效应，从低温至高温，依次是未交联EVA的玻璃化转变、结晶部分的熔融以及高温处的固化交联放热峰，所呈现的固化放热焓值为ΔH1（17.49 J/g）。由第二次升温曲线在高温处所表现处的平直基线可以得出结论，ΔH1为未交联EVA完全固化所释放出的热焓。图3. 未交联EVA样品的DSC测试曲线图4为交联EVA样品的DSC第一次升温曲线，第二次升温在高温处同样为平直的基线，故未呈现。温度从室温开始，可观察到结晶部分的熔融以及高温处的后固化交联放热峰，所呈现的后固化放热焓值为ΔH2（8.47 J/g）。因此，该交联EVA样品的交联度根据上述计算公式为51.55%。图4. 交联EVA样品的DSC第一次升温曲线1）TGA分析计算EVA中VA的百分含量图5为优质与劣质EVA的TGA/DSC测试曲线。根据EVA的分解机理，TGA曲线上的第一个失重台阶为醋酸乙烯分解产生醋酸的过程，因此失重量为醋酸的质量。第二个失重台阶为EVA中原有的乙烯组分和醋酸乙烯分解产生的乙烯的分解。因此，EVA中醋酸乙烯的含量可由第一个失重台阶即醋酸的失重百分含量的1.43倍计算而得。如图所示，优质EVA的VA含量为29.5%（太阳能电池封装用EVA的醋酸乙烯含量为30-33%），劣质EVA的VA含量仅为16.6%。与此同时，同步的DSC曲线上亦可找到相关判断依据。由于劣质EVA含有更高含量的乙烯组分，因此其结晶能力更强，所呈现的结晶熔融过程表现在更高的温度范围。图5. 优质与劣质EVA的TGA/DSC测试曲线4.小结由此可见，光伏组件封装用EVA胶膜的相关热性能的鉴定可由DSC、TGA或同步热分析TGA/DSC快速给出判断依据。此外，工艺上EVA固化通常采用层压实现，而层压的温度和时间作如何优化可由DSC动力学模块给出科学且精准的预测，为层压工艺提供数据和理论指导。