环保视角下光伏电池封装胶膜面临的技术挑战与解决方案

在全球能源转型和气候变化的背景下,大力发展新能源产业已是大势所趋,光伏行业也迎来了新的发展机遇。本文概述了光伏电池封装胶膜及其发展现状,探讨了封装胶膜的市场动态和应用领域的拓展,讨论了光伏电池封装胶膜面临的技术挑战及其解决方案,以期为相关研究人员、材料生产商等提供有益参考。

太阳能电池封装胶膜技术研究进展

阐述了太阳能电池封装胶膜的市场现状和几种常见的封装胶膜,包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乙烯醇缩丁醛胶膜等,并列举了从上游原料到下游应用领域内的主要领军企业。着重分析了各种太阳能电池封装胶膜的功能特点及工业发展进程,并介绍了常见胶膜的制备方法、生产工艺流程等。最后介绍了光伏组件和作为组件辅材的封装材料的回收方法。

光伏组件封装胶膜的种类及交联度的研究

为了应对全球气候变暖的问题,多国政府制定了碳达峰、碳中和的目标(下文简称为“‘双碳’目标”)和计划。太阳能作为一种清洁的可再生能源,是世界能源转型的重要方向之一。光伏组件作为光伏发电系统中的核心部分,将在“双碳”目标中起着至关重要的作用。概述了目前市场上主流的光伏组件封装胶膜的种类,对封装胶膜的分子结构、交联机理、交联特性、交联度的影响因素进行了介绍,分析了交联度对光伏组件性能的影响,并对封装胶膜今后的发展方向和发展趋势进行了展望。在全球光伏发电装机容量增长前景明确、光伏组件整体需求增大和渗透率提升的背景下,光伏组件封装胶膜的市场需求将会不断提升,并将不断研发出与新太阳电池技术相匹配的功能性封装胶膜。

光伏用聚烯烃封装胶膜的交联反应研究

研究了不同有机过氧化物和助交联剂在聚烯烃弹性体(POE)交联反应中对交联速率、交联度的影响。结果表明,有机过氧化物对于POE胶膜的交联速率起决定性作用,过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯交联速率最快,148℃时可达到叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的2倍以上。对于提升交联度,助交联剂必不可少,脂肪族类助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯和2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪均能达到POE封装胶膜交联度要求的性能,在145℃、8 min层压条件下均可使POE胶膜的交联度达到70%以上,丙烯酸类助交联剂具有提升POE封装胶膜前期交联速率的特性,但需要通过硫化曲线来进行筛选。

太阳能电池用EVA封装胶膜的性能研究

以丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）分别作为接枝单体,对EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）进行接枝改性,着重探讨了接枝单体对EVA封装胶膜交联性能、粘接性能、透光性和耐湿热老化性能的影响。研究结果表明：KH-570接枝的EVA胶膜具有相对最好的综合性能,其凝胶率超过90%（即交联度较高）、剥离强度相对最大、1 mm厚EVA胶膜在波长为400～1 000 nm范围内的透光率超过85%且耐湿热老化性能良好。

高透光封装胶膜技术综述

封装材料的透光率直接影响到电池组件的发电效率。从降低光学损失、提高太阳光利用率的观点出发,综述和评论了高透光乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物封装胶膜改性的研究方法并对各种改性方法进行风险评估,为太阳能组件提高转换效率、降低成本提供解决方案。

EVA封装胶膜耐老化性能研究

简单介绍了EVA封装胶膜的老化机理与老化现象,并讨论了EVA封装胶膜配方中影响老化性能的各种因素。

双固化交联体系对聚烯烃弹性体封装胶膜交联行为及性能的影响

以高活性及低活性过氧化物组成聚烯烃弹性体(POE)胶膜双固化交联体系,通过差示扫描量热分析和红外光谱分析了POE胶膜中过氧化物的分解行为,结合胶膜交联程度及性能的测定,研究了双固化交联体系对POE交联行为及胶膜性能的影响。结果表明,单独使用过氧化物交联POE时,交联程度顺序为:叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯(TBEC)/POE>过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯(TAEC)/POE>>1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷(BPMC)/POE,且3种体系在流延制膜过程中均出现过氧化物提前分解并形成微凝胶的现象。以TBEC和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷(DBPH)组成双固化交联体系,在TBEC/DBPH质量比较高时,胶膜交联程度高于TBEC/POE体系,透光率、拉伸强度、剥离强度和耐老化性能均有提高,流延制膜过程中的微凝胶得到抑制;当双固化交联体系中TBEC/DBPH质量比小于1.5/0.5后,胶膜交联程度及各项性能下降。

EVA封装胶膜的功能复合改性与耐老化性能

采用功能填料三氧化二铝(Al2O3)及硅烷偶联剂(KH560)等助剂对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜进行功能复合改性,并进行紫外光老化研究。考察老化过程中剥离强度和凝胶含量的变化,运用热重(TG)和傅里叶转换红外线光谱(FT-IR)对Al2O3和KH560改性的EVA胶膜的作用机理进行研究。结果表明:EVA胶膜经过Al2O3和KH560改性后,剥离强度、凝胶含量和耐老化性能均得到有效提升。

光伏组件用EVA封装胶膜的老化研究进展

综述了自上世纪80年代以来乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的老化机理及研究成果,介绍了光伏组件用EVA配方及结构对封装胶膜老化性能和使用寿命的影响。提出了光伏组件封装胶膜老化研究存在的问题。

光伏组件EVA封装胶膜的抗PID改性研究进展

光伏组件的电势诱导衰减(PID)效应是指太阳能电池和光伏模块框架之间施加高电压而引起的功率退化。近年来,随着对PID机制的深入研究,通过改性EVA封装胶膜提高组件抗PID性能的研究被广泛关注。EVA封装胶膜是最常用的晶硅光伏组件封装材料,本文简述了PID效应产生机制、现有改进方法以及光伏组件封装材料,并对EVA封装胶膜改性的研究进展进行综述,展望了改性制备抗PID的EVA封装胶膜的可行性和经济效益。

TMPTA对光伏用封装胶膜的影响研究

采用三丙烯酸丙烷三甲醇酯(TMPTA)作为化学交联助剂,研究其对过氧化苯甲酰(BPO)交联太阳能光伏发电组件用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)封装胶膜的影响。分析结果表明,TMPTA加入到EVA-BPO体系中,起增塑作用,可改善初期流动性,并促进其化学交联固化过程,提高交联效率。TMPTA用量为0～1. 0%时,无转子硫化仪测定最小转矩由0. 14 N·m降至0. 12 N·m,最大转矩由0. 26 N·m增至0. 95 N·m,流动时间由1. 69 min降至0. 88min,固化时间由24. 18 min降至10. 43 min。经溶剂法测得EVA胶膜的交联度由51. 0%增加到98. 45%,拉伸强度由11. 72 MPa增至16. 63 MPa,断裂伸长率由803%降至328%。动态热机械分析表明EVA胶膜的储能模量(E')随TMPTA的含量增加而增加,同时玻璃化转变温度(Tg)向高温偏移。

EVA太阳能电池封装胶膜粘接性能的研究

粘接强度是影响EVA太阳能电池封装胶膜使用性能的一个重要因素,通过添加偶联剂和增粘树脂可明显提高其粘接性能。研究探索了硅烷偶联剂类型和增粘树脂种类、含量对老化前后粘接性能的影响。实验结果表明,硅烷偶联剂KH550和KH570复配,然后加入0.2%(质量分数)的增粘树脂改性松香,可以得到初粘力在85 N/cm的封装胶膜,并且具有良好的湿热稳定性。

光伏背板粘结涂层与封装胶膜粘结力的研究

光伏背板粘结涂层与封装胶膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的粘结力是决定组件封装效果的关键因素。通过考察EVA胶膜的种类、放置时间,以及涂料配方中氟碳树脂与丙烯酸树脂的质量比、填料的类型和含量、涂层厚度对涂层与EVA胶膜粘结力的影响,结果发现通用型透明胶膜、抗蜗牛纹的胶膜与涂层的粘结力优于抗电位诱导衰减(PID)功能的胶膜,胶膜的放置时间越长,与涂层的粘结力越低;涂料中丙烯酸树脂的添加会增大涂层与EVA的粘结力,消光粉的表面有机处理、填料增多均会降低涂层与EVA的粘结力;涂层的厚度越厚,与EVA的粘结力越高。

聚烯烃封装胶膜的热氧老化性能研究

文章通过添加抗氧剂1010和168,改善POE的热氧老化性能。通过测试材料老化前后的力学性能、透过率、黄色指数以及红外分析,来研究交联POE的热氧老化体系。研究发现,通过添加0.1%不同的抗氧剂后,将老化前后聚烯烃胶膜性能进行对比,发现未加任何抗氧剂的聚烯烃封装胶膜老化500 h后,其红外谱图在1724 cm-1、1666 cm-1、1589 cm-1、1261 cm-1出现了新的基团峰,这说明老化过程中可能有双键、酮基、羧基生成。而添加抗氧剂含量为168∶1010=4∶1的试样,其变化最小,表明此时的抗热氧老化效果最佳。

层压和储存条件对太阳能电池用聚烯烃封装胶膜透光率的影响研究

采用紫外可见分光光度计,结合封装胶膜交联度曲线,研究了层压和储存条件对太阳能电池用聚烯烃封装胶膜透光率的影响。研究结果表明:通过提升层压温度和总层压时间,以及采用冰水冷却方式,均可提升聚烯烃封装胶膜的透光率,这三种方式均通过降低封装胶膜的结晶度来提升透光率。当层压温度为150℃时,封装胶膜透光率为91.39%,相对于层压温度为120℃时高出1.02个百分点;当总层压时间为25 min时,封装胶膜透光率为91.28%,相对总层压时间为10 min时高出0.75个百分点;采用冰水冷却方式,封装胶膜透光率为91.90%,相对于采用常温冷却方式高出0.53个百分点。采用低温且闭光的储存方式对聚烯烃封装胶膜进行储存,能有效缓解因助剂迁移和材料老化导致封装胶膜透光率的下降。

太阳能封装胶膜EVA中Va含量的测定

研究了太阳能封装胶膜EVA中Va含量测试的几种方法,包括皂化法、热重分析法、红外光谱法和核磁共振法,为今后太阳能用EVA封装胶膜Va含量的测定提供了基础。

封装胶膜的体积电阻率对光伏组件抗PID性能的影响研究

为分析不同体积电阻率的封装胶膜对光伏组件漏电流及抗PID性能的影响,首先挑选了不同分子结构的封装胶膜,测试其体积电阻率;再分别采用不同类型的封装胶膜封装成光伏组件,通过实验设备模拟户外高温高湿恶劣环境,对比了不同类型封装胶膜封装的光伏组件的漏电流及抗PID性能差异。研究结果表明:在相同实验条件(实验箱中环境温度85℃、相对湿度85%,外接-1000 V直流电源,测试时间96 h)下,采用不同分子结构封装胶膜封装的光伏组件表现出不同的抗PID性能;封装胶膜的体积电阻率越高,水蒸气透过率越低,对应的光伏组件的漏电流绝对值越低,光伏组件的抗PID性能越好;光伏组件应用于高温高湿环境中时应优先选择共聚烯烃(POE)封装胶膜。

昆山天洋与一道新能源科技(衢州)签订2023年太阳能电池封装胶膜战略合作协议

上海天洋全资子公司昆山天洋与一道新能源科技(衢州)签订2023年太阳能电池封装胶膜战略合作协议。一道新能源采购不低于0.36GW组件所需的纯POE胶膜、2.2GW组件所需的双玻胶膜(EVA搭配共挤POE),月度平均采购数量纯POE不低于30万平米、双玻胶膜(EVA搭配共挤POE)不低于170万平米(合计约2400万平米)。该业务合作预计会给天洋公司带来新增太阳能电池封装胶膜2400万平方米的销量,相当于2021年度太阳能电池封装胶膜销售数量的90.64%。天洋公司自2022年度起已开始建设4.5亿平方米太阳能电池封装胶膜生产基地,年化产能合计1.2810亿平方米。

太阳能电池EVA封装胶膜性能研究

EVA作为太阳能电池封装材料具备卓越的光学性能、优异的力学性能和绝缘性能等诸多优点。然而,在室外恶劣的气候环境下,长期使用会导致EVA封装胶膜发生降解、氧化现象,进而引发老化和黄变,降低透光率和光电转换效率。为了解决这一问题,高性能封装材料的研究与开发变得至关重要,特别是对于太阳能电池产业的发展。本文针对太阳能电池中的EVA封装胶膜展开研究,对提升太阳能电池的生产量和效率产生积极的影响,并推动该领域的进一步研究与发展。