太陽電池用耐老化EVA封裝膠膜的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺是人類在21世紀(jì)面臨的最大挑戰(zhàn)。利用太陽電池組件將清潔的、可再生的陽光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁墙鉀Q這兩個(gè)問題的最有效途徑之一。太陽能電池組件中的核心部分硅電池本身壽命已具有30年以上的使用壽命，然而對電池片起到固定、密封和保護(hù)作用的透明高分子封裝膠在室外天候環(huán)境中會很快老化變黃，從而導(dǎo)致整個(gè)電池組件的光電轉(zhuǎn)化效率下降。結(jié)果，封裝膠膜的使用壽命就限制了整個(gè)電池組件的壽命。因此，研制自然天候條件下，光、電和力學(xué)性能穩(wěn)定可靠、使用期長的

2、透明高分子封裝材料是提高太陽電池組件壽命，降低太陽能發(fā)電成本的關(guān)鍵。 選用含33％VA的EVA做基本原料，通過熔融共混擠出的方法加入抗氧劑、紫外光吸收劑、紫外光穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑和增粘劑，再經(jīng)過熱壓，得到太陽能電池封裝用EVA膠膜。研究了在不同交聯(lián)條件下交聯(lián)劑對EVA膠膜交聯(lián)度的影響和增粘劑對EVA膠膜粘合強(qiáng)度的影響。 EVA膠膜的熱氧老化試驗(yàn)在90℃下進(jìn)行。在本試驗(yàn)中研究了不同組成的EVA膠膜在老化過程中的力學(xué)性能、透光率

3、以及黃色指數(shù)的變化，并采用熱重分析、紅外光譜等分析手段探討了EVA膠膜在熱氧老化過程中的結(jié)構(gòu)變化和老化機(jī)理。結(jié)果表明，選用適宜的交聯(lián)劑，能夠使EVA膠膜在低溫短時(shí)間條件下進(jìn)行封裝固化，并且在此條件下固化的EVA膠膜具有更好的熱氧穩(wěn)定性。本工作所制備的改性EVA膠膜的熱氧穩(wěn)定性明顯優(yōu)于國產(chǎn)產(chǎn)品，接近進(jìn)口產(chǎn)品。 針對太陽電池封裝用EVA膠膜的老化機(jī)理，在國內(nèi)首次對EVA膠膜長達(dá)1000小時(shí)的紫外光老化過程中的變色現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的、定

4、量的實(shí)驗(yàn)研究。采用AtlasUV2000紫外老化測試儀對所研究的EVA膠膜進(jìn)行加速老化。分析了不同組成的EVA膠膜老化過程中力學(xué)性能的變化，透過率和黃色指數(shù)的變化，以及老化前后太陽能組件外觀及I-V特性的變化，并借助紅外光譜和熒光光譜來研究EVA膠膜在紫外光老化過程中的結(jié)構(gòu)變化。研究表明，選擇合理復(fù)配的含抗氧劑、紫外光穩(wěn)定劑和紫外光吸收劑的抗老化體系，制備出了具有優(yōu)異的耐紫外光老化性能的的EVA膠膜B-17、B-28。這兩種EVA膠膜老

5、化過程中生成的新的生色團(tuán)的濃度比國產(chǎn)EVA膠膜要低得多，與進(jìn)口EVA膠膜相當(dāng)，與之相一致地是所制備的EVA膠膜的耐紫外光穩(wěn)定性比國產(chǎn)EVA膠膜要好，接近進(jìn)口EVA膠膜。 在通過實(shí)驗(yàn)室研究制備出的耐老化性能較優(yōu)的EVA膠膜的基礎(chǔ)上，嘗試將實(shí)驗(yàn)室的制備工藝轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)中可行的方法和工藝。成功地采用共混擠出、流延、冷卻、牽引、卷取等工序一次加工制備出了能滿足封裝條件的EVA膠膜，并委托有關(guān)檢測機(jī)構(gòu)對所制得的EVA膠膜的紫外光老化性能