非晶硅太陽電池封裝材料層壓技術EVA和DNP應用與分析

孔丹 谷偉

（天津津能電池科技有限公司，天津 300384）

在太陽能電池的封裝材料中，EVA是一種重要的材料，如不能正確的使用，將會對太陽能電池產生致命的缺陷，成為工藝中的關鍵控制點，如：電池組件有緣區和絕緣區氣泡、電池組件錯位、電池組件裂等。針對公司使用的EVA進行了一系列的工藝試驗，最終通過交聯度測試和剝離強度測試，找到適用于不同設備的工藝參數，成功指導實際生產活動，將組件生產合格率控制提高5%。鑒于與供職公司之間的保密合同要求，當涉及工藝參數等相關機密時，作者會避免出現數據。

1 實驗設備和材料

1.1 實驗材料：EVA進口，厚度0.5mm

非晶硅太陽電池635*1245*3.2mm

背板玻璃 635*1245*3.2mm

4F布

1.2 實驗設備：采用國產博碩層壓機-真空泵抽氣速率15L/S極限真空

國產烘箱

交聯度試驗器皿和化學試劑

粘接強度測試儀

1.3 進口EVA材料基本特性（廠商提供參數）

在實際生產中，以上參數中的剝離強度和交聯度是我們經常關注的，因為剝離強度是電池組件關鍵的質量因素，如果剝離強度不高，那么層壓后的電池組件會在短時間內發生脫膠現象。同樣交聯度數值也對應著EVA與電池片和背板間的粘接程度。

2 基于EVA的非晶太陽能電池層壓工藝

層壓機是非晶太陽能電池真空層壓工藝的主要儀器，它的作用就是在真空條件下對EVA進行加熱加壓，實現EVA的交聯固化而實現非晶硅太陽電池的密封。

2.1 層壓機主要參數：

*層壓溫度：一般對應著EVA的固化溫度，層壓溫度設定的高低關系到EVA膠膜熔融的速率和交聯反應的快慢。

*抽氣時間：指的是層壓機加壓前的抽真空時間，主要目的是將EVA膠膜熔融狀態下化學反應分解出的氣體和層壓件各層間隙中的氣體抽出。抽氣時間的長短與層壓設定溫度和真空泵狀態有關，層壓設定溫度高EVA熔融時間短，流動性強，抽氣時間應相應縮短，在EVA流動性強時過長抽氣容易使電池組件產生錯位。同樣真空泵抽氣速率快時也會因為在EVA未交聯固化到一定程度還保持一定的流動性的前提使電池組件產生錯位。

*充氣加壓：主要目的是將EVA交聯固化后的結構變得更加緊密，提高EVA與電池和背板之間的粘接強度。如果充氣加壓時間過長，電池組件上施加的壓力就越大，當超過組件所能承受的壓力范圍時，電池組件會發生斷裂。相反如果充氣加壓時間過短，不能改變EVA交聯固化后內部松散的結構，導致EVA與電池和背板的粘接強度不高，影響電池組件的整體性能。

*保壓層壓：在保持層壓機上室壓力不變的條件下，使電池組件在層壓機中繼續發生交聯固化反應，EVA交聯反應程度隨著保壓層壓的時間增長而提高。

2.2 EVA交聯度隨上述參數變化的交聯固化規律：

在實際生產中，使用供應商提供的參數不能夠滿足生產需求，層壓后的電池組件經常出現組件有源區內的氣泡，直徑超過20mm，組件不規則的開裂等質量問題。我們依照工藝要求：交聯度80%-90%，與背板玻璃強度≥20N/cm進行試驗。

2.2.1 EVA交聯度和粘接強度和充氣壓力的變化規律

層壓參數：136℃ ，總層壓時間：21分鐘 ，其中抽氣：4分鐘 保壓層壓：17分鐘

2.2.2 EVA交聯度和粘

接強度和層壓溫度的變化規律

2.2.2.1 層壓時間為30分鐘，充氣壓力0.6大氣壓。

2.2.2.2 層壓時間為25分鐘，充氣壓力0.6大氣壓。

2.2.3 EVA交聯度和粘接強度和層壓時間的變化規律層壓溫度136℃，充氣壓力0.6大氣壓

3 結論

我公司采用的進口EVA在使用過稱中，與國產層壓機和進口層壓機相匹配，通過實驗確立適用于該進口EVA材料的工藝參數。在滿足交聯度80%-90%，剝離強≥20N/cm的要求下，工藝參數適用范圍為層壓溫度135-140℃，層壓時間≥180min,充氣壓力≥0.6大氣壓。在實際使用過程中要參考設備的實際工作條件，在范圍內調整，值得注意的是，每一套工藝參數都會隨著設備的使用壽命變化而變化，工藝人員在工作過程要隨時關注并對參數做出微調，以保證層壓后的非晶硅太陽電池組件外觀滿足使用性能要求。

1李詠梅 施尚林 段正剛 敬淵 楊宏，太陽電池封裝材料-EVA的應用與分析【J】，第八屆光伏論壇會議論文集

2 A.W.Czanderna,F.J.Pern.Encapsulation of PV modules using ethylene vinyl acetate copolymer as a pottant:A critical review.Solar Energy Materials and Solar Cells43(1996):101-181

3李國雄 許妍 林安中 周良德，太陽電池中EVA膠層的性能研究【J】，太陽能學報，1996.1