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膠粘劑在光伏電池組件制造過程中的應用
發(fā)布時間：2023-12-29 09:19:39
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層壓件與邊框的粘接和密封
邊框和層壓好的層壓件的裝配要求是緊密配合，并且連接牢固。邊框與層壓件之間要有很好的密封性，雖然是緊密配合但要求不損傷玻璃。用壓裝密封條裝配，其優(yōu)點是裝配簡便快捷，但其粘接強度不高。依靠膠條的彈性變形填充密封間隙內微觀高低不平缺陷，因膠條變形能力有限，特別是微小缺陷不能完全填充，導致密封的可靠性不高。用膠粘劑裝配的優(yōu)勢有如下幾點：
液態(tài)膠粘劑充分填充密封間隙，表面的微觀高低不平缺陷可以得到很好的填充，固化后形成彈性膠層，密封能力顯著提高；層壓件與邊框通過膠粘劑實現(xiàn)連續(xù)而且是高強度連接，太陽電池組件承載能力和整體剛性大大提高，并且應力分布更均勻；固化后的膠層具有良好的彈性變形能力，以適應太陽電池組件使用中的熱變形和外力變形。 
因太陽電池組件工作在戶外極其惡劣的自然環(huán)境中，其組裝用的很多材料（鋁合金邊框、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）是采用新技術或者專利保護材料，無論材料本身還是其表面處理工藝都有較高的技術含量。而不同廠商供應的材料之間也有很大的差異，我們對太陽電池組件用到的各類材料（凡是和膠粘劑接觸的或者會產生間接影響的）都做了大量的對比性試驗研究。在選擇材料供應商和制定裝配工藝時有如下幾個方面需要給予關注：
(a) 鋁合金邊框的表面處理工藝與膠粘劑的粘接性能
鋁或鋁合金自身的抗氧化、耐腐蝕能力差，但是經過適當?shù)谋砻嫣幚砗蟊憩F(xiàn)出極佳的抗氧化和耐腐蝕能力。組件裝配用的鋁合金邊框表面都是經過一定工藝處理過的，常用的處理工藝有陽極化處理、電泳涂裝、氟碳涂層等。1527 太陽電池組件專用密封劑與陽極化處理的鋁合金表面、丙烯酸電泳涂層鋁合金表面都有很好的粘接性能和耐老化性能。
?。╞）背板材料與膠粘劑的粘接
TPT 幾乎成了背板的代名詞，2007 年整個太陽電池組件行業(yè)的產能劇增，背板材料的需求與供給矛盾突出，在買不到TPT 的情況下，很多廠家試用PET、PVDF 等新的背板材料。膠粘劑和背板類高分子材料粘接與否和背板材料的分子結構和表面能有很大關系。如果背板材料表面未經任何處理，其表面能很低，粘接強度很低，這些背板材料的表面只有經過適當?shù)谋砻嫣幚聿趴梢哉辰?。這類高分子材料的表處理方法有電暈處理、等離子處理、火焰處理和底劑處理法。 
電池片與玻璃、背板的封裝
電池片未經封裝不能長期穩(wěn)定發(fā)電，作為電源用必須將若干單體電池片串、并聯(lián)連接并嚴密封裝成組件。玻璃、電池片、背板材料需要通過膠粘劑進行封裝，這層膠粘劑不僅要提供良好的電絕緣性能，還須具備以下特性：高的透光率；紫外穩(wěn)定性（不黃變）；有一定的彈性，使電池片在熱變形及外力沖擊下不致破裂。
目前使用最為廣泛的封裝材料是EVA。EVA 是一種熱熔膠粘劑，經過一定條件熱壓發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，并變成高透光材料。固化后的EVA 能承受溫度變化且具有彈性，利用EVA 將電池片和上層玻璃，下層背板，利用真空層壓技術粘合為一體。隨著光伏建筑一體化技術的發(fā)展，EVA 材料的封裝工藝暴露出一定的局限性，特別是一些異型結構的雙玻璃太陽電池組件，采用常見的層壓工藝進行封裝難度較大。UV 固化膠粘劑可以采用濕法灌膠工藝，無需加壓加溫，只需一定波長和光強的UV 光照射數(shù)十秒鐘即可完全固化，達到封裝的要求，這項技術有望成為今后的發(fā)展方向。
光伏組件接線盒的粘接
太陽電池組件封裝完成以后，需要通過膠粘劑把接線盒與背板粘接在一起。這就要求膠粘劑對各種背板及接線盒具有很好的粘接性能。為了確保接線盒在局部受力的情況下，即使長期老化后也不會從背板上脫落，要求膠粘劑具有較好的抗撕裂性能及耐老化性能。
光伏組件接線盒的灌封
接線盒內元器件的絕緣性能要求很高，太陽電池組件在異常工作條件下會有大量電流通過旁路二極管并使其發(fā)熱，為提高接線盒的散熱性能及絕緣性能需要使用灌封膠，并達到防潮抗震的作用。灌封膠應具備以下特點：良好的流動性，能夠流到狹小的縫隙中；有一定的可操作時間和較快的凝膠時間；固化后應具有良好的絕緣性能；對匯流條沒有腐蝕；良好的耐老化性能。雙組分有機硅灌封膠具有良好的絕緣性能、導熱性和耐老化性能，無腐蝕性并具有良好的流動性，目前已被廣泛應用與接線盒的灌封。
匯流條與背板切口處的密封
光伏組件接線盒灌封膠，為了防止外界潮氣從匯流條背板切口處滲透到太陽電池組件內部，需要用膠粘劑來密封。膠粘劑應具有良好的絕緣性，同時對粘度有一定的要求，粘度低膠粘劑堆積厚度不夠，達不到密封的效果；粘度高不能很好的浸潤匯流條，影響密封性。
邊框和層壓好的層壓件的裝配要求是緊密配合，并且連接牢固。邊框與層壓件之間要有很好的密封性，雖然是緊密配合但要求不損傷玻璃。用壓裝密封條裝配，其優(yōu)點是裝配簡便快捷，但其粘接強度不高。依靠膠條的彈性變形填充密封間隙內微觀高低不平缺陷，因膠條變形能力有限，特別是微小缺陷不能完全填充，導致密封的可靠性不高。用膠粘劑裝配的優(yōu)勢有如下幾點：
液態(tài)膠粘劑充分填充密封間隙，表面的微觀高低不平缺陷可以得到很好的填充，固化后形成彈性膠層，密封能力顯著提高；層壓件與邊框通過膠粘劑實現(xiàn)連續(xù)而且是高強度連接，太陽電池組件承載能力和整體剛性大大提高，并且應力分布更均勻；固化后的膠層具有良好的彈性變形能力，以適應太陽電池組件使用中的熱變形和外力變形。
因太陽電池組件工作在戶外極其惡劣的自然環(huán)境中，其組裝用的很多材料（鋁合金邊框、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）是采用新技術或者專利保護材料，無論材料本身還是其表面處理工藝都有較高的技術含量。而不同廠商供應的材料之間也有很大的差異，我們對太陽電池組件用到的各類材料（凡是和膠粘劑接觸的或者會產生間接影響的）都做了大量的對比性試驗研究。在選擇材料供應商和制定裝配工藝時有如下幾個方面需要給予關注：
(a) 鋁合金邊框的表面處理工藝與膠粘劑的粘接性能
鋁或鋁合金自身的抗氧化、耐腐蝕能力差，但是經過適當?shù)谋砻嫣幚砗蟊憩F(xiàn)出極佳的抗氧化和耐腐蝕能力。組件裝配用的鋁合金邊框表面都是經過一定工藝處理過的，常用的處理工藝有陽極化處理、電泳涂裝、氟碳涂層等。1527 太陽電池組件專用密封劑與陽極化處理的鋁合金表面、丙烯酸電泳涂層鋁合金表面都有很好的粘接性能和耐老化性能。
?。╞）背板材料與膠粘劑的粘接
TPT 幾乎成了背板的代名詞，2007 年整個太陽電池組件行業(yè)的產能劇增，背板材料的需求與供給矛盾突出，在買不到TPT 的情況下，很多廠家試用PET、PVDF 等新的背板材料。膠粘劑和背板類高分子材料粘接與否和背板材料的分子結構和表面能有很大關系。如果背板材料表面未經任何處理，其表面能很低，粘接強度很低，這些背板材料的表面只有經過適當?shù)谋砻嫣幚聿趴梢哉辰?。這類高分子材料的表處理方法有電暈處理、等離子處理、火焰處理和底劑處理法。
電池片未經封裝不能長期穩(wěn)定發(fā)電，作為電源用必須將若干單體電池片串、并聯(lián)連接并嚴密封裝成組件。玻璃、電池片、背板材料需要通過膠粘劑進行封裝，這層膠粘劑不僅要提供良好的電絕緣性能，還須具備以下特性：高的透光率；紫外穩(wěn)定性（不黃變）；有一定的彈性，使電池片在熱變形及外力沖擊下不致破裂。
目前使用最為廣泛的封裝材料是EVA。EVA 是一種熱熔膠粘劑，經過一定條件熱壓發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，并變成高透光材料。固化后的EVA 能承受溫度變化且具有彈性，利用EVA 將電池片和上層玻璃，下層背板，利用真空層壓技術粘合為一體。隨著光伏建筑一體化技術的發(fā)展，EVA 材料的封裝工藝暴露出一定的局限性，特別是一些異型結構的雙玻璃太陽電池組件，采用常見的層壓工藝進行封裝難度較大。UV 固化膠粘劑可以采用濕法灌膠工藝，無需加壓加溫，只需一定波長和光強的UV 光照射數(shù)十秒鐘即可完全固化，達到封裝的要求，這項技術有望成為今后的發(fā)展方向。
光伏組件接線盒的粘接
太陽電池組件封裝完成以后，需要通過膠粘劑把接線盒與背板粘接在一起。這就要求膠粘劑對各種背板及接線盒具有很好的粘接性能。為了確保接線盒在局部受力的情況下，即使長期老化后也不會從背板上脫落，要求膠粘劑具有較好的抗撕裂性能及耐老化性能。
接線盒內元器件的絕緣性能要求很高，太陽電池組件在異常工作條件下會有大量電流通過旁路二極管并使其發(fā)熱，為提高接線盒的散熱性能及絕緣性能需要使用灌封膠，并達到防潮抗震的作用。灌封膠應具備以下特點：良好的流動性，能夠流到狹小的縫隙中；有一定的可操作時間和較快的凝膠時間；固化后應具有良好的絕緣性能；對匯流條沒有腐蝕；良好的耐老化性能。雙組分有機硅灌封膠具有良好的絕緣性能、導熱性和耐老化性能，無腐蝕性并具有良好的流動性，目前已被廣泛應用與接線盒的灌封。
匯流條與背板切口處的密封
光伏組件接線盒灌封膠，為了防止外界潮氣從匯流條背板切口處滲透到太陽電池組件內部，需要用膠粘劑來密封。膠粘劑應具有良好的絕緣性，同時對粘度有一定的要求，粘度低膠粘劑堆積厚度不夠，達不到密封的效果；粘度高不能很好的浸潤匯流條，影響密封性。
上一：膠粘劑在大型設備的應用