光伏組件密封膠應用介紹及標準

隨著太陽能電池組件的快速發展及其技術的不斷創新,產品正逐步向美觀、時尚、高可靠、高性能的方向發展。 膠粘技術用于實現電池封裝、框架粘合和密封以及接線盒。 與背板粘接、接線盒灌封、
母線背板切封已成為發展趨勢,也被越來越多的廠家采用。 膠粘劑的應用所取得的技術和經濟效益,使太陽能電池組件行業獲得了極大的增長。 極大的關注和關注。 硅橡膠密封膠使用方便,
粘接強度高,密封膠性能好,粘接材料范圍廣,電絕緣性能好,耐候性優良。 廣泛用于太陽能電池組件的粘接和密封。  EVA系列粘合劑具有優異的透光性能,常用于太陽能電池、玻璃和背板的封裝。  
 
 1. 太陽能電池組件用粘合劑的性能 
 
 1. 粘合性能 
 
 粘合劑的主要作用是將被粘合的材料連接在一起。 太陽能電池片與EVA、背板和玻璃貼合后,需要用粘合劑將其與鋁合金框架粘合在一起。 被粘接的組件需要承受自重、風載荷、雪、冰雹等機械載荷,
因此粘合劑應具有足夠的粘接強度,以滿足太陽能電池組件承受機械載荷的要求。 與傳統的機械連接方式相比,粘接構件內的應力傳遞更加均勻,粘接構件結構比機械連接(鉚接、焊接、膠條過盈連接、螺栓連接)更強。 成本低,重量輕。  
 
 薄壁、易變形或易碎的部件,如太陽能電池、玻璃、背板等,可粘接結合,充分發揮各部件的全部強度。  
 
 2. 光學性能 
 
 無保護的太陽能電池放置在自然環境中會影響其穩定性、可靠性和使用壽命。 它們必須封裝并與外部環境隔離,以確保長期穩定發電。 用于太陽能電池芯片封裝的粘合劑應具有高透光性。 此外,
包裝用粘合劑的折射率應與玻璃和太陽能電池的折射率相匹配,以確保光吸收效率。  EVA材料是太陽能電池組件封裝工藝中常用的材料,其光學性能可以滿足目前的封裝工藝要求。  
 
 3. 密封性能 
 
 密封實際上是防止有害液體和氣體的滲透。 安裝在太陽能電池模塊中膠粘劑在復合過程中的密封要求極為嚴格。 膠粘劑本身必須無氣孔和氣泡,固化后的膠粘劑應連續、均勻、致密,
并具有阻隔介質滲透的性能。 粘合劑阻止液體和氣體從材料的結合界面性能滲透,也直接影響密封的可靠性。 膠粘劑的密封性能是一個極其關鍵的指標,影響著元器件的可靠性和穩定性。  
 
 4. 對不同材料的粘接性能 
 
 太陽能電池組件制造的主要材料,如玻璃、鋁合金框架、背板和接線盒,由于不同的表面條件和材料 供應商。 不同之處,不同品牌的膠粘劑的實際粘接效果也有很大差異。
根據我們這幾年積累的實驗數據和經驗,任何材料的變化都必須充分結合,以驗證結果的適用性。 性與順從。  
 
 5. 變形性 
 
 太陽能電池組件在使用過程中,由于風荷載、雪、冰雹等外力荷載和溫度的變化,組件之間會發生一定的變形和相對位移 ,因此粘合劑應具有良好的吸收變形能力,
通過外力調節被粘接物體的變形能力,防止太陽能電池組件在使用環境中受到損壞。 如果太陽能電池組件在交變溫度下使用,粘合劑可以在不同材料之間輕微拉伸或變形,
通過輕微拉伸或變形的過程可以有效調節不同材料之間的熱膨脹差異,從而達到目的 的牢固結合。  .  
 
 6. 耐老化性 
 
 太陽能電池組件制造商和客戶對太陽能電池組件的壽命有非常不同的要求。 一般來說,壽命為25年。 在長期的使用過程中,接觸光、熱、水、氧氣(臭氧)、鹽分和微生物時,粘合部分會逐漸減少。
這個過程稱為老化。 用于太陽能電池組件組裝的粘合劑,經過老化過程后,其物理、機械、電學和光學性能必須在一定指標以上,以確保太陽能電池組件在承諾的使用壽命內穩定、可靠、安全地工作。  
 
 7. 相容性 
 
 太陽能電池組件組裝中使用的各種粘合劑應具有良好的相容性,即粘合劑在固化過程中或固化后會與太陽能電池相互作用。元器件上的所有材料不得有膠體變黃、EVA變黃、端子腐蝕等不良反應。  
 
 8. 電絕緣性能 
 
 電絕緣性能是太陽能電池組件帶電部件所用粘合劑的重要指標,特別是太陽能電池組件并入電網供電 一代。 粘合劑的絕緣性能已經成為關系到人身安全的問題。 一個重要的問題是,
這種性能通常通過體積電阻率和擊穿電壓來衡量。  
 
 2. 膠粘劑在太陽能電池組件制造過程中的應用 
 
 1. 層壓板與框架的粘接與密封 
 
 框架與框架的組裝要求 層壓板貼合緊密,連接牢固。 框架和層壓板之間必須有良好的密封。 雖然是貼身貼合,但要求不要損壞玻璃。 用壓入式密封條組裝具有組裝簡單快捷的優點,
但其結合強度不高。 依靠膠條的彈性變形來填充密封間隙中的微觀不平整,膠條的變形能力有限,特別是小缺陷不能完全填充,導致密封可靠性低。 用膠粘劑組裝的優點如下: 
 
 液態膠粘劑充分填充密封間隙,能很好地填充表面的微觀不規則處。 固化后形成彈性膠層,密封性顯著提高; 層壓 零件和框架通過粘合劑連接,以實現連續和高強度的連接。
太陽能電池組件的承載能力和整體剛性大大提高,應力分布更均勻; 固化后的膠層具有良好的彈性變形能力,適應太陽能電池組件的使用。 熱變形和外力變形。 圖1為上述兩種密封組裝工藝的微觀結構圖。  
 
 圖1 兩種不同裝配工藝的密封效果圖


由于太陽能電池組件在戶外極端惡劣的自然環境中工作,因此其組裝中使用的許多材料(鋁合金框架、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF)都是新技術或專利材料,無論是材料本身還是其表面。
處理工藝技術含量高。 不同廠家提供的材料也有很大的差異。 我們對太陽能電池組件中使用的各種材料(任何與粘合劑接觸或間接影響的材料)進行了大量對比實驗和研究。
在選擇材料供應商和制定裝配工藝時需要注意以下幾個方面: 
 
 (a) 鋁合金框架的表面處理工藝和粘合劑的粘合性能
 
 鋁或 鋁 合金本身的抗氧化腐蝕性能較差,但經過適當的表面處理后,表現出優異的抗氧化腐蝕性能。 用于組件組裝的鋁合金框架表面經過一定的工藝加工,常用的加工工藝有陽極氧化、
電泳涂裝、氟碳涂層等。  1527太陽能電池組件專用密封膠,陽極氧化鋁合金表面,亞克力電泳涂裝鋁合金表面,具有良好的粘接性能和耐老化性能。  
 
 (b) 背板材料與粘合劑的粘接 
 
 TPT幾乎成為背板的代名詞。  2007年,整個太陽能電池組件行業產能大幅提升。 供給矛盾突出。 當 TPT 不可用時,許多制造商會嘗試新的背板材料,例如 PET 和 PVDF。
背板聚合物材料是否粘接粘合劑與背板材料的分子結構和表面能密切相關。 如果背板材料表面不做任何處理,其表面能很低,結合強度很低。 這些背板材料的表面只有經過適當的表面處理后才能粘合。
這類高分子材料的表面處理方法有電暈處理、等離子處理、火焰處理和底漆處理。  
 
 2. 電芯、玻璃和背板的封裝 
 
 電芯不封裝就不能長時間穩定發電。 作為電源,必須將多個單體電池串聯和并聯并緊密密封在組件中。 玻璃、電池和背板材料需要用粘合劑封裝。
這層粘合劑不僅要提供良好的電絕緣性能,還要具備以下特點:高透光率; 紫外線穩定性(不黃變); 一定的彈性,使細胞它不會在熱變形和外部沖擊下破裂。  
 
 應用最廣泛的包裝材料是EVA。  EVA是一種熱熔膠,在一定的熱壓條件下發生熔接、交聯、固化,成為一種高透光材料。 固化后的EVA能承受溫度變化,有彈性。 電池片、
上玻璃和下背板通過真空層壓技術使用EVA粘合在一起。 隨著光伏建筑一體化技術的發展,EVA材料的封裝工藝暴露出一定的局限性,特別是對于一些異型雙玻太陽能電池組件
,普通層壓工藝難以封裝。  UV固化膠可采用濕法灌封工藝,無需加壓加熱,只需一定波長和強度的UV光照射數十秒即可完全固化,滿足包裝要求,該技術有望成為未來 發展方向。  
 
 3.接線盒的粘接 
 
 太陽能電池組件封裝后,需要用粘合劑將接線盒和背板粘接在一起。 這就要求粘合劑對各種背板和接線盒具有良好的粘合性能。 為了保證接線盒在局部受力情況下長期老化后也不會從背板上脫落,要求粘合劑具有良好的抗撕裂和抗老化性能。  
 
 4. 接線盒的灌封 
 
 接線盒內元器件的絕緣性能要求很高。 在異常工作情況下,大量電流會流過旁路二極管,加熱太陽能電池組件,以提高接線盒的散熱能力。 性能和絕緣性能需要使用灌封膠,
達到防潮防震的效果。 灌封膠應具有以下特點:流動性好,能流入狹窄的縫隙; 一定的操作時間和更快的凝膠時間; 固化后絕緣性能好; 對母線無腐蝕; 耐老化性好。
雙組份硅膠灌封膠具有良好的絕緣性能、導熱性和耐老化性,無腐蝕性,流動性好。 已廣泛應用于接線盒的灌封。  
 
 5.匯流條與背板切口之間的密封 
 
 對于沒有用灌封膠灌封的接線盒,為了防止外部濕氣從匯流條滲透到太陽能電池組件中 條背板切割,需要用粘合劑密封。 膠粘劑應具有良好的絕緣性能,同時對粘度有一定要求,
低粘度膠粘劑堆積厚度如果不夠,則達不到密封效果; 高粘度不能很好地滲透母線,影響密封性能。  
 
 三.  IEC和UL標準對太陽能電池組件膠水要求的解讀 
 
 目前太陽能電池組件認證標準主要有IEC61215、IEC61730和UL1703。 以下是這些標準對太陽能電池組件所用膠水的要求的比較。  
 
 1. IEC61215對太陽能電池組件膠水的要求 
 
 根據10.3,太陽能電池組件的載流部分與框架或外部之間的絕緣電阻不應小于 大于400MΩ(元件面積小于0.1m2)或40MΩ·m2(元件面積大于0.1m2),
所以粘合劑應具有良好的電絕緣性能。 根據10.3和10.10的規定,太陽能電池組件需要進行戶外曝曬試驗和紫外線預處理試驗。 試驗后要求外觀無明顯變化,
絕緣電阻與10.3規定的相同,因此膠粘劑應具有良好的耐紫外光老化性能,并保持良好的電絕緣性能。  
 
 根據10.9和10.18的規定,太陽能電池組件需要進行熱點耐久性試驗和旁路二極管熱性能試驗。 在測試過程中,太陽能電池組件會產生局部過熱,因此粘合劑應具有良好的耐高溫性和良好的導熱性。  
 
 根據10.11和10.12的規定,太陽能電池組件需要進行-40℃~85℃冷熱循環試驗和-40℃~85℃,85%RH,因此粘合劑應 具有良好的彈性能有效調節不同材料之間的熱膨脹差異,
具有良好的耐高低溫和耐濕老化性能,滿足元器件的粘接性能和電絕緣性能。  
 
 根據10.13的規定,太陽能電池組件需要進行85℃、85%RH的老化試驗,因此粘合劑應具有良好的耐濕熱老化性能,并保持良好的電絕緣性能。  
 
 根據10.15,要求太陽能電池組件浸沒在某種水溶液中,絕緣電阻不低于400MΩ(組件面積小于0.1m2)或40MΩ·m2(組件面積大于0.1m2) 小于 0.1m2),所以膠水膠粘劑應具有良好的防潮和漏濕性能。  
 
 根據10.16和10.17的規定,太陽能電池組件經過85℃、85%RH老化試驗后進行機械載荷和冰雹沖擊試驗,膠粘劑仍具有良好的粘接性能和變形能力。 濕熱老化。  
 
 2. IEC61730-1 太陽能電池組件用粘合劑要求 
 
 根據5.2,用作帶電部件外殼的粘合劑應滿足以下要求: 5-V阻燃等級; 浸水試驗(IEC 60095-1-1)后,仍保持5-V的阻燃等級; 如果在陽光下使用,
抗紫外線老化試驗應滿足ANSI/UL746-C的要求(阻燃等級保持5-V,機械性能保持在50%); 灼熱絲點火試驗大于30s。  
 
 根據第5.3條的規定,用作帶電部件支撐的粘合劑應滿足以下要求:阻燃等級為HB、V-2、V-1和V-0,且 至少滿足表3中的相應要求。大電流起弧等級;
當系統電壓小于600V時,比較跟蹤指數(CTI)至少為250V; 系統電壓在601V到1500V之間,根據ASTM D 2303時間-弧閃測試方法在2.5KV下測得的斜盤弧閃校準達1h;
如果在陽光下使用,經過紫外線老化試驗后符合ANSI/UL746-C的要求(阻燃等級保持5-V,機械性能保持50%)。  
 
 3. IEC 61730-2 太陽能電池組件用粘合劑要求 
 
 根據10.6,導電部分與框架或外露外表面應具有良好的絕緣性能。 這個試驗不僅必須在老化前進行,也必須在各種老化試驗后進行。 因此,
膠粘劑在經過各種老化試驗后應具有良好的電絕緣性能。 根據10.7,太陽能電池組件需要進行溫度測試。 試驗過程中,各部分溫度必須低于材料的RTI值20℃,材料不得蠕變、扭曲、松弛、碳化或類似損壞。  ,所以粘合劑應具有較好的耐溫性。  
 
 根據10.8,太陽能電池組零件需要進行阻燃測試,因此粘合劑應具有一定的阻燃性。  
 
 根據10.9,當通過太陽能電池板的反向電流為太陽能電池組件保險絲額定電流的135%時,與太陽能電池板接觸的粗棉布或薄紙(棉紙)不應燃燒或碳化 并且電池極板本身不應燃燒,因此粘合劑應具有較高的燃點和良好的耐溫性。  
 
 根據10.10的規定,太陽能電池組件需要進行沖擊試驗,因此粘合劑應具有良好的粘接性能和變形能力。  
 
 4. UL1703對太陽能電池組件膠粘劑的要求 
 
 根據7.1的規定,在火災或電擊情況下用于封裝的膠粘劑應滿足UL746C對阻燃性的規定要求 、紫外線輻射、浸水和灼熱絲點火。  
 
 根據第7.1條的規定,可能遭受火災或電擊的支撐或絕緣粘合劑應滿足以下要求:阻燃等級為HB、V-2、V-1和 V-0,且至少達到表3中相應的大電流起弧水平; 當系統電壓小于600V時,
比較跟蹤指數(CTI)至少為250V; 系統電壓在601V到1500V之間,按照ASTM D 2303時間-弧閃通過測試方法測得的斜板弧閃校準在2.5KV達到1h; 如果在陽光下使用,經過紫外線老化測試后符合ANSI/UL746-C的要求。  
 
 根據第十九條的規定,太陽能電池組件溫度試驗時,各部分溫度必須低于材料RTI值20℃,材料不得蠕變、扭曲 ,松弛,碳化或碳化。 損傷相似,所以粘合劑應具有較好的耐溫性。  
 
 根據第21條和第26條的規定,太陽能電池組件需要進行漏電流和絕緣體耐壓試驗,絕緣材料之間的漏電流必須小于50μA。 該試驗還需要在噴淋試驗、熱循環、濕凍循環試驗后進行,因此膠粘劑應具有良好的耐老化性能和電絕緣性能。  
 
 根據第22條,電線或電纜應能在結構的任何方向承受89N的力1分鐘,因為這就要求粘合劑具有良好的粘接性能和抗撕裂性。  
 
 根據第23條,太陽能電池組件在使用過程中,太陽能電池板的任一端受到以下力(直徑為12.7mm的鋼棒施加89N的力,半徑為 鋼棒末端為12.7mm;直徑為1.6mm的鋼棒所施加的力為17.8N,
鋼棒末端的半徑為1.6mm)動作達到1分鐘后,應有 沒有火災、觸電或對他人造成傷害的風險,因此粘合劑應具有良好的彈性變形能力。  
 
 根據第27條,要求太陽能電池組件浸入某種水溶液中,絕緣電阻不低于400MΩ(組件面積小于0.1m2)或40MΩ·m2(組件面積小于0.1m2)或40MΩ·m2(組件面積小于0.1m2) 大于0.1m2),所以膠粘劑應具有良好的防潮和漏濕性能。  
 
 根據第28條,當通過太陽能電池板的反向電流為太陽能電池組件保險絲額定電流的135%時,接觸太陽能電池板的粗棉布或薄紙(薄紙)不應出現 火焰或碳化; 電池面板本身不應有持續15秒或更長時間的火焰,因此粘合劑應具有較高的燃點和良好的耐溫性。  
 
 根據第31條,太陽能電池組件需要進行火焰試驗,因此粘合劑應具有一定的阻燃性或較小的火焰蔓延速度。  
 
 根據第33條、第35條、第36條、第37條,太陽能電池組件需要經過噴涂試驗、冷熱循環試驗、濕凍循環試驗和大氣腐蝕試驗,因此粘合劑應具有良好的耐水性 , 抗老化性能和耐候性。  
 
 根據第41條,太陽能電池組件需要進行機械載荷試驗,因此要求粘合劑具有良好的粘接性能和變形能力。  
 
 根據第42條,將接線盒與背板分離的拉力不應小于155.7N或接線盒重量的4倍。 在熱循環試驗和濕冷凍循環試驗之后也需要進行該試驗。 因此,要求粘合劑具有良好的粘接性能和良好的抗老化性能。  
 
 四. 總結 
 
 總之,膠粘劑在太陽能電池組件的粘接和密封中起著極其重要的作用,已成為太陽能電池組件制造過程中不可或缺的“成員”之一。 隨著太陽能電池組件行業的快速發展,對膠粘劑的性能提出了很多嚴格的要求,尤其是電絕緣性能、阻燃性能和耐老化性能。 目前市場上能滿足要求的膠粘劑種類很少,這就要求我們只有加大科研力度,不斷推出高性能膠粘劑品種,才能滿足太陽能電池組件行業快速發展的要求。


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