EVA的交联度对组件老化性能的影响.doc
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1、EVA的交联度对组件老化性能的影响 2014-01-23 09:42:00 浏览:4594 次 来自:Solarzoom光伏杂志 分享: 摘 要: 本文分别研究了在紫外、湿热两种老化测试下,不同交联度的EVA样品的力学性能变化情况。主要包括:EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与钢化玻璃背板的剥离强度等测试。测试结果表明:EVA的交联度对其抗湿热老化、抗紫外老化性能有明显的影响。总的来说:交联度越高其抗湿热老化性能越强,但随着交联度的增大,EVA的紫外老化性能会先增强后降低。并发现EVA的交联度也会随着材料的老化发生一定变化。关键词:紫外老化、湿热老化、交联度、拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度
2、、耐候性。1 前言EVA(乙酸和醋酸乙烯酯的共聚物)是目前光伏组件封装工艺中最常用的封装材料,主要是通过在EVA基料中添加紫外吸收剂、紫外稳定剂、抗氧化剂和交联剂等各种不同的添加剂制作而成。EVA在固化过程中会发生交联反应,形成一种三维网状结构,使其各方面性能都得到大幅提高,对太阳能电池起到很好的密封和保护作用,是目前光伏组件的主要封装材料。在光伏组件户外使用过程中,长期暴露在光、热、氧、水等复杂的环境条件下,EVA要承受长期的户外自然条件的影响,必然会出现不同程度的老化,从而导致光伏组件的封装性能降低。紫外辐照和双85湿热老化是两种有效模拟组件在户外使用过程中的老化衰减的实验,因此本文根据以
3、上两种老化测试,来分析不同交联度的EVA对组件老化性能的影响。2 实验部分2.1 主要原材料选取光伏行业具有代表性的EVA胶膜作为研究样本,配以其他辅助类材料(背板、钢化玻璃、高温布等),来制作样品组件,各原材料主要性能及作用描述如表1。表1 试验用原材料及其用途描述2.2 主要仪器设备本实验在万宇电能科技有限公司综合实验中心完成,实验过程中用使用的主要设备和仪器如表2所示。2.3 试验设计紫外老化试验:按照IEC61215中“紫外预处理试验”的程序和要求,使测试样品经受波长在280nm到400nm范围的紫外辐射为15kWh/m2(其中波长为280nm到320nm的紫外辐照为5kWh/m2),
4、同时设定紫外老化试验箱内温度为605。高温高湿老化试验:按照IEC61215中“湿-热试验”的程序和要求,将测试样品放入高温高湿试验箱内,设定湿热老化参数(T=85,RH(%)=85%RH),使样品经受1000h的高温高湿老化。本试实验选取国内某知名厂家的EVA胶膜,采用“高温布/EVA/EVA/高温布”层叠方式制作EVA测试样品,采用“玻璃/EVA/EVA/背板”层叠方式压制组件样品。对制备好的试验样品分别进行交联度和力学性能的测试;选取不同交联度的样品,分别进行紫外辐照老化和高温高湿老化,对老化后的样品进行交联度测试和力学性能测试。最后将两种老化模式前后的测试结果进行对比分析。3 测试与表
5、征3.1 交联度的测定交联度是指EVA小分子经交联反应生成三维网状结构固化的程度,一般通过测定EVA的凝胶含量来反映EVA的交联固化情况。本文采用溶剂萃取法来测定EVA的交联度,其测试原理是将EVA样品置沸腾二甲苯溶液中萃取,未经交联的EVA会溶解到二甲苯溶液中,而已交联的EVA大分子无法溶解,通过残留试样量与试样总量的百分比来确定交联度。测试步骤:1. 提取交联后的EVA样品,装入已知重量(记为W1)的120目不锈钢网袋内,并在电子分析天平上称重(记为W2);2. 将试样袋放入二甲苯溶液中,煮沸萃取5小时;3. 将试样袋放入真空烘箱内,烘箱设为140,烘3小时后取出,称其重量(记为W3)。交
6、联度计算公式如下:交联度(%)= (W3-W1)(W2- W1)100%3.2 拉伸强度和断裂伸长率的测定拉伸强度是表征材料抵抗(拉伸)破坏的极限能力,通过测定EVA交联后的拉伸强度可以从一定程度上表征EVA样品的弹性形变能力;断裂伸长率是衡量材料韧性(弹性)的重要指标,具有较大的断裂伸长率的材料在抵抗冲击时有很好的弹性形变量,能有效地保护脆性材料。本文按国家标准GB/T 528-1998 ,用万能电子拉力试验机测试EVA胶膜的拉伸强度和断裂伸长率,拉伸速率为50mm/min,用冲片机将试验样品制成哑铃型试样,宽度10mm,长度50mm,用千分尺测量样品的厚度。拉伸强度计算公式如下:Ts=Fm
7、(WT)式中:Ts-拉伸强度(Mp)Fm- 最大拉断力(N)W- EVA小条实际宽度(mm)T - EVA小条的厚度(mm)断裂伸长率计算公式如下:断裂伸长率= (LL ) 100%式中:L-试样在拉断时的拉伸伸长长度(mm)L- 试样的原始长度(mm)3.3 剥离强度的测定剥离强度是表征材料间粘合、密封效果的重要指标。测定EVA与玻璃、EVA与背板剥离强度的样品为“玻璃/EVA/EVA/TPT”层压件,实验样品在太阳能光伏组件层压机上制作完成。本文按GB/T 2791-1995“胶黏剂180剥离强度试验方法”进行,用万能电子拉力试验机分别测试EVA与玻璃、EVA与背板间的剥离强度,剥离速度为
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