胶粘剂在太阳电池组件制造中的应用

2010-04-11 12:07:55 太阳能发电网
摘要:本文叙述了胶粘剂在太阳电池组件制造中的应用,着重介绍太阳电池组件用胶应具备的性能,并探讨太阳电池组件制造中涉及粘接和密封的需求及当前国际标准对太阳电池组件有关胶粘剂要求的解读。 关键词:胶粘剂 太阳电池组件 粘接 密封 近年来,世界性的资
p; 破坏方式*

未经老化

老化后**

阳极化处理

C100

C100

电泳涂层

C100

C100

* C cohesion failure(内聚破坏),Aadhesion failure(界面破坏)

** 8585RH老化1000h

b)背板材料与胶粘剂的粘接

TPT几乎成了背板的代名词,2007年整个太阳电池组件行业的产能剧增,背板材料的需求与供给矛盾突出,在买不到TPT的情况下,很多厂家试用PETPVDF等新的背板材料。胶粘剂和背板类高分子材料粘接与否和背板材料的分子结构和表面能有很大关系。如果背板材料表面未经任何处理,其表面能很低,粘接强度很低,这些背板材料的表面只有经过适当的表面处理才可以粘接。这类高分子材料的表处理方法有电晕处理、等离子处理、火焰处理和底剂处理法。

2 常见背板材料与1527 的粘接情况

背板材料          破坏方式*

未经老化

老化后**

一代TPT

C100

C100

二代TPT

C100

C100

未处理PVDF

A100

A100

等离子处理PVDF

C100

C100

1779底剂处理PVDF

C100

C100

PET

C100

C100

* C cohesion failure(内聚破坏),Aadhesion failure(界面破坏)

** 8585RH老化1000h

2.电池片与玻璃、背板的封装

 

电池片未经封装不能长期稳定发电,作为电源用必须将若干单体电池片串、并联连接并严密封装成组件。

 

玻璃、电池片、背板材料需要通过胶粘剂进行封装,这层胶粘剂不仅要提供良好的电绝缘性能,还须具备以下特性:高的透光率;紫外稳定性(不黄变);有一定的弹性,使电池片在热变形及外力冲击下不致破裂。

 

目前使用最为广泛的封装材料是EVAEVA是一种热熔胶粘剂,经过一定条件热压发生熔融粘接与交联固化,并变成高透光材料。8L;N4I.q$v4z0{.\半导体,芯片,集成电路,设计,版图,晶圆,制造,工艺,制程,封装,测试,wafer,chip,ic,design,eda,fabrication,process,layout,package,test,FA,RA,QA,photo,etch,implant,diffustion,lithography,fab,fabless固化后的EVA能承受温度变化且具有弹性,利用EVA将电池片和上层玻璃,下层背板,利用真空层压技术粘合为一体。+c;`8d+[0t:C'v"Y,E

 

随着光伏建筑一体化技术的发展,EVA材料的封装工艺暴露出一定的局限性,特别是一些异型结构的双玻璃太阳电池组件,采用常见的层压工艺进行封装难度较大。UV固化胶粘剂可以采用湿法灌胶工艺,无需加压加温,只需一定波长和光强的UV光照射数十秒钟即可完全固化,达到封装的要求,这项技术有望成为今后的发展方向。

 

3.接线盒的粘接

 

太阳电池组件封装完成以后,需要通过胶粘剂把接线盒与背板粘接在一起。这就要求胶粘剂对各种背板及接线盒具有很好的粘接性能。为了确保接线盒在局部受力的情况下,即使长期老化后也不会从背板上脱落,要求胶粘剂具有较好的抗撕裂性能及耐老化性能。

4.接线盒的灌封

 

接线盒内元器件的绝缘性能要求很高,太阳电池组件在异常工作条件下会有大量电流通过旁路二极管并使其发热,为提高接线盒的散热性能及绝缘性能需要使用灌封胶,并达到防潮抗震的作用。灌封胶应具备以下特点:良好的流动性,能够流到狭小的缝隙中;有一定的可操作时间和较快的凝胶时间;固化后应具有良好的绝缘性能;对汇流条没有腐蚀;良好的耐老化性能。双组分有机硅灌封胶具有良好的绝缘性能、导热性和耐老化性能,无腐蚀性并具有良好的流动性,目前已被广泛应用与接线盒的灌封。

5.汇流条与背板切口处的密封

 

未使用灌封胶灌封的接线盒,为了防止外界潮气从汇流条背板切口处渗透到太阳电池组件内部,需要用胶粘剂来密封。胶粘剂应具有良好的绝缘性,同时对粘度有一定的要求,粘度低胶粘剂堆积厚度不够,达不到密封的效果;粘度高不能很好的浸润汇流条,影响密封性。

三、IECUL标准对太阳电池组件用胶要求的解读

 

目前关于太阳电池组件认证的标准主要有IEC61215[1]IEC61730[2,3]UL1703[4],下面是这几个标准对太阳电池组件用胶的要求。

1.  IEC61215对太阳电池组件用胶的要求

 

根据10.3条规定,太阳电池组件中的载流部分与边框或外部之间的绝缘电阻不应低于400MW(组件面积小于0.1m2)或40MW·m2(组件面积大于0.1m2),因此胶粘剂应具有良好的电绝缘性能。

 

根据10.310.10条规定,太阳电池组件需要进行室外曝露试验和紫外预处理试验,在测试试验以后要求外观没有明显的变化,并且绝缘电阻同10.3的规定,因此胶粘剂应具有良好的耐紫外光老化性能,并保持良好的电绝缘性能。

根据10.910.18条规定,太阳电池组件需要进行热斑耐久试验和旁路二极管热性能试验,在试验过程中太阳电池组件会产生局部过热的现象,因此胶粘剂应具有良好的耐高温性能及良好的导热性能。

根据10.1110.12条规定,太阳电池组件需要进行-4085℃的冷热循环试验和-4085℃、85RH的湿冻循环试验,因此胶粘剂应具有良好的弹性来有效调节不同质材料间的热膨胀差异,并且具有良好的耐高低温和湿冻老化性能来满足组件的粘接性能和电绝缘性能。

根据10.13条规定,太阳电池组件需要进行85℃、85RH老化试验,因此胶粘剂应具有良好的耐湿热老化性能,并保持良好的电绝缘性能。

 

根据10.15条规定,要求太阳电池组件浸入一定的水溶液中,其绝缘电阻不应低于400MW(组件面积小于0.1m2)或40MW·m2(组件面积大于0.1m2),因此胶粘剂应具有良好耐湿性及湿漏电性能。

 

根据10.1610.17条规定,太阳电池组件在85℃、85RH老化试验以后进行机械载荷和冰雹冲击试验,因此胶粘剂在湿热老化以后仍然具有良好的粘接性能和变形能力。

2.  IEC61730-1对太阳电池组件用胶的要求

 

根据5.2条规定,用作带电部件外壳的胶粘剂应满足以下的要求:5-V阻燃等级;浸水试验(IEC 60095-1-1)以后仍然保持5-V阻燃等级;如暴露在太阳下使用的,耐紫外老化试验以后满足ANSI/UL746-C中的规定(阻燃级别保持5-V,机械性能保持50%);灼热丝点燃试验大于30s

根据5.3条规定,用作带电部件支撑的胶粘剂应满足以下的要求:具有HBV-2


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