太阳能光伏组件的几种主要封装材料的特性

几种主要材料的特性

一、钢化玻璃

1. 加工原理钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。太阳能光伏组件对钢化玻璃的透光率要求很高，要大于91.6%，对大于1200nm的红外光有较高的反射率。厚度在3.2mm。

1）物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃（将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却）。这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。

2）化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法进行钢化。其效果类似于物理钢化玻璃

2. 钢化玻璃的主要优点：

第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。

第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了. 钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高，一般可承受150LC以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受200℃的温差变化。

3. 钢化玻璃的缺点：

第一钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要

形状，再进行钢化处理。

第二钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆

4.自爆现象：

①玻璃质量缺陷的影响

A．玻璃中有结石、杂质：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。特别

结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。

B．玻璃中含有硫化镍结晶物

硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在0.1-2㎜。外表呈金属状，这些杂夹物是NI3S2，NI7S6和NI-XS，其中X=0-0.07。只有NI1-XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。

已知理论上的NIS在379。C时有一相变过程，从高温状态的a-NIS六方晶系转变为低温状态B-NI三方晶系过程中，伴随出现2.38%的体积膨胀。这一结构在室温时保存下来。如果以后玻璃受热就可能迅速出现a-B态转变。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀会引起自发炸裂。如果室温时存在a-NIS，经过数年、数月也会慢慢转变到B态，在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。

C．玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。

②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移

玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生"风爆"。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。

③钢化程度的影响，实验证明，当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20-25%。由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。、

④如何鉴别钢化玻璃的自爆

首先看起爆点（钢化玻璃裂纹呈放射状，均有起始点）是否在玻璃中间，如在玻璃边缘，一般是因为玻璃未经过倒角磨边处理或玻璃边缘有损伤，造成应力集中，裂纹逐渐发展造成的；如起爆点在玻璃中部，看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案（蝴蝶斑），如有仔细观察两小块多边形公用边（蝴蝶的躯干部分）应有肉眼可见的黑色小颗粒（硫化镍结石），则可判断是自爆的；否则就应是外力破坏的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射状分布，放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块，俗称"蝴蝶斑"。nis 结石位于二块"蝴蝶斑"的界面上。

钢化玻璃自爆机理理论探讨径向应力r≥a 切向应力r≥a 颗粒与玻璃之间界面的应力对于异质颗粒在玻璃基体中，降温过程温是负的，所以颗粒周边的径向应力是压力，切向应力是拉力。玻璃中间层球形单质硅颗粒的扫描电镜图像和边缘挤压形貌，颗粒周边的径向应力是压力，切向应力是拉力，所以切向应力是裂纹启始的根源。

5. 钢化玻璃的作用

增强组件的抗冲击能力，良好的透光率可以提高组件的效率，密封组件。

6. 钢化玻璃的储存条件

玻璃应避光、避潮，平整堆放，用防尘布覆盖玻璃。

玻璃的最佳贮存条件：放在恒温、干燥的仓库内，其温度在25℃，相对湿度小于45%，玻璃要清洁无水汽、不得裸手接触玻璃与EVA接触面。

二、EVA

1. EVA的原理

1）EVA 的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI 表示）和醋酸乙烯脂（以VA 表示）的含量。当MI 一定时，VA 的弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高，VA 的含量降低，则接近聚乙烯的性能。当VA 含量一定时，MI 降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，但是强度降低，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。

2）不同的温度对EVA 的交联度有比较大的影响，EVA 的交联度直接影响到组件的性能以及使用寿命。在熔融状态下,EVA 与晶体硅太阳电池片，玻璃，TPT产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的键合。未经改性的EVA 透明，柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶片碎裂，使得粘接脱层。EVA交联度一般在70%-85%，与玻璃剥离强度35N，与TPT20N。

3）通过采取化学交联的方式对EVA 进行改性，其方法就是在EVA 中添加有机过氧化物交联剂，当EVA 加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发EVA 分子之间的结合，形成三维网状结构，导致EVA 胶层交联固化，当交联度达到60%以上时能承受大气的变化，不再发生热胀冷缩。

2. EVA的作用

1）封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。

2）增强组件的透光性。