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EVA
EVA共聚物是全球使用最广泛的光伏组件封装材料,并已经在光伏行业使用超过20年。长期以来,光伏EVA的耐用性这一受添加剂成分高度影响的特性,特别是在褪色(黄变)问题上[6,7],已经得到了巨大改进。这种在第一代光伏电站中便广泛出现的黄变现象主要是由添加剂的光热衰退效应造成的,例如UV光线稳定剂、UV吸收剂和抗氧化剂[8,9]。除了抗氧化剂分解之外,EVA主要的衰退反应是脱乙酰、水解和光热分解[6],这些反应会生成腐蚀性降解副产品,特别是醋酸,从而可能加速金属材料的腐蚀。
最初,通过在高温或UV辐射的条件下使用交联添加剂可以将热塑性材料EVA转变成橡胶。交联反应不单对于组件生产时间是一个挑战,在材料存储(交联剂的挥发)和质量管理(索式萃取法计算交联度)也同样存在问题。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)
PVB是一种热塑性聚合物,在80年代初期就作为光伏组件封装材料使用。它是加工程度仅次于EVA的封装材料,且材料成本与EVA相近。
与其他封装材料相比,由于吸水率非常高导致PVB对水解反应非常敏感;因此必须结合低WVTR的背板使用[2]。为了提高材料的力学加工性能并改变它们的相变温度[10],需要在PVB层添加塑化剂[10]。相对于EVA,其主要优势在于更好的UV稳定性和更高的玻璃粘合度。此外,PVB的UV透明度与EVA相差无几,但层压工艺时间却比EVA少50%[11]。
早期PVB工艺由于在高压和高温下进行,所以必须使用热压器,但新的PVB成分允许使用标准层压工艺。PVB在光伏行业的主要应用是光伏建筑一体化(BIPV)以及使用玻璃—玻璃结构的薄膜技术。
硅胶
硅胶是一种无机—有机聚合物,主要由硅、碳、氢和氧等元素组成。虽然非常有潜力成为光伏封装材料,但由于昂贵的价格和对要求使用特殊工艺设备(以及技术),目前硅胶的使用范围还非常小。硅胶最常用于质量要求非常高的特殊场合,例如外太空应用。
得益于它们的化学特性,硅胶能有效阻挡氧气、臭氧和UV射线的渗入。硅胶的其它优点还包括温度稳定范围(-100℃至250℃)相当宽以及对UV-可见光光谱保持高透明度。此外,其较低的杨氏模量和玻璃转变温度(见表二)还表明硅胶能有效缓冲机械应力。硅胶的折射率处于1.38至1.58之间,具体大小受硅含量影响。由于吸水率较低(小于0.05%),硅胶封装不容易受雾气影响,使其非常适合于光学和光电器件[12]。
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