太陽能模組EVA膜介紹

作者:江志宏

說明：

要提升太陽能電池模組的發電效率，以及提供對抗環境氣候變化所引起的耗損保護，確保太陽能模組的使用壽命，其EVA佔了很重要的角色，EVA在常溫下無黏性且據抗黏性，在太陽能電池封裝過程經過一定條件熱壓後，EVA便產生熔融黏接與膠聯固化，屬於熱固化的熱融膠膜，固化後的EVA膠膜變的完全透明，有相當高的透光性，固化後的EVA能承受大氣變化並且具有彈性，將太陽能的cell晶片封包起來，與上層玻璃還有下層TPT，利用真空層壓技術黏為一體

EVA膜的基本功能：
1.固定太陽能電池及連接電路導線提供Cell絕緣保護
2.進行光學藕合
3.提供適度的機械強度
4.提供熱傳導途徑

EVA主要特性：
1.耐熱、耐低溫、抗濕及耐候性
2.對金屬玻璃及塑膠具良好的接著性
3.柔韌性&彈性
4.高透光性
5.耐衝擊性
6.低溫繞曲性

太陽能電池相關材料的熱傳導係數：(在溫度27℃(300'K)的熱傳導係數k值)
說明：EVA為用於組合太陽能電池的接著劑，因其具有強力之接著能力，柔軟性及延伸率，故適合用於接合兩種不同膨脹係數的材料(www.kson.com.tw)。
鋁：229～237 W/(m·K)
鍍膜鋁合金：144 W/(m·K)
矽晶片：80～148 W/(m·K)
玻璃：0.76～1.38 W/(m·K)
EVA：0.35 W/(m·K)
TPT：0.614 W/(m·K)

EVA相關規範：

EVA外觀檢查：無折痕、無污點、平整、半透明、無污邊、壓花清晰

EVA材料性能參數：

熔融指數：影響EVA的濃化速度
軟化點：影響EVA開始軟化的溫度點
透光率：對於不同的光譜分佈有不同的透過率，這裡主要指的是在AM1.5的光譜分佈下的透過率
密度：膠聯後的密度
比熱：膠聯後的比熱，反應膠聯後的EVA吸收相同熱量的情況下溫度升高數值的大小
熱導率：膠聯後的熱導率，反應膠聯後的EVA的熱導性能
玻璃化溫度：反應EVA的抗低溫性能(www.kson.com.tw)
斷裂張力強度：膠聯後的EVA斷裂張力強度，反映了EVA膠聯後的抗斷裂機械強度
斷裂延長率：膠聯後的EVA斷裂延長率，反映了EVA膠聯後的張力大小
吸水性：直接影響其對電池片Cell的密封性能
膠聯率：EVA的膠聯率直接影響到他的抗滲水性
剝離強度：反應EVA與剝離之間的黏接強度

EVA可靠度試驗目的：確認EVA的耐候性、透光性、接著力、吸收變形量之能力、以及吸收物理衝撞之能力、壓合過程之破損率..等。

EVA老化試驗設備與項目：恆溫恆濕機(高溫、低溫、高溫高濕)、高低溫箱(溫度循環)、紫外線試驗機(UV)

EVA老化試驗的待測品樣式：

EVA待測品樣式二：玻璃/ EVA/導通銅片/EVA/玻璃 疊合
說明：透過慶聲科技與導通電阻電量測系統，進行EVA裡面的低電阻量測，透過試驗過程中導通電阻值的變化，判定EVA水氣滲透的情形，並且觀察銅片的氧化腐蝕情形。

EVA經過溫度循環、濕冷凍、濕熱三種試驗後，EVA與Backsheet的特性變化：
(↑：上升、↓：下降)

EVA經過溫度循環、濕冷凍、濕熱三種試驗後，EVA與Backsheet的特性變化：

(↑：上升、↓：下降)

EVA-UV試驗：

說明：試驗EVA對於承受紫外線(UV)照射之衰減能力，經過長時間的UV照射下，EVA膜會出現褐變、穿透率下降..等問題。

EVA環境試驗項目與試驗條件:

濕熱：85℃／RH 85%；1,000 hrs
熱循環：-40℃～85℃；50 cycles
濕冷凍測試：-40℃～85℃／RH 85%；10 times UV：280~385nm/ 1000w/200hrs (不龜裂不變色)

EVA試驗條件(NREL)：

高溫試驗：95℃～105℃/1000h
濕熱：85℃/85%R.H./>1000h[1500h]
溫循：-40℃←→85℃/>200Cycles (
無氣泡、無龜裂、無脫黏、無變色、無熱漲冷縮)
UV老化：0.72W/m2、1000 hrs、60℃(不龜裂、不變色)戶外：>加州日照6個月

EVA在濕熱試驗(Damp heat test)下的特性變化實例：

變色、霧化、褐變、脫層

高溫高濕對EVA黏合強度的比較：

說明：EVA膜在65℃/85%R.H.與85℃/85%R.H.兩個不同的濕熱條件(進行黏合強度的退化比較，發現在65℃/85%R.H.試驗5000小時之後，其退化效益不高，但是EVA在85℃/85%R.H.的試驗環境下，很快失去黏著力，250小時就有很明顯的黏合強度降低情形。

EVA-HAST不飽和加壓蒸氣試驗：

目的：由於EVA膜在85℃/85%R.H.需試驗1000小時以上，等於至少需要42天，為了能夠縮短試驗時間加速其試驗速度，需提高環境應力(溫度&濕度&壓力)，在不飽和濕度(85%R.H.)環境下進行加快試驗過程。
試驗條件：110℃/85%R.H./264h

EVA-PCT壓力蒸煮鍋試驗：

目的：EVA的PCT試驗是提高環境應力(溫度&濕度)，使EVA暴露於超過一大氣壓的潤濕蒸汽壓中，用來評定EVA的密封效果與EVA吸濕狀況。
試驗條件：121℃/100%R.H.
試驗時間： 80h(COVEME) / 200h(toyal Solar)

EVA與CELL黏合拉力試驗：

EVA：3～6Mpa 非EVA材料：15Mpa

EVA補充其他資訊：

1.EVA的吸水性會直接影響其對電池片的密封性能
2.WVTR < 1×10-6g/m2/day(NREL建議 PV的WVTR)
3.EVA的膠聯度直接影響到他的抗滲水性，建議EVA與cell的膠聯度需大於60%以上
4.當膠聯度達到60%以上，不再發生熱漲冷縮
5.EVA的膠聯度直接影響到組件的性能及使用壽命
6.未經改性的EVA內聚強度低，易產生熱漲冷縮導致晶片碎裂
7.EVA剝離強度：縱向≧20N/cm、橫向≧20N/cm
8.封裝膜初期透光率不低於90%，30年內部衰退率不低於5%