摘要:EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜,它本质上是聚乙烯 - 聚醋酸乙烯酯共聚物。其性能主要受分子量以及醋酸乙烯脂含量的影响,不同的温度对 EVA的交联度也有着较大作用,而交联度又直接关乎光伏组件的性能和使用寿命。
EVA 胶膜
EVA胶膜是一种热固性有粘性的胶膜,它本质上是聚乙烯 - 聚醋酸乙烯酯共聚物。其性能主要受分子量以及醋酸乙烯脂含量的影响,不同的温度对 EVA的交联度也有着较大作用,而交联度又直接关乎光伏组件的性能和使用寿命。
EVA胶膜具备诸多优良特性,有着高透明度,能够使光线更好地透过,从而提升光伏组件对光能的利用效率;粘着力也很高,可以适用于包括玻璃、金属以及PET等塑料在内的各种界面,使得它能很好地将不同部件粘接在一起;而且还拥有良好的耐久性,能够抵抗高温、潮气、紫外线等多种不利因素的侵蚀,确保在长期使用过程中性能稳定。另外,它相对PVB有着更强的隔音效果,尤其是针对高频率的音效,并且其低熔点、易流动的特点,能适配压花玻璃、钢化玻璃、弯曲玻璃等各种玻璃的夹胶工艺,在多种场景下都能发挥作用。同时,EVA胶膜在室温存放时,其粘着力不受湿度和吸水性胶片的影响,易于储存,颜色方面也较为多样,有透明、不透及彩色等多种选择,可供不同需求场景选用。
POE 胶膜
POE胶膜是乙烯和α-烯烃共聚而成的聚烯烃弹性体,其独特的分子结构使其具备结晶相和非晶相穿插的微相结构,这一结构赋予了它众多优异的性能,堪称光伏领域的 “后起之秀”。
在整个光伏产业链中,POE胶膜处于中游位置,起着承上启下的关键作用。其上游核心原材料主要包括α-烯烃和茂金属催化剂,这两者在POE胶膜的生产中至关重要,但目前我国在这方面还面临一定的技术瓶颈,部分高端的 α-烯烃和茂金属催化剂仍需依赖进口,这也在一定程度上限制了POE胶膜产能的快速扩张。
而在下游应用领域,POE胶膜的应用范围十分广泛。除了在光伏行业中大放异彩,成为双玻组件和N型电池封装不可或缺的关键材料外,它在汽车、建筑、线缆等行业都有着广阔的应用前景,为相关产业的发展提供了有力的材料支撑。
EPE胶膜
EPE胶膜,全称共挤型POE胶膜,它是通过共挤工艺将POE树脂和EVA树脂挤出制造而成的一种新型光伏胶膜。这种独特的制造方式,使得EPE胶膜兼具了POE材料的高阻水性、高抗PID性以及EVA材料良好的工艺匹配特性和易层压性能。
EPE 胶膜凭借其独特的性能优势,在光伏组件封装领域有着广泛且重要的应用,尤其适用于 PERC 双面双玻组件、N 型双面双玻组件等对封装材料要求较高的光伏组件类型。
EPE 胶膜保留了 EVA 材料良好的易层压性能,这使得光伏组件的封装过程更加简便高效,能够有效提高生产效率,降低生产成本。同时,对比其他一些高性能胶膜,EPE 胶膜的性价比相对较高,这也让其在市场中具备较强的竞争力,市场占有率不断提升,逐渐成为众多光伏组件生产企业青睐的封装材料之一,为光伏产业的高质量发展贡献着重要力量。
PVB 胶膜
PVB 胶膜,全称为 PolyVinyl Butyral Film,是一种由 PVB 树脂加增塑剂制成的热塑性树脂膜。它具有可回收利用加工、重复使用的特点,外观为半透明薄膜,无杂质,表面平整,有一定的粗糙度和良好的柔软性。
在光伏领域,PVB 胶膜有着重要的应用,特别是在光伏建筑一体化(BIPV)等领域有着广阔的用武之地。在光伏组件这种三明治夹层结构(钢化玻璃 / 胶膜 / 电池芯片 / 胶膜 / 钢化玻璃)中,PVB 胶膜可以填充钢化玻璃与电池芯片之间的空隙,保障电池板的稳定性和寿命。并且在建筑安全玻璃、汽车夹胶玻璃方面,PVB 胶膜更是应用广泛,已经成为不可或缺的关键材料。
不过目前,下游的光伏膜尚未完全实现国产化,部分高端的 PVB 胶膜市场份额主要被国外一些企业所占据,像美国首诺公司、日本积水化学、美国杜邦和日本可乐丽等海外企业,凭借技术和产品性能优势,在全球建筑级、汽车级和光伏级等领域的高端品类市场占据较大份额。但值得欣慰的是,我国也有不少企业已经意识到这一领域的发展潜力和国产替代的重要性,众多国内企业正在不断努力,积极推动相关国产化进展,未来有望在这一领域占据更多的市场份额。
四大胶膜性能对比
在耐老化性方面,POE 胶膜和 PVB 胶膜表现较为突出。POE 胶膜分子结构中没有不饱和双键,且分子量分布较窄、短支链结构均匀,使其具有高弹性、高强度、高伸长率等物理机械性能,在长期使用过程中,面对室外的湿热交变环境、紫外线照射等不利因素时,能够保持良好的稳定性,不易出现发黄、降解等老化现象。PVB 胶膜同样具备良好的耐老化性,它能吸收 99%以上的 UV 射线,有着优秀的防紫外线功能,可保护室内的家具、塑料制品、纺织品、地毯等免受紫外线辐射而出现褪色和老化等情况,且在长期的户外使用中也能维持较好的性能状态。EVA 胶膜的耐老化性相对弱一些,其在光热环境下容易发生黄变,影响透光性,进而造成组件整体的功率损失,不过通过添加抗紫外剂等助剂可在一定程度上改善这一情况。EPE 胶膜由于兼具了 POE 材料的部分特性,耐老化性优于传统的 EVA 胶膜,能较好地应对长期使用中的老化问题。
水汽透过率上,POE 胶膜优势明显,它属于非极性材料,分子结构中只有碳碳键和碳氢键,不存在能和水分子形成氢键的极性键,水汽透过率极低,仅约为 EVA 胶膜的 1/10 左右,这对于防止水汽进入光伏组件内部,保护电池片等部件起着关键作用。EPE 胶膜因含有 POE 材料成分,也具备较好的阻水性能,能有效阻挡外界水汽的侵入。而 EVA 胶膜的透水率相对较高,容易使水汽进入组件内部,带来如腐蚀电池片等潜在风险。PVB 胶膜在这方面的表现则处于中等水平,不过在正常使用环境下,也能满足相应的防潮需求。
抗 PID 性能来看,POE 胶膜不含醋酸根,并且其大分子链饱和稳定结构使其具有良好的电气绝缘性能,有着较高的体积电阻率,在同样电势差下漏电流更低,能有效延缓组件衰减,抗 PID 性能出色。EPE 胶膜同样具备良好的抗 PID 性能,得益于其 POE 材料带来的优势。而 EVA 胶膜在使用过程中,分解产生的醋酸会加剧 PID 现象,其自身抗 PID 能力较弱,在一些对 PID 效应敏感的组件应用场景中就存在局限性。PVB 胶膜的抗 PID 性能虽然不如 POE 和 EPE 胶膜,但相较于 EVA 胶膜还是有一定优势,能在一定程度上保障组件性能稳定。
可加工性方面,EVA 胶膜有着明显优势,它具备低熔点、易流动的特点,能适配压花玻璃、钢化玻璃、弯曲玻璃等各种玻璃的夹胶工艺,而且交联速度快,与玻璃、背板粘结性能好,在加工过程中相对容易操作。PVB 胶膜的流动性较差,这虽然有助于防止加工过程中胶膜的过度流动,但也意味着在加工设备以及工艺参数的设定上,需要依据其特性进行精准调整,加工难度相对较大。POE 胶膜则存在层压时间长,工艺窗口窄,层压过程容易引起气泡,造成外观不良等加工方面的问题。EPE 胶膜保留了 EVA 材料良好的易层压性能,使得光伏组件的封装过程更加简便高效,可有效提高生产效率。
从安全性角度考虑,PVB 胶膜表现卓越,它能有效防止玻璃由于外力作用下破碎而碎片溅起伤人,比如在建筑夹层玻璃、汽车挡风玻璃等应用场景中,遭遇冲击时,PVB 胶膜可以让玻璃产生类似于蜘蛛网的微小裂纹,碎片会牢固地附着在中间层上,不会脱落和散落造成伤害,是制造安全玻璃的绝佳材料。POE 胶膜和 EPE 胶膜在安全性上主要体现在其稳定的化学结构不易释放有害气体等方面,保障组件使用过程中的电气安全等。EVA 胶膜在安全性方面没有特别突出的表现,但正常使用情况下也能满足基本的安全要求,只是在一些对安全要求极高的特殊场景中相对劣势明显。
光伏组件的长期稳定性受到多种因素的影响,其中胶膜的性能是关键之一。EVA、POE、EPE和PVB这四种胶膜各有优缺点,应根据具体应用场景和需求选择合适的胶膜。通过不断优化胶膜性能,可以进一步提高光伏组件的稳定性和寿命,为可再生能源的发展做出更大贡献。素材来源 | 高性能膜材料
来源:塑连网-小郭