光伏EVA详解（非常详细）
光伏EVA详解（非常详细）
longpu2017
为聚烯烃创造着，快乐着，骄傲着！
EVA是指乙烯／乙酸乙烯酯共聚物，由于在乙烯分子链上引入了极性的乙酸基团(CH3C00-)，并且作为短支链分布在主链上，使得PE分子链的对称性和规整性降低，分子链间的距离增加，这些结构的变化导致EVA的性能与LDPE（低密度聚乙烯）明显不同。EVA具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，低温绕曲性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐侯性，耐化学药品性，热密封性。
交联固化：线型或支链型高分子链间以共价键连接成网状或体型高分子的过程。
自由基：也称游离基，是含有一个不成对电子的基团。（RO·），在PV使用的EVA在生产过程中添加有过氧化物交联剂（图中ROOR），RO·为加热分解的自由基团，H为EVA酯基侧链甲基上的氢。其本质为自由基夺氢反应。
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。PV使用的EVA中VA含量大约为33%。
EVA是一种热融胶粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明，长期的实践证明：它在太阳电池封装与户外使用均获得相当满意的效果。固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性，它将晶体硅片组“上盖下垫”，将硅晶片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料TPT（聚氟乙烯复合膜），利用真空层压技术粘合为一体。
封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。增强组件的透光性。将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接强度。
粘接是两种相同或两种不相同物质接触时，在界面分子间产生相互吸引作用的现象，一般称接受面为粘附体，
粘结在粘附体上的物质称为胶粘剂。这种表面分子的相互作用既可以是分子间的相互作用，也可以是化学键合作用，还可以是界面上微观的机械连接作用。
另一方面，EVA在生产过程中加入了硅烷偶联剂，使EVA和玻璃粘合产生化学键后, 消除了机械界面, 以本身优良的透光性能改善了玻璃的透光率, 起着增透的功能作用, 从而有利于太阳电池光电转换效率的提高，E V A 吸收了大部分紫外光既保护了E V A本身, 也保护着太阳电池背材TPT。
硅烷偶联剂增加其与无机物之间的粘结能力, 当太阳电池封装热压时, 该组份便和EVA发生化学接枝反应, 并和玻璃发生化学键合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 产生高强度且持久粘合, 保证太阳电池在户外长年日晒雨淋也不致脱粘。
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，是通过采取化学胶联的方式对EVA进行改性，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，使EVA胶层交联固化，当胶联度达到60%以上时能承受大气的变化，不再发生热胀冷缩。
层压过程大概可以分成三步：
开始阶段：层压机的温度保持在较低温度，EVA 熔化，有良好的流动性，但是交联速度很慢。真空泵对下室抽真空，于是组件内部的气体迅速并且很容易的被抽走。上室保持真空，组件不受压力。
EVA 固化阶段：层压机温度升高到一个较高温度，EVA 发生快速的交联反应。下室继续保持抽真空，及时排出固化过程产生的气体。同时上室充气，上下室之间的压力差使层压机中的橡胶层对组件施加压力。
结束阶段：EVA 固化完成。先是上室抽真空，撤去压力，然后下室充气，开盖。
EVA 的固化曲线：
EVA交联机理：
EVA的老化
EVA作为高分子材料在户外长期使用的情况下，不可避免会受到光、人、水、化学介质、与生物侵蚀等因素的组合作用，产生降解而老化，性能逐渐下降。根据EVA无规共聚的结构特点，决定了其在光热作用下降解而产生变色，导致透光率及输出功率下降。
在太阳电池组件的使用过程中，这种结构会在紫外线、高温、湿气和氧气的作用下缓慢的发生变化，EVA性能不断下降，从而导致太阳电池组件的性能降低。
EVA降解本质是化学键断裂，大分子链是否断裂、被氧化取决于分子化学键键能和所吸收光波的能量，一般来说，UV（200-400nm）能量高于EVA键的断裂能，因此该波段的UV显著加速EVA的老化。当有氧气存在时，氧对光降解过程起着很大的促进作用，降解过程将会更加复杂化，降解产生的乙酸会腐蚀组件中的金属部件。
EVA降解会使粘接性能变差，因此EVA层可能会发生脱层现象，使得EVA组件密封性能变差，导致空气或湿气从组件边缘渗入到组件内部。
EVA降解（老化）包括EVA的光热降解、光氧降解。
PV组件中用EVA中VA占33%，即平均每6个乙烯单元含有1个VA单元。
EVA的光热降解包括
⑴NorrishⅠ，产生乙醛和其他一些气体如：一氧化碳，二氧化碳，甲烷。
⑵NorrishⅡ，基于脱乙酰的机理上认为，乙酸乙烯基从EVA主链上脱落形成乙酸和主链聚烯烃大分子。聚烯烃分子中的共轭双键是生色基团，它会使EVA分子变色，并且随着共轭体系的延长，颜色会从浅黄到深褐色逐渐增加深。而且反应生成的乙酸将腐蚀金属器件，如汇流条，电极。
EVA的光氧降解：
如果组件内含有空气，那么在太阳光和氧气的作用下，EVA大分子链吸收紫外线而发生物理和化学的变化称为光氧降解。这将导致EVA大分子链断裂或交联，并生成含氧基团如乙酸或氧化物等。（光氧化降解作用使EVA发生明显交联，在这种情况下过度交联会使EVA发黄，但在氧气充足的情况下，氧气会对它产生“光漂白”效应。但两者都会使EVA粘结性能大幅度下降，导致脱层。）光漂白：氧化生色基团的化学键，使之断裂而产生漂白的效果。
为了抵抗以上几种反应和使EVA适度交联，在EVA配方中加入各种助剂：
抗氧化剂：阻止自由基引发反应；
热稳定剂：消化热反应生成的对体系有害的物质；
光稳定剂：吸收某一波段的光线，转化成无害的热能，捕获光氧反应产生的自由基；
交联剂：产生自由基，促进EVA的交联固化；
硅烷偶联剂：增加其与无机物之间的粘结能力, 当太阳电池封装热压时, 该组份便和EVA发生化学接枝反应, 并和玻璃发生化学键合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 产生高强度且持久粘合；
过氧化物交联剂：在一定温度下引发EVA的交联固化反应；
阻聚剂：某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0；
C=[1-（W3-W4）/（W2-W1）]×100上式中:C—交联度(%)W1—空袋重量(g)W2—装有试样的袋重(g)W3—试样包重(g)W4—经溶剂萃取和干燥后的试样包重(g)。
EVA的保存方法及注意事项
勿重压，一般堆放两层，不能超过三层，需避光，室温不宜超过40度，勿靠近热源。打开后请及时使用，如未用完，请密封。储存期不宜超过九个月。
封边剂，玻璃胶等附属材料在使用前一定要充分确认其腐蚀性。这些材料中可能含有引起膜与玻璃脱落的材质。
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