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胶粘剂在光伏电池组件制造过程中的应用
发布时间：2023-12-29 09:19:39
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层压件与边框的粘接和密封
边框和层压好的层压件的装配要求是紧密配合，并且连接牢固。边框与层压件之间要有很好的密封性，虽然是紧密配合但要求不损伤玻璃。用压装密封条装配，其优点是装配简便快捷，但其粘接强度不高。依靠胶条的弹性变形填充密封间隙内微观高低不平缺陷，因胶条变形能力有限，特别是微小缺陷不能完全填充，导致密封的可靠性不高。用胶粘剂装配的优势有如下几点：
液态胶粘剂充分填充密封间隙，表面的微观高低不平缺陷可以得到很好的填充，固化后形成弹性胶层，密封能力显著提高；层压件与边框通过胶粘剂实现连续而且是高强度连接，太阳电池组件承载能力和整体刚性大大提高，并且应力分布更均匀；固化后的胶层具有良好的弹性变形能力，以适应太阳电池组件使用中的热变形和外力变形。 
因太阳电池组件工作在户外极其恶劣的自然环境中，其组装用的很多材料（铝合金边框、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）是采用新技术或者专利保护材料，无论材料本身还是其表面处理工艺都有较高的技术含量。而不同厂商供应的材料之间也有很大的差异，我们对太阳电池组件用到的各类材料（凡是和胶粘剂接触的或者会产生间接影响的）都做了大量的对比性试验研究。在选择材料供应商和制定装配工艺时有如下几个方面需要给予关注：
(a) 铝合金边框的表面处理工艺与胶粘剂的粘接性能
铝或铝合金自身的抗氧化、耐腐蚀能力差，但是经过适当的表面处理后表现出极佳的抗氧化和耐腐蚀能力。组件装配用的铝合金边框表面都是经过一定工艺处理过的，常用的处理工艺有阳极化处理、电泳涂装、氟碳涂层等。1527 太阳电池组件专用密封剂与阳极化处理的铝合金表面、丙烯酸电泳涂层铝合金表面都有很好的粘接性能和耐老化性能。
（b）背板材料与胶粘剂的粘接
TPT 几乎成了背板的代名词，2007 年整个太阳电池组件行业的产能剧增，背板材料的需求与供给矛盾突出，在买不到TPT 的情况下，很多厂家试用PET、PVDF 等新的背板材料。胶粘剂和背板类高分子材料粘接与否和背板材料的分子结构和表面能有很大关系。如果背板材料表面未经任何处理，其表面能很低，粘接强度很低，这些背板材料的表面只有经过适当的表面处理才可以粘接。这类高分子材料的表处理方法有电晕处理、等离子处理、火焰处理和底剂处理法。 
电池片与玻璃、背板的封装
电池片未经封装不能长期稳定发电，作为电源用必须将若干单体电池片串、并联连接并严密封装成组件。玻璃、电池片、背板材料需要通过胶粘剂进行封装，这层胶粘剂不仅要提供良好的电绝缘性能，还须具备以下特性：高的透光率；紫外稳定性（不黄变）；有一定的弹性，使电池片在热变形及外力冲击下不致破裂。
目前使用最为广泛的封装材料是EVA。EVA 是一种热熔胶粘剂，经过一定条件热压发生熔融粘接与交联固化，并变成高透光材料。固化后的EVA 能承受温度变化且具有弹性，利用EVA 将电池片和上层玻璃，下层背板，利用真空层压技术粘合为一体。随着光伏建筑一体化技术的发展，EVA 材料的封装工艺暴露出一定的局限性，特别是一些异型结构的双玻璃太阳电池组件，采用常见的层压工艺进行封装难度较大。UV 固化胶粘剂可以采用湿法灌胶工艺，无需加压加温，只需一定波长和光强的UV 光照射数十秒钟即可完全固化，达到封装的要求，这项技术有望成为今后的发展方向。
光伏组件接线盒的粘接
太阳电池组件封装完成以后，需要通过胶粘剂把接线盒与背板粘接在一起。这就要求胶粘剂对各种背板及接线盒具有很好的粘接性能。为了确保接线盒在局部受力的情况下，即使长期老化后也不会从背板上脱落，要求胶粘剂具有较好的抗撕裂性能及耐老化性能。
光伏组件接线盒的灌封
接线盒内元器件的绝缘性能要求很高，太阳电池组件在异常工作条件下会有大量电流通过旁路二极管并使其发热，为提高接线盒的散热性能及绝缘性能需要使用灌封胶，并达到防潮抗震的作用。灌封胶应具备以下特点：良好的流动性，能够流到狭小的缝隙中；有一定的可操作时间和较快的凝胶时间；固化后应具有良好的绝缘性能；对汇流条没有腐蚀；良好的耐老化性能。双组分有机硅灌封胶具有良好的绝缘性能、导热性和耐老化性能，无腐蚀性并具有良好的流动性，目前已被广泛应用与接线盒的灌封。
汇流条与背板切口处的密封
光伏组件接线盒灌封胶，为了防止外界潮气从汇流条背板切口处渗透到太阳电池组件内部，需要用胶粘剂来密封。胶粘剂应具有良好的绝缘性，同时对粘度有一定的要求，粘度低胶粘剂堆积厚度不够，达不到密封的效果；粘度高不能很好的浸润汇流条，影响密封性。
边框和层压好的层压件的装配要求是紧密配合，并且连接牢固。边框与层压件之间要有很好的密封性，虽然是紧密配合但要求不损伤玻璃。用压装密封条装配，其优点是装配简便快捷，但其粘接强度不高。依靠胶条的弹性变形填充密封间隙内微观高低不平缺陷，因胶条变形能力有限，特别是微小缺陷不能完全填充，导致密封的可靠性不高。用胶粘剂装配的优势有如下几点：
液态胶粘剂充分填充密封间隙，表面的微观高低不平缺陷可以得到很好的填充，固化后形成弹性胶层，密封能力显著提高；层压件与边框通过胶粘剂实现连续而且是高强度连接，太阳电池组件承载能力和整体刚性大大提高，并且应力分布更均匀；固化后的胶层具有良好的弹性变形能力，以适应太阳电池组件使用中的热变形和外力变形。
因太阳电池组件工作在户外极其恶劣的自然环境中，其组装用的很多材料（铝合金边框、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）是采用新技术或者专利保护材料，无论材料本身还是其表面处理工艺都有较高的技术含量。而不同厂商供应的材料之间也有很大的差异，我们对太阳电池组件用到的各类材料（凡是和胶粘剂接触的或者会产生间接影响的）都做了大量的对比性试验研究。在选择材料供应商和制定装配工艺时有如下几个方面需要给予关注：
(a) 铝合金边框的表面处理工艺与胶粘剂的粘接性能
铝或铝合金自身的抗氧化、耐腐蚀能力差，但是经过适当的表面处理后表现出极佳的抗氧化和耐腐蚀能力。组件装配用的铝合金边框表面都是经过一定工艺处理过的，常用的处理工艺有阳极化处理、电泳涂装、氟碳涂层等。1527 太阳电池组件专用密封剂与阳极化处理的铝合金表面、丙烯酸电泳涂层铝合金表面都有很好的粘接性能和耐老化性能。
（b）背板材料与胶粘剂的粘接
TPT 几乎成了背板的代名词，2007 年整个太阳电池组件行业的产能剧增，背板材料的需求与供给矛盾突出，在买不到TPT 的情况下，很多厂家试用PET、PVDF 等新的背板材料。胶粘剂和背板类高分子材料粘接与否和背板材料的分子结构和表面能有很大关系。如果背板材料表面未经任何处理，其表面能很低，粘接强度很低，这些背板材料的表面只有经过适当的表面处理才可以粘接。这类高分子材料的表处理方法有电晕处理、等离子处理、火焰处理和底剂处理法。
电池片未经封装不能长期稳定发电，作为电源用必须将若干单体电池片串、并联连接并严密封装成组件。玻璃、电池片、背板材料需要通过胶粘剂进行封装，这层胶粘剂不仅要提供良好的电绝缘性能，还须具备以下特性：高的透光率；紫外稳定性（不黄变）；有一定的弹性，使电池片在热变形及外力冲击下不致破裂。
目前使用最为广泛的封装材料是EVA。EVA 是一种热熔胶粘剂，经过一定条件热压发生熔融粘接与交联固化，并变成高透光材料。固化后的EVA 能承受温度变化且具有弹性，利用EVA 将电池片和上层玻璃，下层背板，利用真空层压技术粘合为一体。随着光伏建筑一体化技术的发展，EVA 材料的封装工艺暴露出一定的局限性，特别是一些异型结构的双玻璃太阳电池组件，采用常见的层压工艺进行封装难度较大。UV 固化胶粘剂可以采用湿法灌胶工艺，无需加压加温，只需一定波长和光强的UV 光照射数十秒钟即可完全固化，达到封装的要求，这项技术有望成为今后的发展方向。
光伏组件接线盒的粘接
太阳电池组件封装完成以后，需要通过胶粘剂把接线盒与背板粘接在一起。这就要求胶粘剂对各种背板及接线盒具有很好的粘接性能。为了确保接线盒在局部受力的情况下，即使长期老化后也不会从背板上脱落，要求胶粘剂具有较好的抗撕裂性能及耐老化性能。
接线盒内元器件的绝缘性能要求很高，太阳电池组件在异常工作条件下会有大量电流通过旁路二极管并使其发热，为提高接线盒的散热性能及绝缘性能需要使用灌封胶，并达到防潮抗震的作用。灌封胶应具备以下特点：良好的流动性，能够流到狭小的缝隙中；有一定的可操作时间和较快的凝胶时间；固化后应具有良好的绝缘性能；对汇流条没有腐蚀；良好的耐老化性能。双组分有机硅灌封胶具有良好的绝缘性能、导热性和耐老化性能，无腐蚀性并具有良好的流动性，目前已被广泛应用与接线盒的灌封。
汇流条与背板切口处的密封
光伏组件接线盒灌封胶，为了防止外界潮气从汇流条背板切口处渗透到太阳电池组件内部，需要用胶粘剂来密封。胶粘剂应具有良好的绝缘性，同时对粘度有一定的要求，粘度低胶粘剂堆积厚度不够，达不到密封的效果；粘度高不能很好的浸润汇流条，影响密封性。
上一：胶粘剂在大型设备的应用
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