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＊劉耀華，１９６２年出生，碩士，高階工程師
位址：杭州市西溪路９２６號（杭州市天目山路
３８７號）郵編：３１００２３
**０前言太陽電池發電利用的是矽等半導體材料的量子效應，直接把太陽光譜中的可見光轉變為電能。可是矽晶元若直接暴露於大氣中，其光電轉換機能會衰減。為此採用透明、耐光老化、粘接性好、能承受大氣變化且具有彈性的ｅｖａ膠層將矽晶元組包封，並和上層保護材料玻璃、下層保護材料ｔｐｔ（聚氟乙烯複合膜）粘合為一體，構成太陽電池板。
晶體矽太陽電池行業用的封裝粘接材料為膠粘劑。上世紀８０年代前，國內外曾試過用液態矽樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂片（ｐｖｂ），但因**高、施工條件苛刻、物性不好而被淘汰。８０年代起國外開始研製ｅｖａ膠膜，它是一種熱熔粘接膠膜，常溫下無粘性而具抗粘連性，經一定條件熱壓便發生熔融粘接與交聯固化。
其在太陽電池封裝與戶外使用上均獲得了相當滿意的效果。
我國於上世紀８０年代中期開始，陸續從美國引進單晶矽太陽電池生產線七條，並逐年從美國進口ｅｖａ膠膜。為改變每年進口封裝材料的被動局面，國家科委將ｅｖａ膠膜國產化列入「八五」攻關計畫。為實現ｅｖａ膠膜國產化，浙江化工研究院於８０年代後期著手研究，目標是取代進口，實現國產化。
浙江化工研究院從小試到中試，建立了一套試產能力達５萬ｍ２／ａ的裝置進行了配方研究、ｅｖａ改性技術研究、膠膜製造的工藝技術與試產裝置的研究。邊試驗邊出產品供太陽電池廠試用，由使用者反饋意見，再研究再提高，獲得了太陽電池廠家的認可。ｅｖａ膠膜的研究成功，填補了國內空白，實現了攻關目標。
１９９５年１１月由國家科委委託浙江省科委在杭州通過了成果鑑定與攻關驗收。該成果獲得浙江省１９９６年度科技進步二等獎。研究**被美國化學文摘收錄
１９９８年浙江化工研究院建成了國內第一條自控程度較高、年產３０萬ｍ２、幅寬達１０００ｍｍ以上太陽能電池ｅｖａ膠膜標準生產線，同時將第二代快速固化膠膜產品推向市場，獲得大量使用。２００２年獲國家***／世界銀行／ｇｅｆ技術進步專案支援。目前，浙江化工科技集團有三條生產線，年產能力１００餘萬ｍ２以上。
太陽電池封裝材料（ｅｖａ）簡介
浙江化工科技集團****
劉耀華＊周志英鄭紅亞潘銳摘要
本文針對目前國際和國內光伏行業應用較為成熟的ｅｖａ膠膜進行了概述，介紹了本公司承接我國ｅｖａ膠膜國產化以來，對
ｅｖａ膠膜的效能、層壓工藝、注意事項及關鍵指標做了介紹。
關鍵詞ｅｖａ太陽電池膠膜封裝
專題專題文章之六
４５新聞**
ｏｏｃ——
—ｃｈ３１ｅｖａ材料１．１
ｅｖａ樹脂
ｅｖａ是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物，它的結構如下：ｅｖａ具有優良的柔韌性、耐衝擊性、彈性、光學透明性、低溫繞曲性、粘著性、耐環境應力開裂性、耐候性、耐腐蝕性、熱密封性以及電效能等。
ｅｖａ的效能主要取決於分子量（可以用熔融指數ｍｉ表示）和醋酸乙烯酯（以ｖａ表示）的含量。當ｍｉ一定時，ｖａ的含量增高，ｅｖａ的彈性、柔軟性、粘結性、相溶性和透明性提高；ｖａ的含量降低，ｅｖａ則接近於聚乙烯的效能。當ｖａ含量一定時，分子量降低則軟化點下降，而加工性及表面光澤改善，但強度降低；分於量增大，可提高耐衝擊性和應力開裂性。
用於封裝矽太陽電池元件的ｅｖａ，主要根據透光性能和加工成膜效能進行選擇，美國實驗室首先研究出一種ｅｖａ成膜配方，美國各生產廠家選擇了杜邦公司生產的ｅｌｖａｘｅｖａ樹脂。１．２
ｅｖａ太陽電池膠膜
ｅｖａ成膜採用的是擠壓成型工藝。根據不同的ｅｖａ的配方，選擇不同的擠壓溫度。選用優質的ｅｖａ基料對提高膠膜透光率甚為重要，其膠膜經加熱封裝後，變得完全透明，它和玻璃粘合後能提高玻璃的透光率，起著增透的作用，並對太陽電池元件功率輸出有增益作用。
ｅｖａ膠膜是一種熱固性的膜狀熱熔膠，常溫下不發粘，便於操作；在熔融狀態下，它和矽晶元、玻璃、ｔｐｔ產生粘接，成為太陽電池板。
未經改性的ｅｖａ具有透明、柔軟、有熱熔粘接性、熔融溫度低（＜８０℃）、熔融流動性好等特點。這些特徵滿足了膠膜製造與太陽電池封裝的需求，但其耐熱性差，易延伸而低彈性，內聚強度低而抗蠕變性差，易產生熱脹冷縮致矽晶元碎裂。為此要對ｅｖａ進行改性，其辦法是採取化學交聯，即在ｅｖａ中新增有機過氧化物交聯劑，當ｅｖａ膠膜加熱到一定溫
度時，交聯劑分解產生自由基，引發ｅｖａ分子間的結合，形成三維網狀結構，使ｅｖａ膠層交聯固化，當交聯度達到６０％以上時就能承受大氣的變化，不再發生熱脹冷縮。
此外，生產廠家和使用者比較關心的問題是，ｅｖａ是否能經得住紫外光老化。如果ｅｖａ膠膜未經改性，它必定會受紫外線破壞，發生龜裂，或降解變色，或和玻璃、ｔｐｔ脫膠，尤其用於高原地區的太陽電池更應重視此問題。因此還要採取抗紫外光老化措施。
使ｅｖａ膠層內含有吸收紫外光的主、輔劑配合的復合光穩定劑，能起到吸收紫外光的協同效應。ｅｖａ膠膜具有吸收紫外光效能，除保護ｅｖａ膠層本身外，還可保護電池背材ｔｐｔ，從而能保障太陽電池長年正常工作。
綜上所述，ｅｖａ膠膜不僅是起粘接密封作用，而且對太陽電池的質量與壽命起著至關重要的作用，從某種意義上說，太陽電池板的壽命由ｅｖａ決定。而ｅｖａ的質量又決定於它的配方與改性技術，這不是從ｅｖａ膠膜的表現上或僅從粘接得好壞上就能判斷的。
為了ｅｖａ膠膜在太陽電池中充分發揮應有的作用，在使用過程中，要注意防潮防塵，免與帶色物體接觸；不要將脫去外包裝的整卷膠膜暴露在空氣中；分切成片的膠膜如不能當日用完，應遮蓋緊密。若吸潮，會影響ｅｖａ和玻璃的粘接力；若吸塵，必影響透光率；和帶色、不潔的物體接觸，由於ｅｖａ膠膜的吸附能力強，易被汙染。２層壓工藝
２．１主要工藝步驟
（１）疊層：依次將蓋板玻璃、ｅｖａ膜、互相連線好的太陽電池、玻璃纖維（ｓｃｒｉｍ）薄片、ｅｖａ膜、聚氟乙烯膜（或複合膜）疊在一起。
（２）抽真空：把上述疊層件放到雙真空層壓器的下室。層壓器的上、下兩室同時抽真空，約５ｍｉｎ。
（３）加熱：層壓器的上下兩室保持真空，加熱疊層件。（４）加壓：
疊層件加熱到１１０￣１２０℃時，層壓器的上室逐漸取消真空回到常壓。這時層壓器的下室仍處於真空狀態，也就是使上室對下室中的層壓件產生乙個大氣壓的壓力。
專題４６
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表１幾種典型的層壓工藝
標準固化
快速固化快速固化熱板溫度層壓條件）
真空時間加壓時間（ｍｉｎ）
２￣５固化爐溫度固化條件）
固化時間（ｍｉｎ）
２５￣３０
１５￣２０
（５）保溫固化：在固化溫度下，恆溫固化。
（６）冷卻：恆溫固化後，層壓器撤離熱源，層壓器的下室仍處在真空狀態。迴圈冷卻，取消下室真空，取出組合件，用快刀把組合件邊緣多餘的ｅｖａ切掉。
然後封邊框和裝接線盒，組裝成太陽電池元件。２．２典型層壓工藝２．２．１
一步法（１）方法一
快速固化ｅｖａ：層壓機設定１００～１２０℃，電池板放入，抽氣５～８ｍｉｎ，加壓３ｍｉｎ，同時公升溫到１３５～１４０℃，恆溫固化１５～２０ｍｉｎ，放氣後即刻取出冷卻。
常規固化ｅｖａ：層壓機設定１００～１２０℃，電池板放入，抽氣５～８ｍｉｎ，加壓３ｍｉｎ，同時公升溫到１４５～１５０℃，恆溫固化３０ｍｉｎ，放氣後即刻取出冷卻。（２）方法二
快速固化ｅｖａ：層壓機設定１３５￣１４０℃，電池板放入，抽氣５～８ｍｉｎ，加壓３ｍｉｎ，恆溫１３５～１４０℃，固化１５～２０ｍｉｎ，放氣後即刻取出冷卻。２．２．２
兩步法（１）層壓機設定１００～１２０℃，電池板放入，抽氣５～８ｍｉｎ，加壓３ｍｉｎ，放氣後即刻取出冷卻。
（２）層壓後的電池板放入固化爐（烘箱），然後再：①速固化固化１５～２０ｍｉｎ（或１４０℃，固化１５ｍｉｎ）；②常規固化固化３０ｍｉｎ。
幾種典型的層壓工藝如表１所示。
３層壓過程中有關問題及注意事項
層壓、固化溫度選擇，一要視層壓裝置情況，進口裝置與國產裝置有差異，層壓機溫度分布要均勻，真空系統要可靠；二
是看電池板中是否有氣泡，溫度越高越容易產生氣泡，但固化時間可以短一些。
ｅｖａ層壓工藝中，公升溫速率是封裝成敗的關鍵之一。首先加熱使ｅｖａ軟化，流動和填滿電池間的空隙，然後在較高的溫度下使ｅｖａ固化，交聯成網狀大分子。如果加熱到ｅｖａ固化溫度（１５０℃）的時間太長，由於交聯劑熱分解，使ｅｖａ不固化；公升溫速度太快，又會產生氣泡。
ｅｖａ層壓工藝中，消除ｅｖａ中的氣泡是另乙個關鍵。疊層時進入的空氣和過氧化物交聯劑熱分解產生的氧氣是形成氣泡的主要原因。消除氣泡的辦法是在加熱之前，層壓器的上、下兩室同時抽空，把空氣從組合疊層件中抽乾淨，當溫度達到１２０℃時，上室放空逐漸恢復到常壓，也就是對下室加壓，這樣的壓力可以阻止過氧化物分解形成氣泡。
另外，在矽太陽電池與ｅｖａ膜之間有一層未經編織的玻璃纖維（ｓｃｒｉｍ）薄片，它的作用是使氣體通過它的空隙，容易從疊層件中排出去，尤其是對大型元件，可以保證把氣體排除乾淨，這樣就可以避免在ｅｖａ中形成氣泡。
ｅｖａ層在封裝過程中，需要經常測定ｅｖａ的凝膠含量來分析ｅｖａ的固化程度，以達到控制封裝質量的目的。通常ｅｖａ凝膠含量達到６５％時，就可以認為基本固化了。交聯度，是指ｅｖａ分子經交聯反應達到不溶不熔的凝膠固化的程度。
其測定原理為，將ｅｖａ樣品裝入１２０目不銹鋼絲網袋內，置沸騰二甲苯中萃取。未經交聯的ｅｖａ，在二甲苯沸騰液中，樣品迅速全部熔溶到二甲苯中，故交聯度為０。而交聯ｅｖａ，在萃取操作結束後，還能清楚觀察到不銹鋼絲網袋中殘留有亮晶的試樣，該殘留試樣量與試樣總量之比即為交聯度。
４ｅｖａ膠膜主要技術指標
固化條件：快固膠膜
常規膠膜
透光率（％）：≥９１
剝離強度（ｎ／ｃｍ）：玻璃／膠膜≥３０
ｔｐｔ／膠膜≥２０
交聯度（％）：７０～８５
耐紫外光老化：不龜裂、不變色耐溫性：－４０～８５℃
陽光能源
專題４７
太陽電池材料試題
姓名班級學號 密封線請在本線寬度範圍內出題 新餘學院 2010 2011學年第二學期新能源科學與工程學院 09級光伏 材料工程專業各班 太陽電池矽材料生產技術 閉卷 a 試卷出卷人 劉儀柯批准人 一 名詞解釋 20分，每個4分 太陽能級矽 a si 縮頸工藝物理吸附 pecvd 二 填空 30分，每...
太陽電池材料種類
半導體材料 市場模組發電轉換效率 單晶矽12 20 single crystallin多晶矽 poly crystallin 10 18 晶矽矽 矽 crystallinesilicon 目前太陽光電系統中應用最為廣泛非晶矽 amorphous單晶 single crystallin si sic ...
奈米太陽電池材料研究進展
當表面蒸發一層透光金屬薄膜的半導體薄片被光照射時，在它的另一側和金屬膜之間將產生一定的電壓，這種現象稱為光生伏打效應，簡稱光伏效應。能將光能轉換成電能的光電轉換器叫太陽能電池，在半導體 結上，這種光伏效應更為明顯。因此，太陽能電池都是由半導體 結構成的，最簡單的太陽能電池由乙個大面積的 結構成。不同...