純POE膠膜是光伏組件封裝的王者,相比較EVA或者共擠型POE,純POE具有四大優(yōu)勢(shì):
這些都是材料的本質(zhì)特性,不過多依賴配方就可以實(shí)現(xiàn),也充分契合了當(dāng)下以晶硅技術(shù)路線為主的光伏行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì):硅片減薄,多層吸收(鈍化),開壓提升和降低銀耗。當(dāng)然,POE的特性也帶來了不利的一面,具體體現(xiàn)在交聯(lián)反應(yīng)速率慢,功能助劑易析出和透光率偏低三個(gè)層面。這也使得在組件制造過程中使用純POE時(shí),總是存在工藝和生產(chǎn)效率問題。浙江祥邦科技一直堅(jiān)持純POE的封裝路線,在2022年初隆重推出的第二代純POE光伏封裝膠膜,命名為“靈犀”,寓意中不僅體現(xiàn)犀牛皮一般堅(jiān)韌耐候的性能,同時(shí)新一代的純POE膠膜通過特有的技術(shù)手段,解決或者緩解了第一代POE的工藝缺陷,體現(xiàn)出適應(yīng)不同生產(chǎn)條件和工藝要求的靈動(dòng)一面。傳統(tǒng)純POE膠膜反應(yīng)速度比EVA膠膜慢的原因是叔碳自由基團(tuán)的反應(yīng)活性比較低。如下圖是過氧化物引發(fā)的自由基交聯(lián)反應(yīng)原理:反應(yīng)(2)是自由基進(jìn)攻聚合物分子鏈中的叔碳,形成大分子自由基;反應(yīng)(3)是大分子自由基兩兩耦合產(chǎn)生分子間交聯(lián);EVA的分子鏈中由于醋酸乙烯酯基團(tuán)中氧原子上的未鍵合電子對(duì)的存在,EVA的分子鏈更容易被自由基進(jìn)攻,形成多個(gè)反應(yīng)中心,其大分子自由基之間的耦合幾率比POE要大很多。但是,在自由基的反應(yīng)中,引發(fā)劑的分解形成自由基的過程是整個(gè)過程中的慢反應(yīng)(反應(yīng)1),控制著整體交聯(lián)反應(yīng)的速率。同時(shí),大分子自由基產(chǎn)生以后,并不一定兩兩耦合,也有可能誘導(dǎo)分解尚未反應(yīng)的引發(fā)劑。產(chǎn)生自由基向引發(fā)劑的轉(zhuǎn)移,徒然消耗一個(gè)自由基活性中心。第三,引發(fā)劑濃度較低,四周包圍了聚合物,在大分子自由基形成以后,需要及時(shí)向其他活性中心擴(kuò)散。不然自由基活性中心就有可能產(chǎn)生各種副反應(yīng)。“靈犀”純POE膠膜在交聯(lián)引發(fā)劑上做了特殊設(shè)計(jì),結(jié)合獨(dú)創(chuàng)的工藝技術(shù),從以上三個(gè)自由基交聯(lián)反應(yīng)的原理出發(fā),提高引發(fā)劑的分解速率,降低誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移和提高活性中心擴(kuò)散。極大提高了POE的反應(yīng)速率,顯著提高組件層壓效率。POE在145℃下的儲(chǔ)能模量正比于交聯(lián)度,展現(xiàn)“靈犀”純POE膠膜在交聯(lián)速度方面的顯著改善。POE分子是非極性的,而幾乎所有光伏膠膜中的功能助劑都是極性物質(zhì),這就使得助劑的吸收相對(duì)于EVA要緩慢很多,加之?dāng)U散的作用,傳統(tǒng)純POE膠膜在玻璃或者放置電池片的時(shí)候,由于助劑的析出,就會(huì)使得電池或玻璃在純POE膠膜上相對(duì)滑移。這個(gè)現(xiàn)象隨著近幾年玻璃的爬電距離減小、焊帶數(shù)目增加、玻璃壓花深度減小和產(chǎn)線節(jié)拍加快等變化,容忍POE滑移的空間越來越小。“靈犀”純POE膠膜在防止助劑遷移上動(dòng)用了各種手段,包括助劑結(jié)構(gòu)的改變和物理加工方式上的優(yōu)化,增加了助劑和POE粒子的相容性,使得膠膜表面在相同條件下的助劑析出顯著改善。如下數(shù)據(jù)是膠膜表面的動(dòng)摩擦系數(shù),由于涉及工藝變化,也在對(duì)比不同批次的純POE膠膜差異:我們一般認(rèn)為,純POE膠膜的透光率比較低,因?yàn)槠浣Y(jié)晶度較高。下圖是典型的EVA和POE用DSC測(cè)試出來的熔融曲線。可以看到EVA的結(jié)晶度(7.62%)實(shí)際上比POE(4.78%)要高不少。我們認(rèn)為,POE的透光率與其片晶厚度分布較寬有關(guān)系。從上圖DSC曲線可以看出來,POE的結(jié)晶熔程更寬,說明其結(jié)構(gòu)中片晶的厚度差異較大。“靈犀“純POE膠膜使用成核劑的方式,收斂POE中片晶的厚度分布,從而一定程度上提高了純POE膠膜的透光率。純POE膠膜由于粒子原料只有少數(shù)幾家跨國化工巨頭可以提供,所以供應(yīng)上的安全問題一直掣肘純POE膠膜大規(guī)模地應(yīng)用。其實(shí)擴(kuò)大原材料不但可以開源——目前很多國內(nèi)化工廠家正在攻關(guān)POE粒子的制造,也可以嘗試節(jié)流——利用POE的密度優(yōu)勢(shì),降低膠膜厚度,提升單位重量膠膜的產(chǎn)出,同時(shí)實(shí)現(xiàn)組件制造商原材料降本的目的。“靈犀”純POE膠膜克服了低克重下膠膜生產(chǎn)不穩(wěn)定的工藝問題,擴(kuò)大產(chǎn)品范圍,能穩(wěn)定提供280-500g/m2的樣品。隨著電池柵線的增加和焊帶直徑的降低,從應(yīng)力角度,組件對(duì)膠膜的厚度要求隨之減小。但是膠膜厚度的減薄又對(duì)抗PID性能提出了新的要求。中國古代先秦時(shí)期就將犀牛皮用于制作戰(zhàn)場(chǎng)上的鎧甲。而如今光伏組件整齊排列在世界各地,為人類的能源安全而戰(zhàn)斗,身上自然少不了如犀牛皮般堅(jiān)韌的保護(hù)。浙江祥邦科技榮譽(yù)推出的“Rhino-靈犀”純POE封裝膠膜,克服了傳統(tǒng)純POE膠膜的缺陷,具有防滑(黏),高透光(透),交聯(lián)速度快(快),低克重下性能保持穩(wěn)定(薄)的特點(diǎn)。經(jīng)過大量的實(shí)證和量產(chǎn)線驗(yàn)證,靈犀純POE膠膜,在Topcon為準(zhǔn)的N型電池上有優(yōu)異的表現(xiàn),為低成本的可靠穩(wěn)定的光伏能源提供持續(xù)助力。資料來源:光伏行研?
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