光伏組件的長期穩(wěn)定性是光伏系統(tǒng)在服役期能源源不斷輸出電能的關(guān)鍵。光伏組件中聚合物封裝材料的化學穩(wěn)定性是決定光伏組件耐久性的一個重要因素。

封裝材料的主要功能是保證高的光透過率、良好的粘結(jié)強度、好的電氣絕緣性。

在光伏組件的整個使用周期內(nèi)，封裝材料必須經(jīng)受住一系列的氣候變化，即能夠承受高溫、紫外輻照等。?

EVA材料老化對光伏組件性能有哪些影響呢？

1.褪色

光伏組件在運行過程中EVA長期暴露在戶外環(huán)境中會發(fā)生“黃變”和“褐變”。

變色使EVA的透光率下降，使光伏電池的光電流下降，最終導(dǎo)致光伏組件的功率損失。造成這種現(xiàn)象的主要原因是隨著溫度升高EVA封裝材料在紫外光和滲入水的共同作用下化學組成發(fā)生了變化，生成了不飽和多烯烴生色團，隨著不飽和多烯烴化合物的積累，EVA的顏色會逐漸加深，從淺黃到深棕。

EVA封裝材料的降解會產(chǎn)生不飽和羰基化合物，影響EVA的光透過率，降低組件的效率。發(fā)色團的產(chǎn)生增加了不透明指數(shù)，部分阻擋了透射到光伏組件上的太陽光，可通過吸光度值給出EVA的變色程度。

2.分層

EVA降解導(dǎo)致粘附力下降，發(fā)生分層，從而使蓋面玻璃與太陽電池之間和(或)太陽電池與背板材料之間失去粘附力。

光伏組件的分層造成光反射增加、滲水率增加、輸出功率損失以及對整個系統(tǒng)造成危害。

導(dǎo)致分層的因素有很多，除了工藝因素，EVA在使用過程中的老化是主要原因，EVA老化使界面鍵發(fā)生破壞，導(dǎo)致EVA與其他層之間形成空隙，這個過程光、熱、氧、水等因素起著重要作用，一般濕熱氣候會加速分層。

3.起泡

起泡是一個類似于分層的過程，它是由于EVA缺乏附著力造成的，影響面積較小。氣泡的產(chǎn)生是由于化學反應(yīng)釋放出氣體，這些氣體通常出現(xiàn)在模塊的后部并聚集在封裝體中，但偶爾也會出現(xiàn)在玻璃和電池之間的前部。

氣泡經(jīng)常出現(xiàn)在電池的中心，這是由于電池內(nèi)溫度高，EVA附著力不同造成的。氣泡抑制了電池的散熱，增加了過熱，降低了組件的使用壽命，減少了光伏模塊對太陽光的吸收，增加了太陽光的反射。

EVA材料如何抗老化？

1.添加無機顆粒抗老化

添加無機顆粒是提升EVA耐老化性能的方式之一。將酸功能化石墨烯納米片引入到EVA中做增強體，制得的EVA/GNP 復(fù)合薄膜封裝染料敏化電池，可以延長設(shè)備使用壽命。

將稀土Y2SiO5：Ce3+、Yb3+加入到 EVA 中，可以在不影響透光率和電絕緣性的前提下改善EVA 的導(dǎo)熱性和粘結(jié)性，使氧氣和水分無法進入，從而提高封裝材料的熱穩(wěn)定性。

利用氧化石墨烯制備EVA/GO納米復(fù)合膜，這種膜具有很好的防水結(jié)構(gòu)，并且對氧不具有滲透性，因此抗老化性能得到提高，氧化石墨烯的極性基團和醋酸乙烯酯基團相互作用，提高了界面粘結(jié)性。

另外，在EVA封裝材料中添加BN、SiC、ZnO等高導(dǎo)熱無機顆粒可以防止光伏組件局部的熱聚集，從而提高組件的熱穩(wěn)定性。

2.添加助劑抗老化

抗氧劑、光穩(wěn)定劑等添加劑可以降低EVA封裝材料的氧化分解速度，提高耐熱氧老化性，耐紫外線老化性、耐濕熱老化性能。

芳香胺和受阻酚等能夠清除自由基的抗氧劑稱為主抗氧劑，含有磷或者硫的有機化合物可以分解氫過氧化物，被稱為輔助抗氧化劑。

有結(jié)果表明，苯酚抗氧化劑單獨使用時能有效抑制黃變，與亞磷酸類抗氧化劑復(fù)合使用時抑制黃變效果更佳。

高分子材料吸收光線能量，引起自動氧化反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物的降解，使得制品變色、發(fā)脆、性能下降，以致無法使用。凡是能抑制或減緩這一過程所加入的物質(zhì)稱為光穩(wěn)定劑。光穩(wěn)定劑根據(jù)機理不同，又分為光屏蔽劑、紫外線吸收劑、淬滅劑和受阻胺光穩(wěn)定劑四類。

紫外線吸收劑是光穩(wěn)定劑中使用最早、用量最大的一類，通過分子重排將紫外線轉(zhuǎn)化為熱或無害的低能輻射，按結(jié)構(gòu)劃分，主要包括二苯甲酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等。塑料中應(yīng)用最多的是二苯甲酮類和苯并三唑類等。

二苯甲酮類紫外線吸收劑

一般地，復(fù)合穩(wěn)定劑由于各組分間的協(xié)同作用相比于單一穩(wěn)定劑更能降低EVA 的老化速率。

另外，添加光頻轉(zhuǎn)換材料可以將照射到EVA表面的紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓档虴VA 老化速率的同時提高光伏組件的光電轉(zhuǎn)化效率。

3.交聯(lián)抗老化

交聯(lián)已被證實是提高EVA 薄膜耐老化性能的有效方法，交聯(lián)可使EVA形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

EVA 交聯(lián)的方法有很多種，有機過氧化物是最常用的交聯(lián)劑，在一定溫度下有機過氧化物分解產(chǎn)生的自由基攻擊EVA 分子鏈，產(chǎn)生自由基鏈，兩個自由基鏈結(jié)合形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

交聯(lián)度是EVA 封裝材料的重要技術(shù)指標，如果交聯(lián)度過高 EVA 變脆，不能抵抗外界沖擊起不到保護硅片的作用。

如果交聯(lián)度過低，耐老化性能降低，交聯(lián)度控制在70 %為宜。將硝酸處理過的炭黑加入到 EVA 中，分別通過電子束輻照和過氧化物交聯(lián)，結(jié)果表明，交聯(lián)度分別達到 82 %和 93 %， 提高了材料的力學性能和熱穩(wěn)定性。

目前EVA的生產(chǎn)取得了很大的進展，但產(chǎn)品質(zhì)量仍然存在問題。最突出的問題還是抗老化性能差，而且抗老化化改性與透光率無法同時兼顧，改善上述問題才能在根本上提高光伏組件的使用性能。

參考文獻：光伏組件封裝用 EVA 材料的老化研究進展（網(wǎng)絡(luò)資料）

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