光伏EVA胶膜老化的危害及三种抗老化方案探讨

 光伏组件的长期稳定性是光伏系统在续输出电能的关键。聚合物包装材料在光伏组件中的化学稳定性是决定光伏组件耐久性的重要因素。

  EVA作为光伏包装膜的主要材料，对光伏组件具有重要意义。一旦老化，不仅会影响光伏组件的性能，还会导致光伏组件层和起泡。

  EVA 材料老化对光伏组件的性能有什么影响？

  1. 褪色

  光伏组件在运行过程中EVA黄变和棕变会在户外环境中长期暴露。变色使颜色变化EVA透光率下降，光伏电池光电流下降，终导致光伏组件功率损失。

  这种现象的主要原因是随着温度的升高，EVA随着不饱和多烯烃化合物的积累，封装材料的化学成分在 紫外线和渗入水的共同作用下发生变化，产生不饱和多烯烃生色团，EVA颜色会逐渐加深，从浅黄色到深棕色。

  2. 分层

  EVA降解导致粘附力下降和分层，导致盖玻璃与太阳能电池和（或）太阳能电池与背板材料之间的粘附力丧失。光伏组件的分层会增加光反射、渗水率、输出功率损失和对整个系统的危害。

  除工艺因素外，导致分层的因素很多，EVA老化是使用过程中的主要原因，EVA老化使界面键发生破坏，导致EVA光、热、氧、水等因素在与其他层形成间隙中起着重要作用，一般湿热气候会加速分层。

  3. 起泡

  起泡是一个类似于分层的过程，因为EVA缺乏附着力，影响面积小。气泡的产生是由于化学反应释放的气体，通常出现在模块的后部，并聚集在包装中，但偶尔出现在玻璃和电池之间的前部

  起泡，由于电池内温度高，经常会出现气泡，EVA附着力不同。气泡抑制电池散热，增加过热，降低组件使用寿命，减少光伏模块对阳光的吸收，增加阳光的反射。

    EVA 材料如何抗衰老？

  1. 添加无机颗粒抗老化

  添加无机颗粒是提升EVA耐老化的方法之一。将酸功能化石墨烯纳米片引入EVA中做增强体，制得EVA/GNP 复合膜包装染料敏化电池可延长设备使用寿命。

  将稀土Y2SiO5：Ce3 、Yb3 加入到 EVA 在不影响透光率和电绝缘的前提下，可以改善 EVA 的导热性和粘结性使氧气和水分无法进入，从而提高了包装材料的热稳定性。

  氧化石墨烯制备EVA/GO纳米复合膜，这种膜具有很好的防水结构，并且对氧不具有渗透性，因此抗老化性能得到提高，氧化石墨烯的极性基团和醋酸乙烯酯基团相互作用，提高了界面粘结性。

  另外，在EVA加入封装材料BN、SiC、ZnO高导热性无机颗粒可防止光伏组件局部热聚集，从而提高组件的热稳定性。

  2. 添加助剂抗衰老

  可以减少抗氧化剂、光稳定剂等添加剂EVA包装材料的氧化分解速度，提高耐热氧老化、耐紫外线老化、耐湿热老化。

  芳香胺自由基的抗氧化剂，如芳香胺和受阻酚，称为主抗氧化剂，含磷或硫的有机化合物能分解氢过氧化物，称为辅助抗氧化剂。

  结果表明，单独使用苯酚抗氧化剂可有效抑制黄变，好与亚磷酸抗氧化剂复合使用。

  高分子材料吸收光线能量，引起自动氧化反应，导致聚合物的降解，使得制品变色、发脆、性能下降，以致无法使用。凡是能抑制或减缓这一过程所加入的物质称为光稳定剂。光稳定剂根据机理不同，又分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、淬灭剂和受阻胺光稳定剂四类。

  紫外线吸收剂是光稳定剂中使用非常早、用量非常大的一种。紫外线通过分子重排转化为热或无害的低能辐射。根据结构划分，主要包括二苯甲酮、水杨酸酯、苯并三唑、丙烯腈替代、三嗪等。二苯甲酮和苯并三唑是塑料中使用非常多的。

  二苯甲酮紫外线吸收剂

  一般来说，与单一稳定剂相比，复合稳定剂的协同作用更低EVA 老化率。

  此外，添加光频转换材料可以照射到EVA表面紫外线转化为可见光，减少EVA 老化率提高光伏组件的光电转化效率。

  3. 交联抗衰老

  交联已被证实是改进EVA 薄膜耐老化性的有效方法，交联可以使EVA形成稳定的网络结构。

  EVA 交联的方法有很多种。有机过氧化物是非常常用的交联剂。有机过氧化物在一定温度下分解产生的自由基攻击EVA 分子链产生自由基链，两个自由基链结合形成交联结构。

  交联度是EVA如果交联度过高， 封装材料的重要技术指标EVA 变脆，不能抵抗外界冲击，不能保护硅片。

  如果交联度过低，耐老化性降低，交联度应控制在70%。将硝酸碳黑加入 EVA 中，电子束辐照和过氧化物分别交联，表明交联度分别达到82 %和93 %，提高了材料的力学性能和热稳定性。