EVA膠膜透光率和剝離強度測試方法概述

摘要：EVA膠膜是一種以EVA為基材經過擠壓成型工藝形成的熱固性膜狀熱熔膠，與硅晶片、玻璃、背板粘接制成太陽能電池板。其透光率和剝離強度對太陽能電池的壽命起著至關重要的作用。本文從試驗的角度，論述了EVA膠膜透光率和剝離強度的測試方法，以期為相關企事業單位和科研院校提供一定的科研幫助。

關鍵詞：EVA膠膜，透光率、剝離強度、XLW（PC）智能電子拉力試驗機

作者：濟南蘭光機電技術有限公司

　　EVA膠膜是一種以EVA為基材經過擠壓成型工藝形成的熱固性膜狀熱熔膠。這種膠膜在常溫下無粘性，便於加工，但在熔融狀態下形態會變得完全透明，同時發生粘接與交聯固化反應，與硅晶片、玻璃、背板粘接制成太陽能電池板，如圖1。

1—頂面玻璃；2—背板；3—硅晶片；4—EVA膠膜

圖1、太陽能電池板構成簡示圖

　　太陽能電池發電利用的是硅等半導體材料受到陽光照射時發生光生伏特效應，直接將太陽能輻射轉換為電能。這種原理意味著硅晶片要最大范圍吸收陽光輻射，因此作為硅晶片與外層玻璃的唯一“屏障”，EVA膠膜需要具備非常優異的透光率，這種特性同時對電池板的輸出具有增益作用。另外，在結構組成方面，EVA膠膜承擔著硅晶片、上層保護材料玻璃、下層背板三者之間的粘接作用。這種粘接效果一般通過測定EVA膠膜與玻璃、EVA膠膜與背板的剝離強度來評判。在實際應用中，EVA膠膜需要具備合理的剝離強度。外界環境，尤其是惡劣天氣會對太陽能電池組件內裡和外部造成不同程度的損害，如果EVA膠膜與材料間的剝離強度沒有達到標准要求，那麼環境的侵襲極易造成內部粘接層的脫離，反之如若剝離強度過大，後期返修時會對硅晶片造成一定損傷。

　　綜上所述，EVA膠膜不僅起著封裝和粘接的作用，其透光率和剝離性能對太陽能電池的質量與壽命起著至關重要的作用，因此需要重點加強對這兩方面的檢測控制。

透光率測試

　　國標GB 2410—80 《透明塑料透光率和霧度試驗方法》是EVA膠膜透光率測定的標准方法。測試前需要注意，被測樣品必須具備同樣的厚度纔可進行測試。

　　首先，進行試驗環境及儀器准備。控制試驗環境溫度為23±5℃，相對濕度為50±20%RH。該標准中選取的試驗儀器為積分球式霧度計，其他能夠獲得同樣結果的測試儀器也可使用。

　　其次，進行試樣制備。取50*50mm的EVA膠膜與50*50*1mm的載玻玻璃以玻璃/EVA膠膜/玻璃的順序三層疊合。將上述樣品置於層壓機內,加熱到100℃,抽真空5min,然後加壓0.5Mpa,保持5min；再放入固化箱中,按產品要求的固化溫度和時間進行交聯固化,然後取出冷卻至室溫。

1—陷阱；2—標准板；3—積分球；4—試樣架；5—光電池；6—控制線路；7—檢流計；8—光源；9—穩壓器；L₁、L₂、L₃—透鏡；S—光孔；C-F—濾光鏡                    

圖2、積分球式霧度計原理圖

 　　第三，開始試驗。接通電源，使儀器穩定10分鍾以上。同時測試試樣的厚度，精確到1微米。根據圖2所示的測試原理，調節儀器的零點旋鈕，使積分球在暗色時檢流計的指示為零。當光線無阻擋時，調節儀器使檢流計的指示為100，然後按照表1進行操作，讀取檢流計的指示刻度。最後根據公式透光率T_t =  計算結果。

表1、測試參照表

剝離強度測試

　　EVA膠膜的剝離性能測試包含兩方面的指標：EVA膠膜與玻璃的剝離、EVA膠膜與背板材料剝離。該項測試要求參照GB/T 2790－1995《膠粘劑180°剝離強度試驗方法》進行，該標准規定的測試原理為取兩塊被粘材料（一撓性材料、一剛性材料）用膠粘劑制備成膠接試樣，然後將膠接試樣以規定的速率從膠接的開口處剝開，兩塊被粘物沿著被粘面長度的方向逐漸分離。通過撓性被粘物所施加的剝離力應基本上平行於膠接面。本項試驗中，玻璃和背板材料可被視為剛性材料，EVA膠膜可被視為撓性材料。

　　1、試樣制備。取300*300*3.2mm鋼化玻璃1塊，300*300mmEVA膠膜2塊和310*310mm背板材料1塊，根據上述透光率測試中的試樣制備工藝制取玻璃與EVA膠膜復合材料、背板材料與EVA膠膜復合材料各1份。冷卻後使用取樣刀制取寬15mm，長300mm的長條試樣，兩類材料各制取5個試樣。而後在GB/T2918-1998《塑料試樣狀態調節和試驗的標准環境》規定的標准環境中調節試樣狀態，時間至少為2小時。

　　2、試樣夾持。取背板材料與EVA膠膜復合後的試樣，於二者的交接開口處進行預剝處理，將EVA膠膜剝開的一端彎曲180°，夾裝於XLW（PC）智能電子拉力試驗機的下夾頭。背板剝開端夾緊於上夾頭。夾持期間要使夾頭間試樣定位准確，以保證所施加的拉力均勻的分布在試樣的寬度上。如圖3所示。

圖3、試樣夾持

　　3、開始測試。在拉力機操作系統中選擇“180°剝離試驗”，設置試驗速度為100±10 mm／min，啟動試驗，使上下夾頭以恆定的速率分離。當至少有125mm的EVA膠膜被剝離時，停止試驗。系統會自動顯示平均剝離力和剝離強度等數據。一般來說，EVA膠膜與背板材料的剝離強度應大於等於15N/15mm。 EVA膠膜與玻璃的剝離強度測試可參照此試驗進行。

　　4、測試建議。為進一步確定EVA膠膜剝離強度的穩定性，筆者建議進行沸水試驗，要求將試樣置於沸水中3小時後進行此項測試，若剝離強度沒有下降，方可判定合格。

　　EVA膠膜的透光率和剝離強度檢測采用了規范的測試方法和先進的測試儀器，為現代太陽能電池板的封裝和光能轉化提供了可靠的品質保證，為光伏行業企業及相關科研機構提供了質量控制和研究的新方法。