用于光伏电池组件质量控制的新式DSC方法 -- 测量EVA封装材料交联度的快速简易方式
摘要：本文介绍了一种新式差示扫描量热法（differential scanning calorimetry，简称DSC），使用该方法能测量出乙烯-醋酸乙烯（Ethylene-vinyl acette，简称EVA）共聚物的含量，包括应用于光伏电池封装的EVA胶膜的交联度或交联水平。此外，还能检测出EVA的其它参数，比如醋酸乙烯（VA）的比重（wt%）和它的流度。同时，本文还介绍了实验操作程序和它的相关应用，包括对在工业型光伏组件层压机内145C条件下层压不同长度时间所得到的EVA胶膜样品的侧脸，以及对成分和流度都不同的未交联EVA样品的测量。随后，本文还讨论了该方法与其它方法在测量EVA交联度时的不同之处。最后，本文还将新DSC法与流变学方法和凝胶含量进行了实验性比较。
前言 大多数光伏组件都是由一个支承部件（或背板）、前面板、光伏电池及封装材料组成，光伏电池必须与外部环境相隔离，以承受机械载荷、撞击，抵御湿气、氧化以及因其它可能原因造成的电池损坏和衰减。制造这种叠层结构最常用的方式是层压，所有材料按顺序叠放在一起，并在层压机中加热、封装。
EVA封装材料层压后的性能在很大程度上取决于其交联度
封装材料是保护光伏电池矩阵的透明化学材料。目前，大多数组件厂都使用交联型EVA共聚物作为电池板的封装材料。电池封装用的EVA典型厚度在0.3-0.5mm之间，VA含量约在28%-32%之间，另外再配以交联剂（如过氧化物）、增粘剂（如硅烷偶联剂）、紫外吸收剂、稳定剂、抗氧剂等。EVA封装材料在层压工艺中的加工性能来自于未交联EVA的流动特性及交联EVA的动力学特性，表现出最佳的流变性能。即，在首步层压工艺中，EVA的流动性应该足够强，确保光伏电池能够完全被封装住；在二次层压中，EVA交联速度应当足够快，确保EVA能在最短时间内固化并定型。
层压工艺后，EVA的交联度决定了EVA在组件后期应用中的实际性能。本文将介绍一种检测EVA交联度的新方法，它既保留了工业质量控制技术的简易性，又扩展了潜在应用范围。 EVA封装材料交联度的测量
溶胀实验和机械测量时两种可直接测量聚合物交联密度的方法。由于这两种方法的基本物理原理比较复杂，需要用户仔细准备样品并测量，需要消耗很长的时间才能获得可靠的数据，因而在实际的质量控制过程中很少使用。 工业上常用一种简单的间接检测方法，凝胶含量的检测就是最普遍使用的一种。将交联聚合物的未交联部分或者说是可溶部分用溶剂萃取出来，测量凝胶含量。溶剂萃取后剩下的原样品干燥后就是不溶解的部分，是交联的聚合物网络结构。测量的结果可以用“不可溶部分”的含量（%萃取物）表示。凝胶含量越高，表明聚合物的交联密度越高。该法非常简捷。其不足之处之一是，萃取需要在较高温度下（70C以上）持续12-24小时；另一不足之处在于需要小心处理有机溶剂，需要安装有效的通风系统，火灾和爆炸风险需要得到可靠的控制，使用过的溶剂要得以妥善处理。 |
