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EVA高温高湿老化试验

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-10-28 08:27:00

摘 要:本文分别研究了在紫外、湿热两种老化测试下,不同交联度的EVA样品的力学性能变化情况。主要包括:EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与钢化玻璃/背板的剥离强度等测试。测试结果表明:EVA的交联度对其抗湿热老化、抗紫外老化性能有明显的影响。总的来说:交联度越高其抗湿热老化性能越强,但随着交联度的增大,EVA的紫外老化性能会先增强后降低。并发现EVA的交联度也会随着材料的老化发生一定变化。

 

  关键词:紫外老化、湿热老化、高温老化箱、拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度、耐候性。

 

  前言

 

  EVA(乙酸和醋酸乙烯酯的共聚物)是目前光伏组件封装工艺中最常用的封装材料,主要是通过在EVA基料中添加紫外吸收剂、紫外稳定剂、抗氧化剂和交联剂等各种不同的添加剂制作而成。EVA在固化过程中会发生交联反应,形成一种三维网状结构,使其各方面性能都得到大幅提高,对太阳能电池起到很好的密封和保护作用,是目前光伏组件的主要封装材料。

 

  在光伏组件户外使用过程中,长期暴露在光、热、氧、水等复杂的环境条件下,EVA要承受长期的户外自然条件的影响,必然会出现不同程度的老化,从而导致光伏组件的封装性能降低。紫外辐照和双85湿热老化是两种有效模拟组件在户外使用过程中的老化衰减的实验,因此本文根据以上两种老化测试,来分析不同交联度的EVA对组件老化性能的影响。

紫外老化试验:按照IEC61215中“紫外预处理试验”的程序和要求,使测试样品经受波长在280nm400nm范围的紫外辐射为15kWh/m2(其中波长为280nm320nm的紫外辐照为5kWh/m2),同时设定紫外老化试验箱内温度为60±5℃。

高温老化试验箱 

  高温高湿老化试验:按照IEC61215中“湿-热试验”的程序和要求,将测试样品放入高温高湿试验箱内,设定湿热老化参数(T=85℃,RH%=85%RH),使样品经受1000h的高温高湿老化。

 

  本试实验选取国内某知名厂家的EVA胶膜,采用“高温布/EVA/EVA/高温布”层叠方式制作EVA测试样品,采用“玻璃/EVA/EVA/背板”层叠方式压制组件样品。对制备好的试验样品分别进行交联度和力学性能的测试;选取不同交联度的样品,分别进行紫外辐照老化和高温高湿老化,对老化后的样品进行交联度测试和力学性能测试。最后将两种老化模式前后的测试结果进行对比分析。

本节实验中用到的试验设备为QUV耐候老化箱,测试条件按照IEC61215-2005中光伏组件紫外预处理实验标准执行。紫外老化箱辐照强度为100W/m2,试验箱中设定温度为60℃,当样品接受的累积辐照量达到15kWh/m2后,取出样品进行交联度和力学性能测试

另外,我们发现:交联度低的样品在紫外辐照后,EVA的断裂伸长率、EVA与玻璃的剥离强度比初始值高。这可能是由于EVA内含有紫外交联剂,在紫外光的辐照下继续交联,使其力学性能得到进一步提高;而交联度高的EVA(交联度>85%)由于占据主体地位的聚乙烯绝大部分已完成交联,即使有紫外交联剂和紫外光的协同作用,其交联度也很难得到提高,只会随着光降解反应的进行而缓慢降低。

 

  EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与玻璃/背板的剥离强度在紫外照射前后会出现了不同程度的下降,特别是当EVA的交联度超过80%以后,EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与玻璃/背板的剥离强度下降幅度尤为明显。这主要是一方面由于交联度过高导致胶膜变脆、变硬,EVA在抵抗外力作用时不具备良好的弹性伸展能力,自身力学性能会有所下降;另一方面外界紫外辐照的进行,使得EVA发生光降解反应,三维网状结构发生了链断,物理粘结点变少,所以导致EVA的拉伸强度、断裂伸长率的在紫外辐照来华后均出现了不同程度的降低,EVA与玻璃/背板的剥离强度亦有明显下降。

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