一文读懂光伏用胶
信息来源：奇点新材料(本文由“ZPVA光伏新材料”整理后发布，转载请注明出处)
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北京国化新材料技术研究院联合长三角太阳能光伏技术创新中心、中关村光伏产业联盟、中国有色金属工业协会硅业分会、中欧光伏双碳领跑倡议组织、硅产业绿色发展联盟等单位拟于2024年6月11-12日在上海举办“2024光伏新材料产业技术交流会暨硅泥绿色循环技术交流会”（点击链接查看会议详情）
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光伏胶是利用空气中的水分在室温固化，为太阳能光伏组件外框和接线盒应用提供优异的粘接和密封性能。在制造和组装光伏组件时，需要选择具有高透光性、耐候性、高粘附性等优良性能的粘胶剂，以确保光伏组件的质量和长期稳定性。
光伏胶的种类
在光伏组件中，胶粘剂有很多层，且品种上有差别。应用领域包括电池片和玻璃之间、层压件与边框之间、电池片与背板之间、接线盒与背板之间、接线盒的灌封等等。光伏胶粘剂主要以有机硅胶为主，聚氨酯胶、环氧树脂胶为辅，也用到少量其他的胶粘剂。
有机硅胶主要用于光伏组件的封装，光伏组件在生产过程所使用的硅胶为光伏专用有机硅胶，需要用硅胶对层压组件进行密封，对接线盒进行粘接。光伏组件用有机硅胶在生产时有两种功能，一部分用作组件封装材料，与铝边框粘结，将组件封装起来，起到封装、缓冲、绝缘等作用；另一部分用作粘结接线盒。
有机硅胶产品的基本结构单元是由硅-氧链节构成 的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连，具有低温弹性好，热稳定性优秀、电绝缘性能优秀、耐高低温、抗氧化、耐辐射、无腐蚀等诸多优点，非常适合用于光伏组件的封装。有机硅胶有很多种，大体分为硅橡胶、硅树脂、硅油三大类。其中硅橡胶是应用最广泛的一种。
光伏胶的制造过程
光伏胶的制造过程涉及多个步骤，具体如下：
原材料准备：以EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）光伏胶膜为例，所需原材料包括EVA树脂、交联剂、硅烷偶联剂以及其他改性剂等；
搅拌与混合：这些材料在混合器中进行均匀搅拌，之后将混合料放置在密闭容器中静置一段时间，以确保材料充分融合；
流延挤出：抽取的混合料放在胶膜生产线上，通过流延挤出成熔融态的胶膜。这一步骤需要确保胶膜的厚度和均匀性满足标准要求；
冷却与收卷：熔融态胶膜通过多个冷却辊进行冷却，然后进行切边并收成卷状。这样制成的胶膜在常温下无粘性，便于后续操作处理；
层压封装：在实际的光伏组件制作过程中，将制成的EVA胶膜置于电池片与玻璃或其他基材之间，并在层压机加热至一定温度使EVA处于熔融状态，从而实现粘接作用。
光伏胶的应用
层压件与边框的粘接和密封
光伏板边框与层压件的装配需要紧密、牢固连接，层压件与边框通过胶粘剂实现连续且高强度连接，使太阳能组件的承载能力和整体刚性大大提高，并且应力分布更均匀，这就要求固化后的胶层具有良好的弹性与耐形变能力，以适应太阳电池组件使用中的热变形和外力变形。
电池片与玻璃、背板的封装
光伏组件玻璃、电池片、背板材料需要通过胶粘剂进行封装，由于使用部位的特殊性，要求胶粘剂需要具备良好的电绝缘性能、优异的透光率、耐紫外线辐射、不黄变、有弹性，使电池片在热变形及外力冲击下不会破裂、损坏。
接线盒的粘接
太阳能组件封装完成以后，需要通过胶粘剂把接线盒与光伏背板粘接在一起，要求胶粘剂对各种背板、接线盒等多种材质具有优异的粘接能力，由于长期暴露在空气中，还需要具备良好的耐候、耐老化、耐腐蚀、耐辐射等性能，确保接线盒在环境影响下依然能够牢固固定在背板上。
接线盒的灌封
光伏接线盒内部元器件的绝缘性能要求很高，太阳电池组件在异常工作条件下会有大量电流通过旁路二极管并使其发热，为提高接线盒的散热性能及绝缘性能需要使用灌封胶灌封，除此之外，还可以提高接线盒内部的整体性，达到防潮减震的作用。
光伏胶的选择
此外，对于特定应用如接线盒的灌封，可能会使用双组分硅胶。这种材料由A胶（主聚合物+导热、阻燃材料）和B胶（交联剂+催化剂）组成，两者按一定比例混合后固化，以实现良好的密封性和保护作用。不同类型的光伏胶可能有不同的生产工艺和原料。
选择适合特定应用的光伏胶，应考虑以下几个关键因素：
透光性：光伏胶需要具备高透光性，以确保尽可能多的光线能够穿过胶层到达电池片，这样可以提高光伏组件的发电效率；
耐候性：由于光伏组件通常在户外使用，长期暴露在各种气候条件下，因此光伏胶必须具有良好的耐候性，包括抗紫外线、抗高温和低温、抗湿度变化等，以保持长期的粘附性和密封性；
粘附性：光伏胶应具有高粘附性，能够牢固地粘接各种材料，如玻璃、背板、EVA薄膜等，确保组件的结构稳定性和耐用性；
密封性：光伏组件中的一些部分，如层压件与边框之间、接线盒与背板之间等，需要密封以防止水分和气体进入，从而保持其长期的性能和稳定性。光伏胶应能形成有效的密封层，防止环境因素对组件造成损害；
抗PID性能：光伏胶膜应具备抗电位诱导降解（PID）的能力，这是通过添加特定的电荷消散剂来实现的，以保护电池片不受电荷积累的影响，维持组件的性能和功率稳定性；
兼容性：光伏胶应与组件中使用的其他材料兼容，不应对电池片或其他组成部分产生腐蚀或不良反应；
可加工性：光伏胶应易于加工和应用，例如在层压过程中能够顺利地涂布和固化，以适应生产过程的需要；
环保性：考虑到环境保护的需求，选择光伏胶时应考虑其环保性能，如是否含有有害物质，以及是否可回收利用等；
成本效益：在满足所有技术要求的同时，还需要考虑光伏胶的成本效益，以确保整体生产成本在可控范围内。
光伏胶的主要作用
粘胶剂在光伏组件中的主要作用有：
粘接作用：光伏组件中的各个组成部分，如电池片、EVA 薄膜、玻璃、背板等，需要粘接在一起。粘胶剂作为一种重要的辅助材料，可以有效地将这些材料粘接在一起， 形成一个稳定、牢固的结构；
密封作用：光伏组件中的一些部分，如电池片与 EVA 薄膜之间、层压件与边框之间、接线盒与背板之间等，需要密封以防止水分和气体进入，从而保持其长期的性能和稳定性。粘胶剂可以形成一层密封膜，起到防潮、防水、防尘等作用；
灌封作用：在一些情况下，为了保护光伏组件中的一些敏感部件，如接线盒内部的导线等，需要使用粘胶剂进行灌封。这样可以有效地保护这些部件不受外界环境的影响， 从而延长光伏组件的使用寿命；
提高效率：光伏组件的效率不仅仅取决于电池片的质量和性能，还与整个组件的结构和设计有关。粘胶剂的选择和使用可以影响整个组件的透光性、密封性和稳定性等， 从而提高光伏组件的效率。
密封胶常见问题及解决方案
常见问题1：爆胶
原因：主要出现在大桶胶的施工中，—般是由于出胶压力不稳定造成。
解决方案：可以使用更稳定的气源、匹配良好的压盘帮助解决该问题。
常见问题2：气泡
原因：—般是施胶量不够或打胶不均匀导致气体被封在边框里导致。
解决方案：施胶量大于层压板与边框配合后间隙所需的填充量并注意均匀打胶进而解决气泡问题。
常见问题3：固化慢
原因：有机硅密封胶一般是靠吸收空气中的湿气进行固化，固化速度除与配方有很大关系之外，主要与施胶环境的温湿度关系较大。
解决方案：可以通过改善调节环境内的温湿度予以改善。
灌封胶常见问题及解决方案
常见问题1：固化不—致
原因：一般是A、B胶混合不均匀所致。
解决方案：使用前将A、B胶充分混合均匀、适当调节A、B组分的出胶压力、如果固化慢，也可以微调A、B组分的配比。
常见问题2：固化后胶体内部气孔多
原因：一般为胶体自排泡性较差，或混合方式有误导致气泡产生。
解决方案：在混合A、B时，一定要采用正确的方法，避免多余气泡产生；若是自排泡差的胶，可以适当降低A组分粘度、增加胶体流动性，使用相应设施进行排泡，从施工角度杜绝气泡。
常见问题3：旁路二极管损坏
原因：接线盒工作时产生温度过高，且使用灌封胶导热不良，造成内部过热导致。
解决方案：选择导热、阻燃性能优异且可以进行返修的灌封胶，以提高接线盒的散热性能及后续维护便利。
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