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太陽能模組EVA膜介紹 作者：江志宏

說明： 要提升太陽能電池模組的發電效率，以及提供對抗環境氣候變化所引起的耗損保護，確保太陽能模組的使用壽命，其EVA佔了很重要的角色，EVA在常溫下無黏性且據抗黏性，在太陽能電池封裝過程經過一定條件熱壓後，EVA便產生熔融黏接與膠聯固化，屬於熱固化的熱融膠膜，固化後的EVA膠膜變的完全透明，有相當高的透光性，固化後的EVA能承受大氣變化並且具有彈性，將太陽能的cell晶片封包起來，與上層玻璃還有下層TPT，利用真空層壓技術黏為一體(www.kson.com.tw)。

EVA膜的基本功能：

固定太陽能電池及連接電路導線提供Cell絕緣保護

進行光學藕合

提供適度的機械強度

提供熱傳導途徑

EVA主要特性：
1.耐熱、耐低溫、抗濕及耐候性
2.對金屬玻璃及塑膠具良好的接著性
3.柔韌性&彈性
4.高透光性
5.耐衝擊性
6.低溫繞曲性
 

太陽能電池相關材料的熱傳導係數：(在溫度27℃(300'K)的熱傳導係數k值)
說明：EVA為用於組合太陽能電池的接著劑，因其具有強力之接著能力，柔軟性及延伸率，故適合用於接合兩種不同膨脹係數的材料(www.kson.com.tw)。
鋁：229～237 W/(m·K)

鍍膜鋁合金：144 W/(m·K)

矽晶片：80～148 W/(m·K)

玻璃：0.76～1.38 W/(m·K)

EVA：0.35 W/(m·K)

TPT：0.614 W/(m·K)

EVA相關規範：

ASTM D-150：固體電絕緣材料的(恒久電介質)的交流損耗特性和介電常數的測試方法

ASTM E-424：片材的太陽能量傳輸性和反射性(陸地上)的試驗方法

ASTM D-570：塑膠吸水率的試驗方法

ASTM D-638：塑膠拉伸性能測試

ASTM D-871：測試乙酸纖維素的試驗方法

ASTM E-895：水溶液中有機化合物水解率常數測定

ASTM D-1416：合成橡膠的測試方法化學分析

ASTM D-2240：硬度計硬度的標準試驗方法

ASTM D-2990：塑膠的張力壓縮彎曲變形及蠕變破裂的試驗方法

ASTM D-3012：用雙軸旋轉器測定丙烯塑膠的熱氧化穩定性的試驗方法

ASTM E-462：包裝膜的試驗方法

ASTM E-424：簿板材料的太陽能傳播和反射的試驗方法

ASTM F-1249：標準水蒸氣傳輸率的測試方法(EVA吸濕規範)

ASTM F-1282：聚乙烯/鋁/聚乙烯(PE-AL-PE)複合材料

ASTM E-1356：用差示掃描量熱法測定玻璃透過溫度的標準試驗

GB9963：鋼化玻璃

GB531：硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法(www.kson.com.tw)

GB528：硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定

GB2059：銅及銅合金帶材

GB2410：透明塑膠透光率和霧度試驗方法

GB2790：膠粘劑180度剝離強度測定方法

GB2828：抽樣標準

GB3190：變形鋁及鋁合金化學成分

GB3199：鋁及鋁合金加工產品的包裝 標誌 運輸 貯存

GB4957：非磁性金屬基體上非導電覆蓋層厚度測量渦流方法

GB5237：鋁合金建築型材

GB7124：膠粘劑拉伸剪切強度測定方法

GB8014：鋁及鋁合金陽極氧化氧化膜厚度的測量方法

GB14952：鋁及鋁合金陽極氧化陽極氧化膜封孔品質的評定磷鉻酸法

IEC 60664-1：內設備的絕緣配合的低電壓系統-第1部分

IEC 61215：晶矽太陽光電模組測試標準

IEC 61646：薄膜太陽光電模組測試標準

IEC 61730：太陽能電池系統安全鑒定-結構與測試要求

IEC 62321-2008：電子電氣產品測定六種限制物質鉛汞鎘六價鉻多溴聯苯多溴聯苯醚的濃度

JIS K-6854 膠粘劑粘合組件剝離強度的測定第1部分90度剝離

JIS K-7105：塑膠光學特性試驗方法

JIS K-7113：塑膠拉伸性的試驗方法

JIS B-7516：金屬製直尺

EVA外觀檢查：無折痕、無污點、平整、半透明、無污邊、壓花清晰

EVA材料性能參數：

熔融指數：影響EVA的濃化速度

軟化點：影響EVA開始軟化的溫度點

透光率：對於不同的光譜分佈有不同的透過率，這裡主要指的是在AM1.5的光譜分佈下的透過率

密度：膠聯後的密度

比熱：膠聯後的比熱，反應膠聯後的EVA吸收相同熱量的情況下溫度升高數值的大小

熱導率：膠聯後的熱導率，反應膠聯後的EVA的熱導性能

玻璃化溫度：反應EVA的抗低溫性能(www.kson.com.tw)

斷裂張力強度：膠聯後的EVA斷裂張力強度，反映了EVA膠聯後的抗斷裂機械強度

斷裂延長率：膠聯後的EVA斷裂延長率，反映了EVA膠聯後的張力大小

吸水性：直接影響其對電池片Cell的密封性能

膠聯率：EVA的膠聯率直接影響到他的抗滲水性

剝離強度：反應EVA與剝離之間的黏接強度

EVA

可靠度試驗目的：確認EVA的耐候性、透光性、接著力、吸收變形量之能力、以及吸收物理衝撞之能力、壓合過程之破損率..等。

EVA老化試驗設備與項目：恆溫恆濕機(高溫、低溫、高溫高濕)、高低溫箱(溫度循環)、紫外線試驗機(UV)

EVA在高溫高濕下試驗的老化與吸濕狀況

EVA在高溫高濕下試驗的老化與吸濕狀況

EVA老化試驗的待測品樣式：

EVA待測品樣式一(5cm*5cm)：玻璃/ EVA/濕度紙/EVA/玻璃 疊合

 

EVA待測品樣式二：玻璃/ EVA/導通銅片/EVA/玻璃 疊合 說明：透過慶聲科技恆溫恆濕機與導通電阻電量測系統，進行EVA裡面的低電阻量測，透過試驗過程中導通電阻值的變化，判定EVA水氣滲透的情形，並且觀察銅片的氧化腐蝕情形。

EVA經過溫度循環、濕冷凍、濕熱三種試驗後，EVA與Backsheet的特性變化：
(↑：上升、↓：下降)

EVA：	Backsheet：
黃變↑	內層泛黃↑
開裂↑	內層及PET層發生裂紋↑
霧化↑	反射率↓
透明度↓

EVA-UV試驗：
說明：試驗EVA對於承受紫外線(UV)照射之衰減能力，經過長時間的UV照射下，EVA膜會出現褐變、穿透率下降..等問題。

EVA環境試驗項目與試驗條件：(www.kson.com.tw) 濕熱：85℃／RH 85%；1,000 hrs 熱循環：-40℃～85℃；50 cycles 濕冷凍測試：-40℃～85℃／RH 85%；10 times UV：280~385nm/ 1000w/200hrs (不龜裂不變色)
EVA試驗條件(NREL)：(www.kson.com.tw) 高溫試驗：95℃～105℃/1000h 濕熱：85℃/85%R.H./>1000h[1500h] 溫循：-40℃←→85℃/>200Cycles (無氣泡、無龜裂、無脫黏、無變色、無熱漲冷縮) UV老化：0.72W/m2、1000 hrs、60℃(不龜裂、不變色) 戶外：>加州日照6個月

EVA在濕熱試驗(Damp heat test)下的特性變化實例：變色、霧化、褐變、脫層

	EVA褐變
	EVA脫層

高溫高濕對EVA黏合強度的比較：

說明：EVA膜在65℃/85%R.H.與85℃/85%R.H.兩個不同的濕熱條件(www.kson.com.tw)，進行黏合強度的退化比較，發現在65℃/85%R.H.試驗5000小時之後，其退化效益不高，但是EVA在85℃/85%R.H.的試驗環境下，很快失去黏著力，250小時就有很明顯的黏合強度降低情形。

 

EVA-HAST不飽和加壓蒸氣試驗：

目的：由於EVA膜在85℃/85%R.H.需試驗1000小時以上，等於至少需要42天，為了能夠縮短試驗時間加速其試驗速度，需提高環境應力(溫度&濕度&壓力)，在不飽和濕度(85%R.H.)環境下進行加快試驗過程。

試驗條件：110℃/85%R.H./264h

EVA-PCT壓力蒸煮鍋試驗：

目的：EVA的PCT試驗是提高環境應力(溫度&濕度)，使EVA暴露於超過一大氣壓的潤濕蒸汽壓中，用來評定EVA的密封效果與EVA吸濕狀況(www.kson.com.tw)。

試驗條件：121℃/100%R.H.

試驗時間： 80h(COVEME) / 200h(toyal Solar)

 

EVA與CELL黏合拉力試驗：

EVA：3～6Mpa

非EVA材料：15Mpa

EVA補充其他資訊： EVA的吸水性會直接影響其對電池片的密封性能 WVTR < 1×10-6g/m2/day(NREL建議 PV的WVTR) EVA的膠聯度直接影響到他的抗滲水性，建議EVA與cell的膠聯度需大於60%以上 當膠聯度達到60%以上，不再發生熱漲冷縮 EVA的膠聯度直接影響到組件的性能及使用壽命(www.kson.com.tw) 未經改性的EVA內聚強度低，易產生熱漲冷縮導致晶片碎裂 EVA剝離強度：縱向≧20N/cm、橫向≧20N/cm 封裝膜初期透光率不低於90%，30年內部衰退率不低於5% 英文&簡稱 中文 說明 DH(Damp Heat) 濕熱試驗 85ºC/85%RH高溫高濕試驗 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 乙烯醋酸乙烯共聚物 固定太陽能電池及連接電路導線，提供Cell絕緣保護 Insulation Test 絕緣測試 在每一項測試後均需要作測試，因為經過嚴苛的測試後，模組就有可能發生漏電現象 Laminate 層壓機 在真空條件下把多層物質進行壓合 HAST(Highly Accelerated Stress Test) 高度加速壽命試驗 提高環境應力(如：溫度)與工作應力(施加給產品的電壓、負荷.等)，加快試驗過程，縮短產品的壽命試驗時間 Maximum Power Determination 最大功率的測定 在進行各項測試前後，需作最大功率的量測，用以判斷衰減是否超過5%，若測試項目無特別要求則為8% Measurement of Temperature Coefficients 溫度係數的測量 量測出模組的電流、電壓和最大功率，以推斷出溫度係數 PVB(Polyvinyl Butyral) 聚乙烯醇缩丁醛 強韌而富熱可塑性，可用於強調安全性極高的建材之中 PVF 聚氟乙烯薄膜 提供太陽能模組有較佳的抗腐蝕與抗UV性能 RH(Relative Humidity) 相對濕度   Silane 矽烷   TC(Thermal Cycling) 溫度循環 確定EVA於溫度重複變化時，引起的疲勞和熱失效、或其他應力失效 Tedlar 氟化物(氟素)   TPT 聚氟乙烯複合膜 用於太陽能模組背面，作為保護模組背面的封裝材料 THB(Temperature Humidity Bias) 溫濕度+偏壓   Visual Inspection 目視檢查 以目視判定模組內外是否有缺陷，主要執行在各項測驗前及測驗後

⊙技術資料： 薄膜太陽電池相關試驗說明介紹 聚光型太陽能電池 太陽能電池開路測試系統 提供太陽能產業各項相關產品之試驗條件參考 提供太陽能產業之相關技術網址 提供太陽能產業相關國際規範列表 提供太陽能之專有名詞整理及解釋 IEC 61215 太陽能模組可靠度試驗 IEEE 1513 溫度循環試驗&濕冷凍試驗&濕熱試驗 UL1703 平板型太陽能組件安全認證標準 IEC 61646 薄膜太陽光電模組測試標準 IEC61730 太陽能電池系統安全鑒定-結構與測試要求 IEC62108 聚光太陽能接收器和零件之評估標準 太陽能電池可靠度試驗項目比較 太陽能電池試驗常見問題