In der boomenden Fotovoltaikindustrie hat EVA als wichtiges Fotovoltaikmaterial viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Das so genannte EVA ist ein Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat, dessen VA-Gehalt zwischen 25% und 40% liegt. Es handelt sich im Wesentlichen um einen Schmelzklebstoff. Bei Raumtemperatur ist er nicht klebend und antiadhäsiv, wodurch er im unbehandelten Zustand relativ stabil bleibt und sich leicht lagern und transportieren lässt. Wenn es unter bestimmten Bedingungen heiß gepresst wird, geschieht das Wunder: Es schmilzt, vernetzt und härtet aus und verwandelt sich schließlich in eine völlig transparente Substanz. Dieses ausgehärtete EVA ist fest mit dem Glas verbunden, was die Lichtdurchlässigkeit des Glases erheblich verbessert und somit eine unverzichtbare Rolle bei der Verbesserung der Leistungstransparenz von Solarmodulen spielt. Seine Dicke liegt in der Regel zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, mit einer flachen Oberfläche und gleichmäßiger Dicke. Es enthält außerdem ein Vernetzungsmittel, das bei einer Aushärtungstemperatur von 150°C erfolgreich vernetzt werden kann, und durch den Extrusionsformprozess kann eine stabile Klebeschicht gebildet werden.
In den Anfängen der Photovoltaik experimentierten die Forscher mit verschiedenen Kombinationen von Polymeren, wobei EVA aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in den Vordergrund rückte. So wurde EVA erstmals in einigen der ersten kleinen Solarprojekte eingesetzt, und obwohl die Optimierung seiner Leistung noch in den Kinderschuhen steckte, zeigte es bereits das Potenzial zur Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit in Kombination mit Materialien wie Glas.
Unter Leistungsgesichtspunkten hat EVA eine Reihe von herausragenden Eigenschaften. Es ist extrem flexibel, genau wie Gummi, und kann sich bis zu einem gewissen Grad biegen, ohne zu brechen, was es ermöglicht, die internen Komponenten in verschiedenen Installationsumgebungen und angesichts externer Stöße zu schützen. Auch seine Stoßfestigkeit ist nicht zu unterschätzen: Bei einem Aufprall von außen kann die Energie absorbiert und abgeleitet werden, um schwere Schäden am Solarmodul zu vermeiden. Dank seiner Elastizität erholt es sich schnell von kleinen Verformungen und gewährleistet so die Stabilität des Materials. Die optische Transparenz ist ein wichtiger Vorteil im Bereich der Photovoltaik, denn sie ermöglicht eine maximale Lichtdurchlässigkeit, verringert den Lichtverlust und verbessert die photoelektrische Umwandlungseffizienz. Auch bei niedrigen Temperaturen bleibt es flexibel, was für einige kalte Bereiche bei der Installation von Solarenergieanlagen wichtig ist. Dank seiner Klebeeigenschaften kann es mit einer Vielzahl von Materialien verbunden werden, um eine solide Modulstruktur aufzubauen. Die Beständigkeit gegen Spannungsrisse stellt sicher, dass in komplexen und sich verändernden natürlichen Umgebungen, wie Wind- und Sanderosion und drastischen Temperaturschwankungen, nicht so leicht Risse entstehen und die Leistung beeinträchtigen. Die Witterungsbeständigkeit ermöglicht es, lange Zeiträume mit direkter Sonneneinstrahlung, Regen, Wind und Schnee sowie andere raue klimatische Bedingungen zu überstehen. Chemische Beständigkeit gewährleistet, dass bei Kontakt mit bestimmten chemischen Substanzen keine chemische Reaktion auftritt, die zu einer Beeinträchtigung der Leistung führt. Die Heißsiegelfähigkeit erleichtert die Verkapselungsvorgänge während des Produktionsprozesses und verbessert die Produktionseffizienz.
Die Eigenschaften von EVA stehen in engem Zusammenhang mit dem Molekulargewicht, gekennzeichnet durch den Schmelzindex MI, und dem Vinylacetatgehalt, ausgedrückt als VA. Wenn der MI konstant bleibt, wirkt eine Erhöhung des VA-Gehalts wie eine Injektion von mehr "Schwung" in das EVA, was zu einer verbesserten Elastizität, Flexibilität, Haftung, Kompatibilität und Transparenz führt. Umgekehrt nähert sich das EVA bei abnehmendem VA-Gehalt allmählich den Leistungsmerkmalen von Polyethylen an. Wenn der VA-Gehalt bestimmt wird, führt eine Verringerung des MI zu einem niedrigeren Erweichungspunkt, einer besseren Verarbeitbarkeit und einem höheren Oberflächenglanz, aber zu einer geringeren Festigkeit, obwohl eine Erhöhung des Molekulargewichts die Schlagzähigkeit und Spannungsrissbildung verbessert.
Was die Klassifizierung des VA-Gehalts anbelangt, so haben EVAs in verschiedenen Gehaltsbereichen sehr unterschiedliche Anwendungen. So wird EVA mit einem VA-Gehalt von 5% bis 15% wegen seiner relativ hohen Härte und Flexibilität häufig für landwirtschaftliche Folien verwendet, die den Pflanzen eine gute Isolierung und Feuchtigkeitsspeicherung bieten und gleichzeitig ein gewisses Maß an Haltbarkeit aufweisen; für Verpackungsfolien zum Schutz von Produkten vor Verunreinigungen von außen und leichten Stößen; und für Kabelummantelungen zur wirksamen Isolierung und zum Schutz der Innenleiter von Kabeln. Bei der Verwendung in Kabelummantelungen kann es die Leiter im Inneren des Kabels wirksam isolieren und schützen. Wenn der VA-Gehalt im Bereich von 15% bis 40% liegt, werden seine Flexibilität und Adhäsion weiter verbessert, so dass es häufig bei der Herstellung von Schuhsohlen verwendet wird, die ein angenehmes Fußgefühl und eine gute Rutschfestigkeit bieten; im Bereich der Dichtungsstreifen kann es die Lücken dicht ausfüllen und die Rolle der Abdichtung und Wasserfestigkeit, der Schalldämmung usw. spielen.Bei der Herstellung von Schaumstoff können Materialien mit guten Dämpfungseigenschaften hergestellt werden, und aufgrund seiner guten Bindungseigenschaften mit einer Reihe von Materialien kann es auch zu einer Vielzahl von Schmelzklebstoffen verarbeitet werden, die zur Herstellung einer Vielzahl von Schmelzklebstoffen verwendet werden können. Bei der Herstellung von Schaumstoffen kann es Materialien mit guten Dämpfungseigenschaften produzieren, und aufgrund seiner guten Bindungseigenschaften mit vielen Materialien kann es auch zu einer Vielzahl von Schmelzklebstoffen verarbeitet werden, die im Klebeprozess in der industriellen Produktion verwendet werden, während EVA mit einem VA-Gehalt von 40% bis 70% hauptsächlich als Modifikator für die Kunststoffverarbeitung verwendet wird, der die Leistung anderer Kunststoffe verbessern kann, wie z. B. die Erhöhung der Zähigkeit, die Verbesserung der Schlagzähigkeit, und so weiter. EVA mit einem VA-Gehalt von 70% bis 95% wird in Form von Emulsionen verkauft und bei der Formulierung von Farben verwendet, um eine gute Haftung und Flexibilität für Beschichtungen zu erzielen, und bei der Verwendung in Papier- und Gewebebeschichtungen, um deren Wasserbeständigkeit, Abriebfestigkeit und Flexibilität zu verbessern.
Die Temperatur hat einen entscheidenden Einfluss auf die Haftung von EVA, was sich wiederum direkt auf die Leistung und Lebensdauer des Teils auswirkt. Im geschmolzenen Zustand verbindet sich EVA mit kristallinen Silizium-Solarzellen-Wafern, Glas und TPT sowohl durch physikalische als auch chemische Bindungsmechanismen. Unmodifiziertes EVA hat ein transparentes, weiches Aussehen, Heißschmelzhaftung, niedrige Schmelztemperaturen und einen guten Schmelzfluss, was es für erste Anwendungen vorteilhaft macht. Allerdings weist es auch offensichtliche Mängel auf: schlechte Hitzebeständigkeit, leichte Verformbarkeit bei hohen Temperaturen, große Dehnung und mangelnde Elastizität, geringe Kohäsionsfestigkeit, schlechte Kriechfestigkeit. Dies führt in der tatsächlichen Nutzung des Prozesses, einfach durch thermische Expansion und Kontraktion Phänomen des Chips Fragmentierung, die wiederum führte zu Klebstoff Delamination und andere schwerwiegende Probleme, die zweifellos stark reduzieren die Leistung und Lebensdauer von Solarmodulen.
Um diese Probleme zu lösen, wurde die chemische Vernetzungsmethode entwickelt. Wenn EVA auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, zersetzt sich das Vernetzungsmittel und erzeugt freie Radikale. Diese freien Radikale sind wie ein "Verbindungsbote", der die Kombination der EVA-Moleküle auslöst und allmählich eine dreidimensionale Netzstruktur bildet, die schließlich zur Vernetzung der EVA-Klebeschicht und zur Aushärtung führt. Wenn der Vernetzungsgrad mehr als 60 Prozent erreicht, ist EVA besser in der Lage, atmosphärischen Veränderungen zu widerstehen, und das Phänomen der thermischen Ausdehnung und Kontraktion wird wirksam eingedämmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Vernetzungsgrad nicht umso besser ist, je höher er ist. Theoretische Studien und viele praktische Erfahrungen zeigen, dass mit einem höheren Vernetzungsgrad zwar die Transmission von EVA verbessert wird, aber auch die Gesamtleistung des Bauteils entsprechend erhöht wird; nach sorgfältiger Anpassung der Parameter des Laminierungsprozesses kann der Vernetzungsgrad des EVA ein Maximum von 95 - 98 Prozent erreichen, aber zu diesem Zeitpunkt wird bei der Anwendung des Herstellungsprozesses das Risiko der Rissbildung stark erhöht. Andererseits neigt EVA mit einem niedrigen Vernetzungsgrad zur Delaminierung mit Glas und Backsheets, was zu einer erheblichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der internen Schaltkreise selbst führt. Nach vielen Versuchen und Irrtümern sind sich die Hersteller derzeit allgemein einig, dass ein Vernetzungsgrad von etwa 85% das optimale Gleichgewicht zwischen Leistung und Risikominimierung darstellt.
EVA hat auch eine einzigartige Leistung in Bezug auf die UV-Abschirmung. Die Intensität des Sonnenlichts ist in einem regelmäßigen Muster verteilt, wobei 0,7 nm - 280 nm Licht die Erde kaum erreicht, 280 nm - 400 nm im UV-Bereich, 400 nm - 750 nm im sichtbaren Bereich und 750 nm - 3000 nm im Infrarotbereich. Bestehende EVA-Produkte, wie z. B. Foster F406, haben einen niedrigen UV-Cut-Off, während die meisten EVAs anderer Hersteller einen UV-Cut-Off von 360nm - 380nm haben, was darauf hindeutet, dass EVA selbst eine gewisse UV-Cut-Off-Fähigkeit hat. Der UV-Cut-Off beruht auf den UV-Absorbern im EVA, die das UV-Licht absorbieren und in Wärme umwandeln, die dann abgegeben wird, um das Solarmodul vor übermäßigen UV-Schäden zu schützen. Es fehlt jedoch an detaillierten und genauen Daten über die Lebensdauer der UV-Absorber, was in der EVA-Materialforschung zu einem Rätsel geworden ist. Sobald der UV-Absorber versagt, können sich die Eigenschaften von EVA aufgrund der längeren Einwirkung von UV-Licht verändern, z. B. vergilben.
Die Vernetzungsreaktion von EVA ist ein wesentlicher Bestandteil der Leistungsverbesserung, da die EVA-Folie als wärmehärtender Schmelzklebstoff während des Erhitzungsprozesses eine Vernetzungsreaktion durchläuft, bei der ein wärmehärtendes Gelharz entsteht. Vor der Laminierung hat die EVA-Folie eine lineare makromolekulare Struktur. Beim Erhitzen zerfällt das Vernetzungsmittel und bildet reaktive freie Radikale, die intermolekulare Reaktionen zwischen den EVA-Molekülen auslösen und die Moleküle allmählich zu einer Netzstruktur verbinden. Diese netzartige Struktur ist wie ein festes "Spinnennetz", was die mechanischen Eigenschaften von EVA erheblich verbessert und es robuster und haltbarer macht; die Hitzebeständigkeit wurde erheblich verbessert, so dass es bei höheren Temperaturen stabil arbeiten kann; die Lösemittelbeständigkeit wurde verbessert, so dass es weniger anfällig für die Erosion durch chemische Lösemittel ist; und die Alterungsbeständigkeit wurde verbessert, so dass es über lange Zeiträume hinweg verwendet werden kann und Die Alterungsbeständigkeit wurde ebenfalls verbessert, so dass die Leistung über lange Zeiträume hinweg stabil bleibt.
EVA-Folien bestehen aus einer Reihe von Komponenten, darunter der EVA-Körper, das Vernetzungssystem (das sowohl den Vernetzungsinitiator als auch das Vernetzungsmittel umfasst), der Polymerisationsblocker, der Hitzestabilisator, der Lichtstabilisator, das Silan-Kopplungsmittel und andere Komponenten. Diese Bestandteile wirken synergetisch zusammen und bestimmen die Leistung des EVA. So ist beispielsweise das Vernetzungsmittel für die Einleitung der Vernetzungsreaktion beim Erhitzen verantwortlich, wodurch die Netzstruktur des EVA aufgebaut wird; der Hitzestabilisator schützt das EVA vor übermäßiger Zersetzung oder Verformung bei hohen Temperaturen; der Lichtstabilisator trägt dazu bei, das EVA vor Schäden durch ultraviolette und andere Lichtstrahlen zu schützen; und das Silankopplungsmittel spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Festigkeit der Verbindung zwischen EVA und anderen Materialien.
In der Praxis kommt es bei EVA zu einer Reihe von Fehlern. Die Vergilbung ist eines der häufigsten Probleme, das hauptsächlich durch zwei Faktoren verursacht wird. Einerseits reagiert das Additivsystem miteinander, um die Vergilbung auszulösen, was einer internen "chemischen Reaktion" gleichkommt, einer unerwünschten chemischen Reaktion zwischen verschiedenen Additiven, wodurch sich die Farbe und die Leistung von EVA verändern; andererseits ist das EVA-Molekül Sauerstoff und Licht ausgesetzt, und seine eigene Deacetylierungsreaktion führt zur Vergilbung. Daher ist das Design von EVA-Formulierungen von größter Bedeutung, da es direkt die Anti-Vergilbungsleistung von EVA bestimmt. Blasen sollten nicht ignoriert werden, eine der internen Komponenten der EVA-Blasen durch das Scheitern zu pumpen in einer fristgerechten Art und Weise, die in engem Zusammenhang mit der EVA-Additiv-System, der Grad der Übereinstimmung von anderen Materialien und EVA und Laminierung und eine Vielzahl von anderen Faktoren, die andere ist eine schlechte Übereinstimmung zwischen den Materialien in der Laminierung der Blasen erzeugt, das ist genau wie zwei "Persönlichkeit" Partner gezwungen, die die "Persönlichkeit" der Partner ist. Das ist wie zwei Partner mit "unvereinbaren Persönlichkeiten", die zwangsweise zusammengebracht werden, was unweigerlich zu Widersprüchen und Problemen führen wird. Das Phänomen der Delaminierung tritt auch von Zeit zu Zeit auf, und die Delaminierung der Rückwand kann auf einen unzureichenden Vernetzungsgrad oder eine schlechte Verbundfestigkeit mit der Rückwand zurückzuführen sein; und die Delaminierung des Glases kann auf Probleme mit dem Silan-Kopplungsmittel, eine nicht saubere Glasoberfläche oder einen unzureichenden Vernetzungsgrad und andere Gründe zurückzuführen sein.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EVA als photovoltaisches Material eine äußerst wichtige Rolle in Solarmodulen spielt, obwohl es viele hervorragende Eigenschaften hat, aber auch mit einigen Herausforderungen und Problemen konfrontiert ist. Mit den kontinuierlichen Fortschritten in Wissenschaft und Technik und eingehender Forschung wird die Leistung von EVA in Zukunft weiter optimiert und seine Anwendung im Bereich der Photovoltaik sowie in anderen verwandten Bereichen wird umfassender und tiefgreifender sein und zur globalen Energiewende und nachhaltigen Entwicklung beitragen. Gleichzeitig wird die Forschung zu EVA-Materialien die Entwicklung des gesamten Bereichs der Materialwissenschaft weiter vorantreiben und zur Entstehung und Anwendung weiterer neuer Materialien führen.