태양광 산업이 급성장하면서 EVA는 태양광의 핵심 소재로 많은 주목을 받고 있습니다. 소위 EVA는 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체로, VA 함량이 25% - 40% 범위입니다. 본질적으로 핫멜트 접착제입니다. 상온에서 비접착성 및 비점착성이므로 처리하지 않은 상태에서도 비교적 안정적으로 유지되므로 보관 및 운송이 용이합니다. 특정 조건에서 열을 가하면 녹아 가교 결합하고 경화되어 결국 완전히 투명한 물질로 변하는 마법이 일어납니다. 이렇게 경화된 EVA는 유리에 단단히 접착되어 유리의 빛 투과율을 크게 향상시켜 태양광 모듈의 출력 투명도를 향상시키는 데 없어서는 안 될 중요한 역할을 합니다. 두께는 일반적으로 0.4mm에서 0.6mm 사이이며 표면이 평평하고 두께가 균일합니다. 또한 내부에 가교제가 포함되어 있어 150°C의 경화 온도에서 성공적으로 가교할 수 있으며 압출 성형 공정을 통해 안정적인 접착층을 형성할 수 있습니다.
역사적으로 태양광 소재의 초창기에는 연구자들이 다양한 폴리머 조합을 실험했는데, 그 중 EVA가 독특한 특성으로 인해 각광을 받았습니다. 예를 들어, EVA는 초기의 일부 소규모 태양광 프로젝트에 처음 사용되었으며, 성능 최적화는 아직 초기 단계였지만 유리와 같은 소재와 결합하여 빛 투과율을 개선할 수 있는 가능성을 보여주었습니다.
성능 측면에서 분석해 보면 EVA는 여러 가지 뛰어난 특성을 가지고 있습니다. 고무처럼 매우 유연하고 파손되지 않고 어느 정도 구부러질 수 있어 다양한 설치 환경과 외부 충격에도 내부 부품을 보호할 수 있습니다. 또한 외부 물체의 충격이 발생했을 때 에너지를 흡수하고 분산시켜 태양광 모듈에 심각한 손상을 방지할 수 있는 내충격성도 과소평가해서는 안 됩니다. 탄성이 있어 사소한 변형에도 빠르게 회복되어 소재의 안정성을 보장합니다. 광학적 투명성은 태양광 분야에서 중요한 이점으로, 빛 투과율을 극대화하고 광 손실을 줄이며 광전 변환 효율을 향상시킵니다. 저온 환경에서도 우수한 유연성을 유지할 수 있어 태양 에너지 시설 설치의 일부 추운 지역에서 중요한 역할을 합니다. 접착 특성 덕분에 다양한 재료와 접착하여 견고한 모듈 구조를 구축할 수 있습니다. 환경 스트레스 균열 저항성은 바람과 모래 침식, 급격한 온도 변화 등 복잡하고 변화무쌍한 자연 환경에서 균열이 쉽게 나타나 성능에 영향을 미치지 않도록 보장합니다. 내후성은 장시간의 직사광선, 비, 바람, 눈, 기타 혹독한 기후 조건을 견딜 수 있도록 합니다. 내화학성은 일부 화학 물질에 노출되어도 화학 반응이 일어나 성능 저하로 이어지지 않도록 보장합니다. 열 밀봉성은 생산 공정 중 캡슐화 작업을 용이하게 하고 생산 효율성을 향상시킵니다.
EVA의 특성은 용융 지수 MI로 표시되는 분자량과 VA로 표시되는 비닐 아세테이트 함량과 밀접한 관련이 있습니다. MI가 일정하게 유지될 때 VA 함량이 증가하면 EVA에 더 많은 '힘'이 주입되어 탄성, 유연성, 접착력, 호환성 및 투명성이 향상됩니다. 반대로 VA 함량이 감소하면 EVA는 점차 폴리에틸렌의 성능 특성으로 수렴합니다. VA 함량이 결정되면 MI가 감소하면 연화점이 낮아지고 가공성 및 표면 광택이 향상되지만, 분자량이 증가하면 내충격성과 응력 균열이 향상되지만 강도는 감소합니다.
VA 함량 분류 측면에서 볼 때, 함량 범위가 다른 EVA는 용도가 매우 다릅니다. 예를 들어, VA 함량이 5%~15%인 EVA는 경도와 유연성이 상대적으로 높아 작물에 우수한 단열성과 보습성을 제공하면서 어느 정도의 내구성을 제공하기 때문에 농업용 필름, 외부 오염과 가벼운 충격으로부터 제품을 보호하기 위한 포장 필름, 케이블 내부 도체를 효과적으로 절연하고 보호하기 위한 케이블 재킷에 널리 사용됩니다. 케이블 재킷에 사용하면 케이블 내부의 도체를 효과적으로 절연하고 보호할 수 있습니다. VA 함량이 15% ~ 40% 범위 인 경우 유연성과 접착력이 더욱 향상되어 신발 밑창 제조에 자주 사용되어 편안한 발 느낌과 우수한 미끄럼 방지 성능을 제공합니다. 밀봉 스트립 분야에서는 틈새를 단단히 채우고 밀봉 및 방수, 방음 등의 역할을 수행 할 수 있습니다.폼 생산에서 쿠션 성능이 좋은 재료를 만들 수 있으며 여러 재료와의 접착 성능이 우수하기 때문에 다양한 핫멜트 재료로 만들 수 있으며 다양한 핫멜트 재료를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 폼 생산시 쿠션 성능이 좋은 소재를 생산할 수 있으며 여러 소재와의 접착 성능이 우수하기 때문에 산업 생산의 접착 공정에 사용되는 다양한 핫멜트 접착제로도 만들 수 있으며, VA 함량이 40% ~ 70% 인 EVA는 주로 플라스틱 가공용 개질제로 사용되어 인성 증가, 내 충격성 향상 등 다른 플라스틱의 성능을 향상시킬 수있는 플라스틱 가공 용 개질제로 사용됩니다. VA 함량이 70%~95%인 EVA는 에멀젼으로 판매되며 페인트 배합에 사용되어 코팅에 우수한 접착력과 유연성을 제공하고 종이 및 직물 코팅에 사용되어 내수성, 내마모성 및 유연성을 향상시킵니다.
온도는 EVA의 접착력에 중요한 영향을 미치며, 이는 부품의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 용융 상태에서 EVA는 물리적 및 화학적 결합 메커니즘을 통해 결정질 실리콘 태양 전지 웨이퍼, 유리 및 TPT에 결합합니다. 변형되지 않은 EVA는 투명하고 부드러운 외관, 핫멜트 접착력, 낮은 용융 온도 및 우수한 용융 흐름을 가지고 있어 초기 적용에 유리합니다. 그러나 명백한 결함, 열악한 내열성, 고온에서 변형되기 쉽고 연신율이 크고 탄성이 부족하며 응집력이 낮고 크리프 저항성이 낮다는 단점도 있습니다. 이로 인해 칩 조각화의 열팽창 및 수축 현상으로 인해 공정의 실제 사용이 용이하여 접착 박리 및 기타 심각한 문제가 발생하여 의심 할 여지없이 태양 광 모듈의 성능과 수명을 크게 저하시킵니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 화학적 가교법이 등장했습니다. 유기 과산화물 가교제를 EVA에 첨가하고, EVA를 특정 온도로 가열하면 가교제가 분해되어 자유 라디칼을 생성하고, 이 자유 라디칼은 '연결 메신저'와 같아서 EVA 분자의 결합을 촉발하고 점차적으로 3차원 메시 구조를 형성하여 궁극적으로 EVA 접착제 층의 가교 및 경화로 이어집니다. 가교 정도가 60% 이상에 도달하면 EVA는 대기 변화를 더 잘 견딜 수 있고 열팽창 및 수축 현상이 효과적으로 억제됩니다. 그러나 이론적 연구와 많은 실제 경험에 따르면 가교 정도가 높을수록 가교 정도가 높을수록 EVA의 투과율이 향상되지만 부품의 전체 출력 전력도 그에 따라 증가하지만 라미네이팅 공정의 매개 변수를 신중하게 조정 한 후 EVA의 가교 정도는 최대 95 ~ 98 %에이를 수 있지만 이때 생산 공정의 적용에서 균열 위험이 급격히 증가한다는 점에 유의해야 합니다. 반면 가교 정도가 낮은 EVA는 유리 및 백시트와의 박리가 발생하기 쉬우므로 내부 회로 자체의 기계적 특성이 크게 저하됩니다. 현재 많은 시행착오 끝에 제조업체들은 일반적으로 가교 수준 약 85%가 성능과 위험 최소화 사이의 최적의 균형이라는 데 동의하고 있습니다.
EVA는 자외선 차단 측면에서도 독보적인 성능을 자랑합니다. 태양광의 강도는 규칙적인 패턴으로 분포되어 있는데, 0.7nm~280nm의 빛은 지구에 거의 도달하지 않고, 280nm~400nm는 자외선 영역, 400nm~750nm는 가시광선 영역, 750nm~3000nm는 적외선 영역에 분포되어 있습니다. Foster F406과 같은 기존 EVA 제품은 자외선 차단 기능이 낮은 반면, 다른 제조업체에서 생산하는 대부분의 EVA는 360nm~380nm의 자외선 차단 기능을 가지고 있어 EVA 자체에 일정한 자외선 차단 기능이 있음을 나타냅니다. UV 차단은 자외선을 흡수하여 열로 변환하여 방출하는 EVA 내부의 UV 흡수체에 의존하여 과도한 자외선 손상으로부터 태양광 모듈을 보호합니다. 그러나 UV 흡수제의 수명에 대한 상세하고 정확한 데이터가 부족하여 EVA 소재 연구 분야에서는 미스터리로 남아 있습니다. 자외선 흡수제가 고장 나면 자외선에 장시간 노출되어 황변과 같은 특성 변화를 겪을 수 있습니다.
열경화성 핫멜트 접착제인 EVA 필름은 가열 과정에서 가교 반응을 거쳐 열경화성 겔 수지를 형성하기 때문에 가교 반응은 성능 향상의 핵심 부분입니다. 라미네이션 전에 EVA 필름은 선형 고분자 구조를 갖습니다. 가열하면 가교제가 분해되어 반응성 자유 라디칼을 형성하고, 이 자유 라디칼이 EVA 분자 간의 분자 간 반응을 일으켜 점차적으로 분자를 연결하여 그물망 구조를 형성합니다. 이 거미줄 같은 구조는 마치 단단한 '거미줄'과 같아서 EVA의 기계적 특성을 크게 개선하여 견고하고 내구성이 뛰어나며, 내열성이 크게 향상되어 고온에서도 안정적으로 작동하고, 내용매성이 향상되어 화학 용매에 의한 침식이 적으며, 노화 저항성이 개선되어 오랜 기간 동안 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
EVA 필름은 EVA 본체, 가교제 시스템(가교 개시제와 가교제 모두 포함), 중합 차단제, 열 안정제, 광 안정제, 실란 결합제 및 기타 성분을 포함한 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이러한 구성 요소는 서로 시너지 효과를 발휘하여 EVA의 성능을 결정합니다. 예를 들어 가교제는 가열 시 가교 반응을 시작하여 EVA의 메시 구조를 형성하고, 열 안정제는 고온에서 과도한 분해나 변형으로부터 EVA를 보호하며, 광 안정제는 자외선 및 기타 광선에 의한 손상으로부터 EVA를 보호하고, 실란 결합제는 EVA와 다른 소재 간의 결합 강도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
실제로 EVA는 여러 가지 고장이 발생할 수 있습니다. 황변은 가장 일반적인 문제 중 하나로, 주로 두 가지 요인으로 인해 발생합니다. 한편으로는 첨가제 시스템이 서로 반응하여 서로 다른 첨가제 간의 원치 않는 화학 반응인 내부 '화학 반응 근접'과 같은 황변을 유발하여 EVA의 색상과 성능을 변화시키고, 다른 한편으로는 산소와 빛의 조건에서 EVA 분자가 자체 탈아세틸화 반응으로 인해 황변을 유발합니다. 따라서 EVA의 황변 방지 성능을 직접적으로 결정하기 때문에 EVA 포뮬러의 설계가 가장 중요합니다. 기포는 적시에 펌핑하지 못하여 생성되는 EVA 기포의 내부 구성 요소 중 하나이며, 이는 EVA 첨가제 시스템, 다른 재료와 EVA 및 적층 공정의 일치 정도 및 기타 다양한 요인과 밀접한 관련이 있으며, 다른 하나는 생성 된 기포의 적층에서 재료 간의 일치 불량으로, 이는 파트너의 '성격'인 두 '성격'파트너가 함께 강요하는 것과 같습니다. 이는 마치 '양립할 수 없는 성격'을 가진 두 파트너가 강제로 결합한 것과 같아서 필연적으로 모순과 문제가 발생할 수밖에 없습니다. 박리 현상도 때때로 발생하며 백플레인 박리는 자격이없는 가교 정도 또는 백플레인과의 결합 강도 저하로 인한 것일 수 있으며 유리 박리는 실란 커플 링제 문제, 유리 표면이 깨끗하지 않거나 자격이없는 가교 정도 및 기타 이유 일 수 있습니다.
요약하면, 태양광 소재로서 EVA는 태양광 모듈에서 매우 중요한 역할을 하지만 우수한 특성이 많지만 몇 가지 도전과 문제에도 직면해 있습니다. 과학 기술의 지속적인 발전과 심도있는 연구로 인해 향후 EVA의 성능이 더욱 최적화되고 태양 광 분야 및 기타 관련 분야에서의 적용이 더욱 광범위하고 심층적으로 이루어질 것이며 글로벌 에너지 전환과 지속 가능한 발전에 기여할 것으로 믿어집니다. 동시에 EVA 소재에 대한 연구는 전체 재료 과학 분야의 발전을 지속적으로 촉진하여 더 많은 신소재의 탄생과 응용으로 이어질 것입니다.