摘要：本文敘述了膠粘劑在太陽電池組件制造中的應用，著重介紹太陽電池組件用膠應具備的性能，并探討太陽電池組件制造中涉及粘接和密封的需求及當前國際標準對太陽電池組件有關膠粘劑要求的解讀。

關鍵詞：膠粘劑　　太陽電池組件　　粘接　　密封

近年來，世界性的資源緊缺以及因使用石化燃料而產生的日益嚴重的生態破壞、環境污染，迫使人類加大探索清潔能源和可再生能源的力度。發達國家紛紛關注光伏太陽能，相繼實施“陽光計劃”。世界太陽電池組件產業的高速增長，位于世界發電市場增長率的首位。

隨著太陽電池組件的迅速發展，其技術的不斷革新，產品逐步向美觀、時尚化、高可靠性、高性能方向發展，使用膠粘劑的粘接技術實現電池片封裝、邊框粘接密封、接線盒與背板粘接、接線盒灌封、匯流條背板切口密封已經成為發展趨勢，也被越來越多的制造廠家所采用，應用膠粘劑所取得的技術經濟效益引起了太陽電池組件行業的極大重視和關注。

硅橡膠密封劑使用方便，粘接強度高，密封性能好，粘接材料范圍廣，電絕緣性能好，優良的耐候性，廣泛用于太陽電池組件的粘接與密封。EVA 系列膠粘劑具有優異的透光性能，普遍用于太陽電池片與玻璃和背板的封裝。

一、太陽電池組件用膠粘劑應具備的性能

1． 粘接性能

膠粘劑的主要功能是將被粘接材料連接在一起。太陽電池片通過EVA和背板及玻璃層壓后，需要用膠粘劑將其和鋁合金邊框粘接，粘接組件需要承受自重、風載、積雪、冰雹等機械載荷，因此膠粘劑應具備足夠的粘接強度，以滿足太陽電池組件承受機械載荷的要求。粘接組件內的應力傳遞與傳統的機械連接方式相比，應力分布更均勻，而且粘接的組件結構比機械連接（鉚接、焊接、用膠條過盈連接和螺栓連接等方式）強度高、成本低、質量輕。太陽電池片、玻璃、背板等薄壁易變形或易碎件通過粘接復合后可充分發揮各部件的全部強度。

2．光學性能

未經保護的太陽電池片置于自然環境當中會影響其穩定性、可靠性和使用壽命，必須加以封裝與外界環境隔絕才能保證其長期穩定發電，用于太陽電池片封裝的膠粘劑應當是具有高透光性能，此外封裝用膠粘劑的折射率也應和玻璃、太陽電池片相匹配，保證光的吸收效率。在太陽電池組件封裝工藝中普遍采用EVA材料，其光學性能能夠滿足當前的封裝工藝要求。

3．密封性能 

密封實際上是防止產生破壞作用的液體和氣體的滲入。在太陽電池組件裝配工藝過程中對膠粘劑的密封性要求是極其嚴格的，膠粘劑本身必須具備無氣孔汽泡，而且固化后的膠粘劑在結構上應當是連續、均質且致密的，具有阻隔介質透過的性能。膠粘劑對材料的粘接界面性能對防止液體和氣體的滲透起到阻止作用，對密封可靠性也有直接影響。膠粘劑的密封性能是影響組件可靠性和穩定性的一個極其關鍵指標。

4．對不同質材料的粘接性能　　

太陽電池組件制造的主要材料如玻璃、鋁合金邊框、背板和接線盒，由于供貨廠商不同，因而其表面狀態和材質都有很大差別，各種品牌的膠粘劑的實際粘接效果也有很大的差異性，根據我們幾年來積累的實驗數據和經驗，任何一種材料的改變都要作充分的粘接試驗，以驗證結果的適用性和符合性。

5．變形能力

太陽電池組件在使用過程中，因風載、積雪、冰雹等外力載荷和溫度變化會使部件之間產生一定變形和相對位移，因此膠粘劑應當具有良好的吸收變形的能力，來調節被粘接物的受外力變形能力，防止太陽電池組件在使用環境中造成損壞。如果太陽電池組件在交變溫度中使用，膠粘劑可在不同材料間進行微量伸縮或變形，通過微量伸縮或變形的過程可有效調節不同質材料間的熱膨脹差異，從而達到牢固粘接成一體之目的。

6．耐老化性能

太陽電池組件生產廠家及客戶對太陽電池組件壽命要求年限有很大差別，通常來講壽命要求達到25年。粘接部位在漫長的使用過程中，受到光、熱、水、氧（臭氧）以及鹽類和微生物的作用性能會逐漸下降，這一過程就是所謂的老化。太陽電池組件裝配用到的膠粘劑經過老化過程后其物理、機械、電氣和光學性能必須在一定的指標之上，才能保證太陽電池組件在承諾的壽命期限內穩定、可靠、安全地工作。

7．相容性能

太陽電池組件裝配用到的各種膠粘劑應具備良好的相容性，即膠粘劑在固化過程中或固化后與太陽電池組件上的所有材料都不能發生不良反應，如膠體變黃、EVA變黃、接線端子腐蝕等負面反應。

8．電氣絕緣性能

電氣絕緣性能是太陽電池組件內帶電元器件使用的膠粘劑的一個重要指標，特別是并入電網發電的太陽電池組件，膠粘劑的絕緣性能已成為關系到人身安全的一個重要問題，這一性能通常用體積電阻率和擊穿電壓來衡量。

二、膠粘劑在太陽電池組件制造過程中的應用

1．層壓件與邊框的粘接和密封

邊框和層壓好的層壓件的裝配要求是緊密配合，并且連接牢固。邊框與層壓件之間要有很好的密封性，雖然是緊密配合但要求不損傷玻璃。用壓裝密封條裝配，其優點是裝配簡便快捷，但其粘接強度不高。依靠膠條的彈性變形填充密封間隙內微觀高低不平缺陷，因膠條變形能力有限，特別是微小缺陷不能完全填充，導致密封的可靠性不高。用膠粘劑裝配的優勢有如下幾點：液態膠粘劑充分填充密封間隙，表面的微觀高低不平缺陷可以得到很好的填充，固化后形成彈性膠層，密封能力顯著提高；層壓件與邊框通過膠粘劑實現連續而且是高強度連接，太陽電池組件承載能力和整體剛性大大提高，并且應力分布更均勻；固化后的膠層具有良好的彈性變形能力，以適應太陽電池組件使用中的熱變形和外力變形。圖1是采用上述兩種密封裝配工藝的微觀結構圖。

圖1 兩種不同裝配工藝的密封效果圖

因太陽電池組件工作在戶外極其惡劣的自然環境中，其組裝用的很多材料（鋁合金邊框、超白玻璃、EVA、TPT、PVDF）是采用新技術或者專利保護材料，無論材料本身還是其表面處理工藝都有較高的技術含量。而不同廠商供應的材料之間也有很大的差異，我們對太陽電池組件用到的各類材料（凡是和膠粘劑接觸的或者會產生間接影響的）都做了大量的對比性試驗研究。在選擇材料供應商和制定裝配工藝時有如下幾個方面需要給予關注：

(a) 鋁合金邊框的表面處理工藝與膠粘劑的粘接性能

鋁或鋁合金自身的抗氧化、耐腐蝕能力差，但是經過適當的表面處理后表現出極佳的抗氧化和耐腐蝕能力。組件裝配用的鋁合金邊框表面都是經過一定工藝處理過的，常用的處理工藝有陽極化處理、電泳涂裝、氟碳涂層等。1527太陽電池組件專用密封劑與陽極化處理的鋁合金表面、丙烯酸電泳涂層鋁合金表面都有很好的粘接性能和耐老化性能。

表1各種表面處理工藝鋁合金與1527的粘接性能