EPE，新一代光伏膠膜技術(shù)，卻藏著不可忽視的品質(zhì)風(fēng)險
2022/8/14 13:29:40??????點擊：
近年來，光伏行業(yè)的快速發(fā)展，特別是組件制造的更新?lián)Q代，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷升級優(yōu)化，封裝材料就是其中之一。雖然傳統(tǒng)EVA一統(tǒng)光伏膠膜市場多年，為了適應(yīng)雙面雙玻組件市場接受度逐年提高的市場需要，也是為了滿足新型電池技術(shù)的封裝要求，純POE膠膜應(yīng)運而生，經(jīng)過多年在產(chǎn)線上的使用和實證檢驗，純POE膠膜獲得了市場的認(rèn)可，市占率逐年上升。但部分純POE膠膜在工藝窗口和生產(chǎn)效率上不如EVA膠膜，使得組件制造商希望能有另外一種封裝材料來幫助他們提高生產(chǎn)良率，EPE(EVA/POE/EVA)這種特殊材料的膠膜應(yīng)運而生，雖然EPE膠膜的性能還缺乏實證的驗證，但由于工藝上的優(yōu)勢，依然獲得了一定程度的認(rèn)可。本質(zhì)上來說，EVA膠膜和POE膠膜實際上是完全不同的兩種高分子材料，性質(zhì)差別如下：
第一、厚度控制風(fēng)險：在EPE膠膜生產(chǎn)過程中的一個關(guān)鍵指標(biāo)就是三層厚度的控制能力。材料的流動性匹配還有設(shè)備精度與厚度的控制關(guān)系密切。流動性的關(guān)系在于，EVA和POE的流動性要相互匹配后才能在擠出模具中形成完美的三明治結(jié)構(gòu)，而流動性和材料的熔融指數(shù)、設(shè)備溫度、擠出壓力等有比較復(fù)雜的關(guān)系，任意一個因素的波動都會帶來厚度管控的風(fēng)險。尤其POE原材料由于供應(yīng)問題，當(dāng)膠膜廠家不能采購到熔融指數(shù)相符合的POE粒子，而不得不調(diào)整已經(jīng)成熟的工藝參數(shù)，加之EPE的厚度無法在線監(jiān)測，使得EPE膠膜的品質(zhì)穩(wěn)定性更讓人擔(dān)憂。
第二、助劑遷移風(fēng)險：如前所訴，EVA和POE在交聯(lián)速率上的固有差異，使得配方設(shè)計時需要在兩種材料中引入不同比例的功能助劑。矛盾的是，不像純的POE膠膜或者EVA膠膜，交聯(lián)配方加入以后不會隨時間而發(fā)生顯著變化。EPE膠膜生產(chǎn)完成以后，因為EVA的極性特征和大部分助劑更加相互兼容，這就使得其中的EVA層將會不斷吸收POE層中的有效助劑。所以現(xiàn)在EPE膠膜的保質(zhì)期都比較短。但是，即便在保質(zhì)期內(nèi)，不同的環(huán)境溫度、存儲條件、運輸條件等都會對助劑遷移產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。生產(chǎn)出來的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產(chǎn)生無法監(jiān)控的差異。這種差異目前缺乏系統(tǒng)論證其風(fēng)險程度。
總的來說，作為復(fù)合膠膜，EPE的阻水性、耐候性、耐紫外線性弱于POE膠膜，但具有POE膠膜的抗PID性能好，以及透明EVA膠膜的不打滑、氣泡少、良率高等優(yōu)點，且透光率較好，性能優(yōu)于透明EVA膠膜，價格低于POE膠膜，在市場對光伏組件發(fā)電效率要求不斷提升的背景下，其市場得到快速發(fā)展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場規(guī)模約為53億元，同比增長26%。由此可以看出，在我國以及全球光伏膠膜市場中，EPE發(fā)展空間正在不斷增大。
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分子極性的差異使得EVA和POE材料對助劑的吸收程度和速率有顯著不同。
- 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的差異，也會使得在環(huán)境溫度低于零下20度的時候EVA硬化，與此同時POE仍然保持著彈性特征。
- 而水汽透過率的差異也會使得當(dāng)EVA和POE結(jié)合的時候，水汽容易富集在兩個材料的界面。
第一、厚度控制風(fēng)險：在EPE膠膜生產(chǎn)過程中的一個關(guān)鍵指標(biāo)就是三層厚度的控制能力。材料的流動性匹配還有設(shè)備精度與厚度的控制關(guān)系密切。流動性的關(guān)系在于，EVA和POE的流動性要相互匹配后才能在擠出模具中形成完美的三明治結(jié)構(gòu)，而流動性和材料的熔融指數(shù)、設(shè)備溫度、擠出壓力等有比較復(fù)雜的關(guān)系，任意一個因素的波動都會帶來厚度管控的風(fēng)險。尤其POE原材料由于供應(yīng)問題，當(dāng)膠膜廠家不能采購到熔融指數(shù)相符合的POE粒子，而不得不調(diào)整已經(jīng)成熟的工藝參數(shù)，加之EPE的厚度無法在線監(jiān)測，使得EPE膠膜的品質(zhì)穩(wěn)定性更讓人擔(dān)憂。
第二、助劑遷移風(fēng)險：如前所訴，EVA和POE在交聯(lián)速率上的固有差異，使得配方設(shè)計時需要在兩種材料中引入不同比例的功能助劑。矛盾的是，不像純的POE膠膜或者EVA膠膜，交聯(lián)配方加入以后不會隨時間而發(fā)生顯著變化。EPE膠膜生產(chǎn)完成以后，因為EVA的極性特征和大部分助劑更加相互兼容，這就使得其中的EVA層將會不斷吸收POE層中的有效助劑。所以現(xiàn)在EPE膠膜的保質(zhì)期都比較短。但是，即便在保質(zhì)期內(nèi)，不同的環(huán)境溫度、存儲條件、運輸條件等都會對助劑遷移產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。生產(chǎn)出來的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產(chǎn)生無法監(jiān)控的差異。這種差異目前缺乏系統(tǒng)論證其風(fēng)險程度。
第三、脫層風(fēng)險：EPE膠膜的脫層主要來自于兩個方面。第一，助劑遷移以后，POE的交聯(lián)速度變慢，層壓工藝使得EPE膠膜中的POE被兩側(cè)的EVA擠出，從而產(chǎn)生脫層風(fēng)險。
左圖為1:2:1的EPE層壓前厚度。右圖為其層壓后，厚度變成1:1:1。顯示POE和EVA交聯(lián)速度在不匹配的情況下(配方不成熟或者助劑遷移)，層壓前后POE厚度將有顯著差異。另外一個就是長期老化過程中，各種物質(zhì)在兩種材料層間的富集，使得界面粘接強度越來越弱，引發(fā)脫層風(fēng)險。
總的來說，作為復(fù)合膠膜，EPE的阻水性、耐候性、耐紫外線性弱于POE膠膜，但具有POE膠膜的抗PID性能好，以及透明EVA膠膜的不打滑、氣泡少、良率高等優(yōu)點，且透光率較好，性能優(yōu)于透明EVA膠膜，價格低于POE膠膜，在市場對光伏組件發(fā)電效率要求不斷提升的背景下，其市場得到快速發(fā)展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場規(guī)模約為53億元，同比增長26%。由此可以看出，在我國以及全球光伏膠膜市場中，EPE發(fā)展空間正在不斷增大。
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