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(xiǎn)
2022/8/14 13:29:40??????點(diǎn)擊：
近年來(lái)，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(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)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(chǎng)多年，為了適應(yīng)雙面雙玻組件市場(chǎng)接受度逐年提高的市場(chǎng)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(yùn)而生，經(jīng)過(guò)多年在產(chǎn)線上的使用和實(shí)證檢驗(yàn)，純POE膠膜獲得了市場(chǎng)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(lái)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(yùn)而生，雖然EPE膠膜的性能還缺乏實(shí)證的驗(yàn)證，但由于工藝上的優(yōu)勢(shì)，依然獲得了一定程度的認(rèn)可。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，EVA膠膜和POE膠膜實(shí)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(xiǎn)：在EPE膠膜生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就是三層厚度的控制能力。材料的流動(dòng)性匹配還有設(shè)備精度與厚度的控制關(guān)系密切。流動(dòng)性的關(guān)系在于，EVA和POE的流動(dòng)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(dòng)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(gè)因素的波動(dòng)都會(huì)帶來(lái)厚度管控的風(fēng)險(xiǎn)。尤其POE原材料由于供應(yīng)問(wèn)題，當(dāng)膠膜廠家不能采購(gòu)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(wú)法在線監(jiān)測(cè)，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(xiǎn)：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(jì)時(shí)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(huì)隨時(shí)間而發(fā)生顯著變化。EPE膠膜生產(chǎn)完成以后，因?yàn)镋VA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(huì)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(chǔ)條件、運(yùn)輸條件等都會(huì)對(duì)助劑遷移產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。生產(chǎn)出來(lái)的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產(chǎn)生無(wú)法監(jiān)控的差異。這種差異目前缺乏系統(tǒng)論證其風(fēng)險(xiǎn)程度。
總的來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，且透光率較好，性能優(yōu)于透明EVA膠膜，價(jià)格低于POE膠膜，在市場(chǎng)對(duì)光伏組件發(fā)電效率要求不斷提升的背景下，其市場(chǎng)得到快速發(fā)展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場(chǎng)規(guī)模約為53億元，同比增長(zhǎng)26%。由此可以看出，在我國(guó)以及全球光伏膠膜市場(chǎng)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(duì)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(huì)使得在環(huán)境溫度低于零下20度的時(shí)候EVA硬化，與此同時(shí)POE仍然保持著彈性特征。
- 而水汽透過(guò)率的差異也會(huì)使得當(dāng)EVA和POE結(jié)合的時(shí)候，水汽容易富集在兩個(gè)材料的界面。
第一、厚度控制風(fēng)險(xiǎn)：在EPE膠膜生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就是三層厚度的控制能力。材料的流動(dòng)性匹配還有設(shè)備精度與厚度的控制關(guān)系密切。流動(dòng)性的關(guān)系在于，EVA和POE的流動(dòng)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(dòng)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(gè)因素的波動(dòng)都會(huì)帶來(lái)厚度管控的風(fēng)險(xiǎn)。尤其POE原材料由于供應(yīng)問(wèn)題，當(dāng)膠膜廠家不能采購(gòu)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(wú)法在線監(jiān)測(cè)，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(xiǎn)：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(jì)時(shí)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(huì)隨時(shí)間而發(fā)生顯著變化。EPE膠膜生產(chǎn)完成以后，因?yàn)镋VA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(huì)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(chǔ)條件、運(yùn)輸條件等都會(huì)對(duì)助劑遷移產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。生產(chǎn)出來(lái)的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產(chǎn)生無(wú)法監(jiān)控的差異。這種差異目前缺乏系統(tǒng)論證其風(fēng)險(xiǎn)程度。
第三、脫層風(fēng)險(xiǎn)：EPE膠膜的脫層主要來(lái)自于兩個(gè)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(xiǎn)。
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(gè)就是長(zhǎng)期老化過(guò)程中，各種物質(zhì)在兩種材料層間的富集，使得界面粘接強(qiáng)度越來(lái)越弱，引發(fā)脫層風(fēng)險(xiǎn)。
總的來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，且透光率較好，性能優(yōu)于透明EVA膠膜，價(jià)格低于POE膠膜，在市場(chǎng)對(duì)光伏組件發(fā)電效率要求不斷提升的背景下，其市場(chǎng)得到快速發(fā)展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場(chǎng)規(guī)模約為53億元，同比增長(zhǎng)26%。由此可以看出，在我國(guó)以及全球光伏膠膜市場(chǎng)中，EPE發(fā)展空間正在不斷增大。
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