太陽能組件的性能及使用壽命與封裝材料的性能息息相關，因此研究它們的性能也是光伏組件研究過程中的重點之一。對目前市場主流的四種封裝膠膜：EVA、POE、EPE、PVB，對比分析它們的耐老化性能，PVB膠膜抗老化性能優異，EVA膠膜初始性能好但抗老化性能偏弱。「美能光伏」紫外老外試驗箱、溫濕度綜合環境箱、濕凍環境試驗箱等一系列環境箱檢測設備，可模擬外界的溫濕度、UV等環境因素，對封裝材料進行穩定性測試。

由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂制成，是市場占比最大的光伏組件封裝材料，通過高壓聚合引入乙酸乙烯酯基團，其含量影響膠膜性能，通常含量為28%-33%。EVA 膠膜技術成熟且成本較低，作為光伏組封裝膠膜具有以下優點:

• 對光伏玻璃、太陽電池、背板的粘接性強
• 溶體流動性好及熔融溫度低
• 透光率高
• 柔軟性好，層壓加工時對太陽電池的損害小
• 耐候性較好

POE 膠膜

由乙烯和1-辛烯聚合而成的無規共聚物彈性體，具有熔點低、分子量分布窄、長支鏈等特點。在乙烯-辛烯共聚物體系中，辛烯單元可隨意接到乙烯主鏈上，使其具有優異的機械性能和透光率等。水汽阻隔性好：水汽透過率是EVA的1/8左右，分子鏈結構穩定，老化速度較慢，能在高溫高濕環境下更好地保護太陽電池不受水汽侵蝕，使太陽能組件具有更好的抗PID性能。

耐候性優秀：分子鏈中無可水解的酯鍵，在老化過程中不會因水解產生酸性物質。EPE 共擠膠膜

EPE共擠膠膜是為解決 POE 膠膜在應用中出現的問題而研發的一種封裝膠膜。POE膠膜層壓時助劑易析出導致膠膜使用過程中打滑，影響產品良品率，因此將EVA和POE以多層共擠出的方式形成EVA/POE/EVA多層共擠膠膜。兼具兩種材料優點：既具備POE的阻水性、抗PID性能，又具備EVA的高粘接性等特點。

工藝控制難度大：聚烯烴彈性體（POE）為非極性分子，乙烯 - 醋酸乙烯共聚物（EVA）為極性分子，兩種樹脂的交聯反應活性、熔體粘度和剪切熔體升溫速率差異明顯，簡單共擠工藝難以有效控制品質。PVB 膠膜

在光伏組件封裝領域，尤其是光伏建筑一體化（BIPV）組件封裝中具有顯著優勢。由聚醋酸乙烯水解或醇解生成的聚乙烯醇與正丁醛經酸催化縮合而成的熱塑性高分子材料，具有可回收重復加工性，且無需交聯反應。粘結與機械性能強：與玻璃具有很強的粘結力，且機械強度高。

耐老化性能優異：環境耐老化性能特別優異，在戶外使用更有保障，在不影響使用性能的前提下能夠保存4年之久，其與玻璃的粘接性和抗沖擊性能均優于 EVA 膠膜，且耐老化性能也優于 EVA 膠膜。力學性能測試

取兩塊膠膜按特定順序疊合層壓，根據標準采用5型試樣，以100mm/min拉伸速度測試拉伸強度及斷裂伸長率。

不同封裝膠膜的各項性能參數

EVA膠膜：比POE更優異，拉伸強度可達17.62MPa，斷裂伸長率為1595.17%。

POE膠膜：拉伸強度為15.95MPa，斷裂伸長率1531.47%，力學性能比EVA稍差。

EPE共擠膠膜：拉伸強度15.26MPa，斷裂伸長率 1460.41%，介于EVA和POE之間。

PVB膠膜：基本性能較為優異，拉伸強度達到25.85MPa，斷裂伸長率為541.83%。耐老化性能——紫外加速老化測試

用紫外加速老化測試驗證耐大氣光老化性能，準備材料層壓后放入紫外老化箱，控制測試條件，測試老化后膠膜與玻璃的剝離強度和黃變指數。

紫外輻照后樣品與玻璃的剝離強度和黃變指數

紫外輻照對膠膜粘接性能有破壞，但比高溫高濕環境影響弱，EVA紫外輻照后黃變明顯。

剝離強度變化：紫外輻照對膠膜與玻璃的剝離強度有一定破壞，但相較于高溫高濕環境，其影響較弱。不同膠膜在紫外輻照后的剝離強度變化趨勢不同，如 1#（EVA）、2#（POE）、3#（EPE）和 4#（PVB）樣品在紫外輻照后剝離強度均有所下降，但下降程度各異。

黃變指數變化：EVA在紫外輻照后黃變較為明顯，這是因為EVA中殘余的交聯劑在光的作用下分解生成活潑的自由基，與防老化劑（紫外吸收劑）之間發生反應生成了生色基團。其他膠膜在紫外輻照后的黃變指數也有一定變化，但相對EVA較小。耐老化性能——高溫高濕老化測試

將層壓后的試樣放入恒溫恒濕箱中，實驗溫度為 (85±2)℃，相對濕度85%±5%，持續時間為1000h。濕熱老化后樣品與玻璃的剝離強度和黃變指數四種樣品濕熱老化后與玻璃剝離強度均下降，PVB 耐濕熱老化性能更優異，EPE 介于 EVA 和 POE 之間，EVA 在高溫高濕下更易黃變。

剝離強度變化：1#（EVA）、2#（POE）、3#（EPE）和 4#（PVB）樣品在濕熱老化后與玻璃的剝離強度均有所下降，且隨著濕熱老化時間的增長，其剝離強度持續下降。

黃變指數變化：各樣品的黃變指數隨著濕熱老化時間增加均有所增大，其中 1# 樣品（EVA）的黃變指數增量最大，表明EVA在高溫高濕環境下更易發生黃變。耐老化性能——濕凍老化測試

將層壓后的試樣放入溫濕度循環環境試驗箱中，循環中的環境條件為特定的溫度和濕度變化，如下圖所示，循環次數為20次（一般標準要求至少進行10個高低溫循環，此次實驗進行20次以更深入評估）。

濕凍老化環境測試溫度-濕度條件

濕凍老化后樣品與玻璃的剝離強度和黃變指數剝離強度變化：從圖中可以看出，濕凍循環對 1#（EVA）、2#（POE）、3#（EPE）和 4#（PVB）膠膜與玻璃的剝離強度影響不大，四種膠膜在濕凍循環過程中剝離強度相對穩定，未出現明顯的大幅下降趨勢。黃變指數變化：四種膠膜在濕凍循環實驗后黃變較低，說明膠膜在溫度頻繁變化后仍能維持較高的性能，對黃變有較好的抵抗能力，在濕氣大、溫差大的環境下，其光學性能相對穩定。

通過力學性能測試發現PVB基本性能優異，EVA力學性能優于POE，EPE介于兩者之間。耐老化性能測試結果綜合來看，PVB膠膜抗老化性能出色，EVA膠膜初始性能好但抗老化弱，因其價格優勢現為主流材料。隨著技術發展，POE和EPE憑借優異耐候性，未來將與 EVA 形成多品種膠膜并存格局，為光伏組件封裝提供多樣化選擇。

美能紫外老化試驗箱

太陽能電池封裝結構中，有EVA、硅膠、背板、接線盤及線頻等高分子材料，這些高分子材料經過長期紫外光照時后,性能會發生變化。驗證封裝材料經過紫外光照射后性能變化情況而設計。

美能溫濕度綜合環境箱

美能光伏綜合環境試驗箱，采用可實現自動化、操作簡便化的溫濕度控制系統以及各種節能新技術，模擬測試所需環境。滿足標準：IEC61215-MQT12、MQT13。

美能濕凍環境試驗箱

太陽能組件應用過程中會經受各種嚴酷天氣的考驗。HF環境模擬試驗，為了驗證評估組件或材料的可靠性，并通過熱疲勞誘導失效模式，早期識別制造缺陷。

原文出處：不同光伏組件封裝膠膜性能對比研究，DOI:10.3969/j.issn.1002-087X.2024.09.027

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