太陽電池用フィルムにおけるEVAとPOEの性能比較- COACE-プラスチック助剤、ポリマー添加剤、接着促進剤、強化剤-コエース化学工業株式会社

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太陽電池用フィルムにおけるEVAとPOEの性能比較

2024年1月18日

概要

太陽電池を封止し保護するPVフィルムは、太陽電池モジュールの重要な部品である。PVフィルムを封止するために頻繁に使用される2つの材料は、ポリオレフィンエラストマー（POE）とエチレン酢酸ビニル（EVA）である。この論文では、太陽電池フィルム用のPOEとEVAの広範な性能比較を示す。この分析の目的は、光学的透明性、接着性、耐湿性、長期安定性など多くの属性の評価を通じて、太陽エネルギー用途に関する各材料の長所と短所を説明することである。

光学的透明性

光学的透明性は、太陽電池に伝達される光の量に直接影響するため、PVフィルムの重要な構成要素である。その優れた光学的透明性と強い光透過性から、EVAは長い間好まれてきた。逆に、POEはEVAに比べて透明性がわずかに劣る。しかし、最近の開発により、より優れた光学的品質を持つPOE配合物が製造されるようになったため、この2つの材料の差は小さくなっている。

封止材と太陽電池との接着性

モジュールの完全性を保ち、水分の浸入を防ぐためには、PVフィルムと太陽電池セルや封止材との間に強力な接着性がなければならない。EVAは極性であるため、ガラスや太陽電池などさまざまな基材との良好な接着性で長い歴史を誇っている。適切な接着促進剤や表面処理を施せば、一般的にEVAよりも接着性が劣るPOEでも十分な接着性を得ることができる。

耐湿性

PVモジュールが長期にわたって信頼できるものであるためには、耐湿性が不可欠である。EVAは、水蒸気の侵入を防ぐ信頼性の高いバリアを提供し、長期にわたって優れた耐湿性材料であることが証明されている。逆に、POE製剤の耐湿性特性は異なる場合があり、EVAと同等に機能させるためには、余分な防湿層を必要とする製剤もある。

拡張された安定性

PVフィルムは、その使用期間中、様々な環境ストレスにさらされるため、長期安定性が非常に重要です。EVAは信頼できる長期安定性で確固たる歴史を持ち、この分野で広く利用されています。紫外線や熱劣化に対する優れた耐性を発揮することで、PVモジュールの長寿命を保証している。POEは強い熱安定性と耐紫外線性を持つが、必要な長期安定性レベルを達成するには、慎重な添加剤の選択と配合が必要である。

製造業の側面

製造方法に関しては、POEとEVAのどちらにも利点がある。EVAには長い歴史があり、広範に利用されており、洗練された設備と加工方法を利用できる。逆にPOEは、硬化期間の短縮、処理温度の低下、モジュール製造工程におけるエネルギー効率の向上といった点で潜在的なメリットがある。これらの要素は、製造コストの削減と製造の柔軟性をサポートする。

太陽光発電の分野では、EVAとPOEの両方に明確な利点と欠点がある。EVAは安価で、製造が簡単で、保存に強く、すぐに架橋し、太陽電池ガラスやバックシートとよく接着する。POEは、耐PID性と強力な材料性能の点で有利である。PIDに対する優れた耐性、高い抵抗率、高い水蒸気バリア率、低温耐性、耐黄変性。

EVAフィルム

ーEVAのー主なー欠点はー酢酸ビニルはー光、ー酸素ー高温多湿のー環境下でー加水分解されやすくー酢酸がー太陽電池のー表面およびー銅板ー腐食される。さらに、EVAはガラス中のNaと反応して自由に動くNaイオンを大量に生成し、電力を低下させる。さらに、EVAは光熱環境で黄変しやすく、光透過率を低下させ、PVモジュール全体の電力損失を増加させる。

POEフィルム

POEには、極性が低いため、粘着フィルム製造時に極性補助溶剤が膜表面に析出し、表面が平坦でずれやすいという欠点がある。広範なコンセンサスは、次の変数が、今後数年間の接着フィルム粒子におけるPOE粒子の適用割合の拡大に大きく寄与するというものである：

1.N型電池：現在、P型電池の光電変換効率はほぼ上限の24.5%であるのに対し、N型電池はそれ以上である。P型電池のシリコンウエハーにボロン酸素複合体をドープすると電位減衰が促進されるが、N型電池のスケールドープでは減衰防止性能が高い。N型電池のPID効果は受光面の影響を受けやすい。一旦光が戻れば、PID減衰が著しいN型モジュールも同様に永久的なダメージを受けることになる。さらに、N型電池をガラス1枚でパッケージした場合、バックプレートの水蒸気バリアは不十分である。その結果、包装にPOE粘着フィルムを使用することで、モジュールの寿命を延ばし、全体の水蒸気透過率を下げることができる。その結果、N型電池の普及が進み、POEが上昇する可能性がある。

2.大型電池の出力：近年、各種電池モジュールの出力向上、発熱量の上昇、ピーク出力や開放電圧など電池の電気特性に対する温度の影響が大きくなっている。その結果、近年、包装材料にはより厳しい電気性能基準が課されるようになった。

EVAとPOEのソーラーフィルム性能の比較は、モジュールメーカーが考慮すべきいくつかの要素を浮き彫りにしている。EVAは、長期安定性、強力な接着力、良好な光学的透明性、実証済みの耐湿性を提供する。POEは、適切な配合と加工を施せば、光学的透明性と接着性でやや劣るものの、十分な性能を発揮できる。POEには、加工温度の低減、硬化時間の短縮、コスト削減の可能性といったメリットがある。PVモジュールの特殊なニーズに基づき、光学性能、接着要件、耐湿性、長期安定性、製造上の問題などの側面を考慮して、EVAとPOEのどちらを使用するかを決定すべきである。