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在广袤的沙漠、蔚蓝的海面或城市屋顶上,一块块深蓝色的光伏组件正默默将阳光转化为清洁电力。这些看似坚固的“发电板”,实则由脆弱的硅电池片、玻璃盖板、背板和互联电路精密叠合而成。而维系其整体密封性、抵御外界侵蚀的关键防线,除了正面的EVA或POE胶膜外,还有一道常被忽视却至关重要的屏障——组件边缘的封装密封。在这一角色中,硅橡胶凭借其卓越的耐候性、弹性与粘接可靠性,成为高端光伏系统,尤其是双玻组件、BIPV(光伏建筑一体化)及严苛环境电站的首选材料。
光伏组件的设计寿命通常为25–30年,期间需经受极端气候考验:沙漠地区昼夜温差超80℃,沿海区域高湿高盐雾,高原地带强紫外线辐射,寒带冬季积雪覆压。若水汽从边缘渗入,将引发一系列连锁失效:电池栅线腐蚀、EVA黄变脱层、PID(电势诱导衰减)效应加剧,最终导致发电效率骤降甚至完全失效。因此,边缘封装不仅是物理封边,更是电气与化学防护的生命线。
传统光伏组件多采用铝边框+硅酮密封胶的机械-化学双重密封结构。其中,硅酮密封胶(以加成型硅橡胶为基础)被填充于玻璃-边框、背板-边框的接缝处,形成连续、弹性的密封带。其核心优势在于:
首先,超长耐候性。如前所述,硅橡胶对紫外线、臭氧、湿热具有天然抵抗力。在加速老化测试(如IEC 61215湿热循环、UV预处理)中,优质硅酮胶可保持90%以上的粘接强度,不粉化、不开裂。相比之下,聚氨酯或丙烯酸密封胶在数年后易硬化失效,无法满足25年寿命要求。
其次,优异的弹性与位移能力。由于玻璃、铝框与背板的热膨胀系数(CTE)不同,在温度变化下会产生相对位移。硅橡胶的低模量与高伸长率(>300%)使其能随接缝动态伸缩而不脱粘,有效缓解界面应力,防止因“硬连接”导致的玻璃微裂或边框变形。
第三,对玻璃与金属的强粘接力。硅酮密封胶通过表面羟基与玻璃、阳极氧化铝形成稳定的Si–O–Si或Si–O–Al化学键,即使在长期浸水或湿热条件下,粘接性能衰减极小。部分高端产品还通过底涂剂进一步提升对氟碳背板或镀膜玻璃的附着力。
在无边框双玻组件(Glass-Glass Module)中,硅橡胶的角色更为关键。此类组件取消铝框,直接依靠边缘密封胶承担全部环境防护任务。此时,常采用液体硅橡胶(LSR)点胶或挤出包边工艺,形成全周封闭的弹性密封环。该结构不仅减轻重量、提升美观度,还避免了金属边框的电化学腐蚀风险,特别适用于海边、化工区等高腐蚀环境。
此外,硅橡胶的疏水性与低水汽透过率(WVTR)进一步阻隔湿气侵入。其表面接触角大,雨水易滚落;内部致密交联网络也限制水分子扩散。配合合理的胶缝设计(宽度≥5mm,深度适中),可将边缘水汽渗透降至最低。
值得注意的是,光伏用硅橡胶必须通过严格的行业认证,如TÜV Rheinland的IEC 61730防火等级、UL 1703安全标准,以及针对PID抑制、氨气腐蚀(农光互补场景)、沙尘磨损等特殊测试。部分厂商还开发出导电型或阻燃型硅胶,用于特定安全需求场景。
最后,施工工艺同样决定成败。现场打胶需控制环境温湿度,确保基材洁净无油;工厂预封装则依赖自动化点胶设备保证胶量均匀、无气泡。任何瑕疵都可能成为水汽入侵的“蚁穴”。
总而言之,硅橡胶在光伏组件边缘封装中的应用,是材料科学对“可靠能源”承诺的微观体现。它虽不发电,却守护着每一度绿电的纯净与持久。在阳光与时间的双重考验下,这道透明的硅基防线,正以沉默的坚韧,支撑着全球能源转型的宏大图景。
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