En la pujante industria fotovoltaica, el EVA ha atraído mucha atención como material fotovoltaico clave. El llamado EVA es un copolímero de etileno y acetato de vinilo, en el que el contenido de VA oscila entre el 25% y el 40%. Se trata esencialmente de un adhesivo termofusible. A temperatura ambiente, es no adhesivo y antiadhesivo, lo que le permite permanecer relativamente estable cuando no se trata, facilitando su almacenamiento y transporte. Cuando se somete a presión térmica en condiciones específicas, se produce la magia: se funde, se entrecruza y se cura, transformándose finalmente en una sustancia completamente transparente. Este EVA curado se adhiere fuertemente al vidrio, lo que aumenta enormemente la transmisión de luz del vidrio, desempeñando así un papel indispensable en la mejora de la transparencia de salida de los módulos solares. Su grosor suele oscilar entre 0,4 mm y 0,6 mm, con una superficie plana y un grosor uniforme. También contiene un agente reticulante en su interior, que puede reticularse con éxito a una temperatura de curado de 150°C, y puede formarse una capa adhesiva estable mediante el proceso de moldeo por extrusión.
Históricamente, en los inicios de los materiales fotovoltaicos, los investigadores experimentaron con diversas combinaciones de polímeros, y el EVA pasó a un primer plano debido a sus propiedades únicas. Por ejemplo, el EVA se utilizó por primera vez en algunos de los primeros proyectos solares a pequeña escala y, aunque la optimización de su rendimiento aún estaba en pañales, ya mostraba potencial para mejorar la transmisión de la luz en combinación con materiales como el vidrio.
Si se analiza desde el punto de vista del rendimiento, el EVA tiene una serie de propiedades excepcionales. Es extremadamente flexible, como el caucho, y puede doblarse hasta cierto punto sin romperse, lo que le permite proteger los componentes internos en diferentes entornos de instalación y frente a impactos externos. Su resistencia al impacto tampoco debe subestimarse, en caso de impacto de un objeto externo puede absorber y dispersar la energía, para evitar daños graves al módulo solar. Su elasticidad le permite recuperarse rápidamente de pequeñas deformaciones, garantizando la estabilidad del material. La transparencia óptica es una ventaja importante en el campo de la energía fotovoltaica, ya que permite la máxima transmisión de luz, reduciendo la pérdida de luz y mejorando la eficiencia de conversión fotoeléctrica. En entornos de baja temperatura, aún puede mantener una buena flexibilidad, lo que es significativo para algunas zonas frías de la instalación de instalaciones de energía solar. Sus propiedades adhesivas le permiten unirse a una amplia gama de materiales para construir una sólida estructura modular. La resistencia al agrietamiento por tensión ambiental garantiza que las grietas no aparezcan fácilmente y afecten al rendimiento en entornos naturales complejos y cambiantes, como la erosión del viento y la arena y los cambios drásticos de temperatura. La resistencia a la intemperie le permite soportar largos periodos de luz solar directa, lluvia, viento y nieve, y otras condiciones climáticas adversas. La resistencia química garantiza que, cuando se expone a algunas sustancias químicas, no se produzca ninguna reacción química que provoque la degradación de su rendimiento. La termosellabilidad facilita las operaciones de encapsulado durante el proceso de producción y mejora la eficacia de la producción.
Las propiedades del EVA están estrechamente relacionadas con el peso molecular, caracterizado por el índice de fusión MI, y el contenido de acetato de vinilo, expresado como VA. Cuando el índice de fusión se mantiene constante, un aumento del contenido de VA actúa como una inyección de más «fuerza» en el EVA, lo que se traduce en una mejora de la elasticidad, la flexibilidad, la adherencia, la compatibilidad y la transparencia. Por el contrario, si el contenido de VA disminuye, el EVA converge gradualmente hacia las características de rendimiento del polietileno. Cuando se determina el contenido de VA, una disminución del MI da como resultado un punto de reblandecimiento más bajo, una mejor procesabilidad y brillo superficial, pero una disminución de la resistencia, aunque un aumento del peso molecular mejora la resistencia al impacto y el agrietamiento por tensión.
En cuanto a la clasificación del contenido de VA, los EVA de diferentes rangos de contenido tienen aplicaciones muy distintas. Por ejemplo, el EVA con un contenido de VA del 5% al 15% se utiliza mucho en películas agrícolas por su dureza y flexibilidad relativamente altas, que proporcionan a los cultivos un buen aislamiento y retención de la humedad al tiempo que ofrecen un cierto grado de durabilidad; en películas de embalaje para proteger los productos de la contaminación externa y de pequeños impactos; y en cubiertas de cables para aislar y proteger eficazmente los conductores internos de los cables. Cuando se utiliza en cubiertas de cables, puede aislar y proteger eficazmente el conductor interno del cable. Cuando el contenido de VA oscila entre el 15% y el 40%, su flexibilidad y adherencia mejoran aún más, por lo que se utiliza a menudo en la fabricación de suelas de zapatos, proporcionando una cómoda sensación en los pies y un buen rendimiento antideslizante; en el campo de las tiras de sellado, puede rellenar herméticamente los huecos y desempeñar la función de sellado e impermeabilización, aislamiento acústico, etc. ; en la producción de espuma, puede fabricar materiales con un buen rendimiento de amortiguación, y debido a su buen rendimiento de unión con una serie de materiales, también puede convertirse en una variedad de materiales termofusibles, que pueden utilizarse para fabricar una variedad de materiales termofusibles. En la producción de espuma, puede producir materiales con un buen rendimiento de amortiguación, y debido a su buen rendimiento de unión con muchos materiales, también se puede convertir en una variedad de adhesivos termofusibles utilizados en el proceso de unión en in
Traducción realizada con la versión gratuita del traductor DeepL.com
Con el fin de resolver estos problemas, surgió el método de enlace químico cruzado. Se agrega un agente de enlace cruzado de peróxido orgánico al EVA. Cuando el EVA se calienta a una temperatura específica, el agente de enlace cruzado se descompone y produce radicales libres. Estos radicales libres son como un «mensajero de conexión», que desencadena la combinación de las moléculas de EVA y, gradualmente, forma una estructura tridimensional en malla, lo que finalmente lleva al enlace cruzado y endurecimiento de la capa adhesiva de EVA. Cuando el grado de enlace cruzado alcanza más del 60 por ciento, el EVA es capaz de soportar mejor los cambios atmosféricos y el fenómeno de expansión y contracción térmica se controla eficazmente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el grado de enlace cruzado no es mejor cuando es más alto. Según los estudios teóricos y mucha experiencia práctica, aunque el índice de 透光率 del EVA aumentará conforme aumente el grado de enlace cruzado, la potencia de salida general del componente también aumentará en consecuencia. Después de ajustar cuidadosamente los parámetros del proceso de laminación, el grado de enlace cruzado del EVA puede alcanzar un máximo del 95-98 por ciento, pero en este momento, el riesgo de craqueo durante el proceso de aplicación aumentará drásticamente. Por otro lado, el EVA con un bajo grado de enlace cruzado es propenso a la separación de capas con el vidrio y la lámina trasera, lo que lleva a una reducción significativa de las propiedades mecánicas de los circuitos internos en sí mismos. Actualmente, después de muchos ensayos y errores, los fabricantes generalmente coinciden en que un nivel de enlace cruzado del around 85% es el equilibrio óptimo entre el rendimiento y la minimización de riesgos.
El EVA también tiene un rendimiento único en términos de corte de radiación ultravioleta. La intensidad de la luz solar se distribuye de forma regular, con una luz de 0,7 nm – 280 nm que difícilmente alcanza la Tierra, un rango de 280 nm – 400 nm en la región ultravioleta, un rango de 400 nm – 750 nm en el rango visible y un rango de 750 nm – 3000 nm en el infrarrojo. Los productos existentes de EVA, como el Foster F406, tienen un bajo corte de radiación ultravioleta, mientras que la mayoría de los EVAs producidos por otros fabricantes tienen un corte de radiación ultravioleta de 360 nm – 380 nm, lo que indica que el EVA en sí tiene una cierta capacidad de corte de radiación ultravioleta. El corte de radiación ultravioleta depende de los absorbentes de radiación ultravioleta internos del EVA, que absorben la luz ultravioleta y la convierten en calor para ser emitido, protegiendo así el módulo solar de daños excesivos por radiación ultravioleta. Sin embargo, falta una data detallada y precisa sobre la vida útil de los absorbentes de radiación ultravioleta, lo que se ha convertido en un misterio en el campo de la investigación de materiales de EVA. Una vez que el absorbente de radiación ultravioleta falla, el EVA puede experimentar cambios en sus propiedades, como el amarillamiento, como resultado de una exposición prolongada a la luz ultravioleta.
La reacción de enlace cruzado del EVA es una parte clave de su mejora de rendimiento, ya que la película de EVA, como un adhesivo 热熔性 termofijable, experimenta una reacción de enlace cruzado durante el proceso de calentamiento para formar una resina gel termofijable. Antes de la laminación, la película de EVA tiene una estructura macromolecular lineal. Cuando se calienta, el agente de enlace cruzado se descompone y forma radicales libres reactivos, que desencadenan reacciones intermoleculares entre las moléculas de EVA, conectando gradualmente las moléculas para formar una estructura en malla. Esta estructura en forma de red es como una sólida «telaraña», lo que mejora en gran medida las propiedades mecánicas del EVA, haciéndolo más robusto y duradero; la resistencia al calor ha mejorado significativamente, lo que le permite funcionar de forma estable a temperaturas más altas; la resistencia a los solventes se ha mejorado, haciéndolo menos susceptible a la erosión por solventes químicos; y la resistencia a la envejecimiento ha mejorado, lo que le permite ser utilizado durante períodos prolongados y la resistencia a la envejecimiento también se ha mejorado para mantener un rendimiento estable durante períodos prolongados.
Las películas de EVA están compuestas por una serie de componentes, incluyendo el cuerpo de EVA, el sistema de agente de enlace cruzado (que abarca tanto el iniciador de enlace cruzado como el agente de enlace cruzado), el agente de bloqueo de polimerización, el estabilizador térmico, el estabilizador de luz, el agente acoplador de silano y otros componentes. Estos componentes trabajan de forma sinérgica entre sí para determinar el rendimiento del EVA. Por ejemplo, el sistema de agente de enlace cruzado es responsable de iniciar la reacción de enlace cruzado cuando se calienta, lo que construye la estructura en malla del EVA; el estabilizador térmico protege al EVA de una descomposición o deformación excesiva a altas temperaturas; el estabilizador de luz ayuda a proteger al EVA de los daños causados por la luz ultravioleta y otros rayos de luz; y el agente acoplador de silano juega un papel importante en el aumento de la fuerza de unión entre el EVA y otros materiales.
En la práctica, el EVA está sujeto a una serie de fallas. El amarillamiento es uno de los problemas más comunes, causado principalmente por dos factores. Por un lado, el sistema de aditivos reacciona entre sí y desencadena el amarillamiento, lo que es como un «combate de reacciones químicas internas», una reacción química no deseada entre diferentes aditivos, cambiando así el color y el rendimiento del EVA; por otro lado, la molécula de EVA, bajo las condiciones de oxígeno y luz, su propia reacción de desacetilación lleva al amarillamiento. Por lo tanto, el diseño de las formulaciones de EVA es de suma importancia, ya que determina directamente el rendimiento antiamarillamiento del EVA. Las burbujas no deben ser ignoradas. Una de las causas es que uno de los componentes internos de las burbujas de EVA no se evacúa a tiempo, lo que está estrechamente relacionado con el sistema de aditivos de EVA, el grado de ajuste de otros materiales con el EVA y el proceso de laminación y una variedad de otros factores; la otra es una mala combinación entre los materiales durante la laminación que genera burbujas, lo que es como dos socios con «personalidades incompatibles» que se combinan a la fuerza, lo que inevitablemente producirá contradicciones y problemas. El fenómeno de separación de capas también ocurre de vez en cuando. La separación de capas de la lámina trasera puede deberse a un grado de enlace cruzado no calificado o a una fuerza de unión débil con la lámina trasera; y la separación de capas del vidrio puede deberse a problemas del agente acoplador de silano, una superficie del vidrio no limpia o un grado de enlace cruzado no calificado, entre otros motivos.
En resumen, el EVA, como material fotovoltaico, juega un papel sumamente importante en los módulos solares. Aunque tiene muchas propiedades excelentes, también enfrenta algunos retos y problemas. Con el progreso continuo de la ciencia y la tecnología y la investigación profunda, se cree que en el futuro, el rendimiento del EVA se optimizará aún más, y su aplicación en el campo fotovoltaico y otros campos relacionados será más amplia y profunda, contribuyendo a la transición energética global y el desarrollo sostenible. Al mismo tiempo, la investigación de los materiales de EVA continuará promoviendo el desarrollo de todo el campo de la ciencia de materiales, lo que conducirá al nacimiento y aplicación de más nuevos materiales.
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