作者:Jamie Hubbard，汉高公司胶粘剂部门市场应用工程师
在做重大决定时，变更需求和监管限制可以发挥主要作用。
太阳能组件制造商不断寻找自动化制造方法，以减少生产成本和时间要求。胶粘剂已经证明自己是快速和成本效益高的自动化组装替代品，在太阳能组件的长期使用寿命中可靠地承受恶劣的环境条件。
在背轨上涂上弹性胶粘剂，并将该部件与太阳能组件配合一段特定的时间，以固定胶粘剂。
对于光伏组件应用，如框架和安装模块，连接接线盒和将背轨连接到框架，最常用的粘合剂传统上包括单组分室温硫化(RTV)硅树脂和双面胶带。这两种技术都不适合当今快节奏的自动化生产环境，在这种环境下，高产量会增加在制品(WIP)和相关部件的货架，同时粘合剂会完全固化。
为了满足太阳能行业对快速固化胶粘剂的需求，并与大批量生产过程保持同步，新的弹性胶粘剂选择已经出现，它们成功地发挥了胶粘剂和密封剂的作用。这些弹性体技术包括硅酮、硅基改性聚合物(通常称为SMP或MS)和丁基聚合物。
弹性的优势
虽然许多胶粘剂化学固化成高模量，刚性材料，不能补偿基材的热膨胀和收缩率的差异，弹性胶粘剂固化形成橡胶，灵活的键。弹性胶粘剂能够在玻璃和金属基板因典型的昼夜温度波动而以不同的速度膨胀和收缩时，在粘结线上吸收大量的应变。这种胶粘剂表现出非常低的玻璃化转变温度，即使在最低的潜在操作温度下也能保持其灵活性。
用于支撑背轨的最常见的材料是镀锌钢、铝和不锈钢。在太阳能生产线中，背板和模块之间存在2到6毫米的间隙。
弹性胶粘剂提供高剥离强度，韧性和灵活性。它们膨胀和压缩，但一旦压力减少，很容易恢复到原来的形状。许多弹性胶粘剂对玻璃、铝、镀锌钢和各种塑料和背板聚合物具有优异的附着力，包括Tedlar®。弹性胶粘剂对于均匀填充基材之间的大缝隙是特殊的。
这些胶粘剂技术抗风化、防潮和阳光，但表现出快速处理强度。单组分弹性胶粘剂在历史上需要4到12小时才能达到太阳能组件可以处理和移动的水平，而新的配方可以在短短3分钟内达到相同的处理强度水平，使其成为高速加工的理想选择。(图1)
图1:工艺好处:最快的固定产品允许更快的吞吐量，最小化在制品和地板空间的需求。
四种新型快速固化弹性胶粘剂技术正迅速应用于自动化光伏组件的生产和组装。这些室温固化产品包括两份硅树脂、两份SMP/MS、一份SMP/MS快凝热熔胶和一份丁基热熔胶。
硅酮是无机材料，与大多数聚合物相比，表现出优越的耐高温性。事实上，有些硅酮可以承受超过350°c的连续暴露温度。硅酮的“性能与温度”关系是线性的;它们的物理性质在冷热环境中都保持不变。UL将硅酮列为最高的默认相对热指数(RTI)之一。
硅胶治愈率差别很大。单组分材料可能需要数月的固化时间，特别是在干燥环境和低水蒸气渗透率的基材上，最快的双组分硅树脂可以在短短5分钟内固化。典型的硅酮胶粘剂具有10 Shore A到50 Shore A的硬度计硬度，拉伸百分比为200-600%，弹性模量在50到400 psi之间。
SMP/MS聚合物是最新的弹性粘结技术，在抗剪强度测试时，可粘附在各种太阳能基板上，包括玻璃、铝、镀锌钢、各种塑料和背板聚合物。smp是基于有机多元醇主链和反应性硅烷端基的聚合物，暴露在潮湿中固化。虽然SMPs不提供硅酮的耐高温性，但它们在100°C时仍能很好地保持其物理性能。
许多弹性胶粘剂对玻璃、铝、镀锌钢和各种塑料和太阳能组件中的背板聚合物具有优异的附着力。
SMPs的治愈率差异很大。与硅树脂类似，单组份材料可能需要数月的固化时间，而最快的双组份smp可以在短短5分钟内固化。典型的SMP胶粘剂具有25shore A至70shore A硬度计硬度，伸长率在70-300%之间，弹性模量在100 - 300psi之间。
与SMP和硅酮技术不同，丁基聚合物是非反应性热塑性材料。它们有很高的加工温度(有时超过150°C)，但当它们冷却回室温时，安装相对较快。丁基聚合物可以与许多太阳能基材结合，包括玻璃、铝、镀锌钢、各种塑料和背板聚合物。
丁基聚合物是非极性和疏水性的，因此它们可以作为有效的水蒸气屏障，这对太阳能设备来说是必不可少的，因为它们在湿度的存在下容易降解。在高湿度环境中，丁基聚合物可以阻止水蒸气进入，保护太阳能电池免受环境湿度的影响。尽管在高温下，丁基聚合物的模量比硅酮和SMPs的模量下降得更多，但仍有一些丁基产品在高温环境下表现出很好的性能保持能力。
许多双组分硅酮、丁基聚合物和SMP/MS产品不需要底漆就可以粘附在玻璃、金属和背板材料上，并抵抗高机械和风载荷。一些产品在UL1703加速可靠性测试中表现出色，包括热循环(从-40°C到85°C)、湿热调节(85°C/85%相对湿度)和湿度/冻结循环(85°C/85%相对湿度到-40°C)。
图2:性能优势:在85°C/85%RH的积极环境调节后，粘结强度的保留是在户外环境中长期成功的一个强有力的指标。
图2比较了在UL1703加速老化试验中，85°C/85%， 1000小时，玻璃与铝搭接剪切组件用两组分硅树脂、两组分SMP和一组分SMP热熔胶的典型性能。所有的胶粘剂表现出很少或没有退化，在双组分硅树脂的情况下，由于在高温和高湿环境下固化后，附着力提高。
硅酮和SMP/MS胶粘剂的独立UL清单不同。当将弹性胶粘剂提交给UL时，硅树脂自动达到105°C的RTI，而SMP/MS聚合物达到50°到60°C的评级。当弹性胶粘剂被认为对太阳能设备本身的电气或机械性能至关重要时，这种差异是很重要的。
太阳能键合应用
在背板与模块的连接中，硅树脂或SMP/MS弹性胶粘剂将镀锌钢、铝或不锈钢背板连接到太阳能模块上，填补背板与模块之间2至6毫米的缝隙。在组装过程中，粘合剂保持流动性，以完全覆盖粘结线并填充间隙。
一种厚的弹性粘合剂将接线盒连接到模块的背面。对于填充了低粘度弹性体灌封复合材料的盒子，胶粘剂还可以作为一个屏障，防止灌封材料在盒子和模块背面之间流动。
快速固定粘合剂在不到10分钟的时间内达到处理强度，组装过程继续在生产线上进行。两种SMP/MS热熔技术在框架粘结中都表现出极快的固定，在两分钟或更短的时间内定型。
对于模块到框架的连接，硅树脂、SMP/MS或丁基弹性粘合剂将外围框架的四个铝部件连接到模块上。在自动化制造过程中，设备将胶粘珠分配到框架部分的c通道。框架的四个部分与模块相匹配，可以手动或使用自动框架器。最后，将该组件夹紧或固定，直到凝固或固化允许进一步处理该设备。
胶粘剂填充并保护铝、玻璃和背板基板之间的缝隙，通过整个粘接线提供完整的覆盖和均匀的粘附，填充水可以直接进入模块的孔或通道。
为了将外围框架的四块粘结到模块上，在框架部分的c通道中涂上一颗胶珠(红色)。
在接线盒连接和灌封中，接线盒通常与硅胶、SMP/MS或丁基弹性胶粘剂连接，然后填充低粘度弹性灌封化合物。触变弹性胶粘剂必须在玻璃、背板和典型接线盒塑料(包括PPO、PPE、PPS和PC)上表现良好。
当低粘度弹性灌封化合物用作电绝缘聚合物时，胶粘剂就像大坝一样，防止灌封材料在盒子和模块背面之间流动。用于接线盒连接和灌封的两部分硅树脂高度抗湿热(85°C/85%RH)超过2000小时，符合RoHS标准，UL认证，符合IEC 61215/61646/61730标准。
德国汉高
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