光伏组件背板材料性能与技术进展
本文摘要: 作者:杜邦光伏 光伏解决方案 光伏氟材料技术专员 付波博士 杜邦(中国)研发中心 研究员 刘泽琳 太阳能光伏组件需要在户外严酷的...
它是最佳的户外表面保护薄膜材料。双层Tedlar
® 背板TPT™ (Tedlar
®薄膜/聚酯PET薄膜/Tedlar
®薄膜)是目前唯一经受超过25年各种环境实绩验证的背板材料。
随着太阳能光伏产业的发展,客户(光伏组件制造商)开始尝试使用成本较低,加速老化表现较好的光伏组件封装材料,从而降低光伏组件的成本。新型背板陆续面市,主要分为含氟背板和非氟背板。含氟背板除了TPT™ 背板,还包括单层氟材料背板TPE,含氟涂料背板等。作为单层氟材料背板,外层氟材料作为表面保护材料的耐久性和可靠性非常关键,直接影响背板甚至组件的寿命和安全性;其内层粘接层的材料选择及配方也非常重要,关系到耐候性﹑粘接强度﹑绝缘性和耐热性能。
这类单层氟材料背板新型背板内粘接层主要采用聚烯烃(Polyolefin)﹑低VA含量的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)以及线性低密度聚乙烯(LLDPE),这些材料的耐候性能可以通过配方适当改善,但在长时间紫外曝晒后还是会出现变色﹑银纹﹑开裂和脆化等破坏,有些内粘接层在湿热条件下对封装材料的粘接力下降明显。较差的内粘接层在户外两三年就已出现发黄起泡现象。因此,在严苛的气候条件下如沙漠、海边、热带和高原,需要使用耐候性更好的双层氟材料背板。同时由于大部分内粘接层耐热性较差,如果组件工作温度较高(如沙漠地区和屋顶应用等)和组件出现热斑,就容易造成内粘接层变形、融化、脱层和气泡等问题。而在内表面使用粘接力强的氟材料薄膜就可以有效解决这些问题,保证组件长期安全使用。
含氟涂料背板主要由热固性化学交连型含氟聚氨酯涂料(也称中低温氟涂料,如氟乙烯和乙烯基醚或乙烯基酯的多元共聚物FEVE)和物理熔融热塑性含氟涂料(也称高温氟涂料,如聚氟乙烯)。FEVE含氟涂料耐刮擦﹑耐冷热收缩性能较热塑性含氟涂料涂料差,表面处理较难,涂料也易老化而粉化。非氟背板主要包括聚酯PET和聚酰胺12类背板,这类材料的高分子主链结构的化学键容易被湿热破坏,对紫外线也非常敏感。这些材料在户外作为组件背板绝缘材料的应用历史较短,有些材料在户外也出现过较多的失效。这些材料虽然不断改性以便提高耐水解和耐紫外性能,但与氟材料的差距还很大,耐受各类户外综合性环境老化因素能力并未得到充分检验。工业界也暂时没有形成统一可靠的长期老化测试仪评估其户外使用寿命,也缺乏系统的可靠性测试去了解这类性材料的使用风险(如使用聚酰胺12材料的背板其玻璃化转变温度低于60
oC,容易受热变形)。各类双面氟材料,单面氟材料以及非氟材料背板的老化测试结果可参考表1。