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背板环境老化测验剖析之系列—黄变篇

目前常规晶体硅光伏组件采取钢化玻璃/EVA/电池片/EVA/背板这种夹心结构封装,背板是组件中直接与外界环境接触的封装材料,其性能的优劣直接…

现在惯例晶体硅光伏组件采纳“钢化玻璃/EVA/电池片/EVA/背板”这种夹心结构封装,背板是组件中直接与外界环境触摸的封装资料,其功能的好坏直接影响到整个组件的寿数。

市场上常见的背板类型有复合型、涂覆型和共挤型三类,如表1所示。

表1 市场上常见的背板

背板类型背板结构描绘

复合型TPT/ET:美国杜邦公司出产的特能® (Tedlar®)膜,其成分为PVF(聚氟乙烯)

KPK/EK:特指法国阿克玛出产的PVDF(聚偏氟乙烯)膜,别的还有一些PVDF膜的出产商,如韩国SKC等,现在也有部分国产PVDF膜应用于光伏背板上

APAA:即PA,聚酰胺原料,俗称尼龙

涂覆型CPCC:Coating的缩写,指的是氟碳涂料,主要成分为FEVE(氟烯烃-乙烯基醚共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)等氟碳树脂

共挤型AAA即PA/PA/PA,三层聚酰胺

注:因为氟碳化合物中C-F键键能高,在紫外辐照下也不易开裂,所以含氟背板较非氟背板具有更好的耐紫外等耐候功能

针对背板资料的耐候功能,IEC有专门的测验项目和测验规范,如紫外老化,湿热老化(85度,85%湿度),湿冻实验(HF,-40度至+85度,85%湿度),温度循环(TC,-40度至+85度)等。但是根据IEC测验规范对背板资料进行测验时,咱们研制团队发现,在实验完毕时,大都背板都无显着损坏现象,与组件野外25年的体现,乃至10年的体现收支较大,致使咱们无法对不同的背板的功能进行区别和合理地点评。因而,咱们研制团队决议以IEC测验规范为基准,进行扩展测验。据此,咱们从两方面临背板资料展开了耐候性测验,【1】在原有IEC测验规范上进行加倍;【2】整合多个IEC测验项目,进行序列老化测验

咱们选取市场上干流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA几种类型的背板作为测验目标,测验完毕后,咱们以各背板的黄变指数作为资料好坏的评判规范,也作为测验项目苛刻程度的断定根据。

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一、 针对单个IEC测验项目的加倍测验,

进行了湿热1500h(1.5倍的IEC规范)、湿热2000h(2倍的IEC规范)、UV150kWh/m2三项实验。

湿热老化(85度,85%湿度):在湿热1500h后,涂覆型背板的内层和外层,以及KPE背板的内层E层,即已产生不同程度的黄变(如图1)。至湿热2000h时,大都背板的内层及外层黄变程度均有加深,尤其是涂覆型背板的内层,以及KPE背板内层E层。TPA背板的内层A层及AAA背板内外层在湿热老化进程中有细微黄变(不显着);单个PVDF膜体现较差,如实验中的背板KPE的外层PVDF,在湿热老化至2000h时,也产生了显着黄变;而特能® (Tedlar®)膜,在湿热老化进程中无显着黄变现象。整体而言,湿热老化进程中,涂覆型背板的涂层(尤其是内层涂层)较氟膜PVDF膜和特能® (Tedlar®)膜,以及AAA(聚酰胺)更容易产生黄变。

图1.湿热老化进程中各背板黄变状况

UV150kWh/m2(60℃-实验箱内空气温度,辐照度45W/m2):UV实验时,背板外层对着紫外灯。在UV150kWh/m2后(图2),涂覆型背板的内层和外层均产生了显着黄变;单个PVDF膜,如实验的KPK背板的内层PVDF层,也产生了显着黄变;而特能® (Tedlar®)膜和较好的PVDF膜,无显着黄变;KPE内层E层及AAA背板,也无显着黄变。之所以背板外层对着紫外灯,而背板内层依然产生黄变,是因为实验箱中,紫外灯灯管沿箱子一侧的箱壁从上之下顺次安装,背板资料只能也采纳外层面向紫外灯管从上至下顺次悬挂放置,而背板另一侧的箱壁(不锈钢制造)会不可避免反射紫外线至背板的内层,如此形成背板内层黄变现象的产生。整体而言,加强UV辐照下,涂覆型背板的涂层和一些PVDF膜,容易产生黄变,特能® (Tedlar®)膜则体现较好。

图2.UV150kWh/m2后,各背板黄变状况

二、 序列老化测验

进行了TC200+HF40和UV30kWh/m2+TC100+HF20两项实验。

TC200+HF40:通过TC200+HF40扩展序列测验后(图3),涂覆型背板的内层产生了比较显着的黄变,而外层涂层黄变程度相对较轻,但△b仍挨近2;复合型背板,无论是氟膜PVDF或特能® (Tedlar®),仍是内层E层,均无显着黄变;而TPA的A层,以及AAA的外层,均产生了细微的黄变(不显着)。整体而言,扩展的高低温序列测验,只要涂覆型背板的内涂层产生了必定程度的黄变。

图3. TC200+HF40后,各背板黄变状况

UV30kWh/m2+TC100+HF20:IEC规范中,针对组件的序列测验,有UV15KWh/m2 +TC50+HF10序列测验项目,咱们进行的这项扩展序列测验,相当于2倍的IEC测验规范。实验时,首要对背板(外层对着紫外灯管)进行30kWh/m2的UV辐照,接着进行TC50+HF10,再进行TC50+HF10。实验完毕时(图4),涂覆型背板的内层和外层均产生了显着黄变;复合型背板中,特能® (Tedlar®)膜只要细微黄变(不显着),而PVDF膜则产生了显着黄变;AAA也产生了必定程度的黄变;虽然是背板外层对着紫外灯,来自箱壁反射的紫外线也形成了KPE的内层E层,TPA的内层A层产生了不同程度的黄变。与TC200+HF40的成果比照,能够发现,在TC+HF之前加上UV辐照,在缩短TC+HF序列测验强度后,背板黄变程度反而愈加严峻,乃至超过了UV150kWh/m2辐照完后背板的黄变程度,标明UV+TC+HF对背板耐黄变功能的检测力度要高于单纯的加强UV辐照和单纯的加强TC+HF序列测验。

图4 UV30kWh/m2+TC100+HF20后,各背板黄变状况

归纳以上实验成果,能够看出,无论是单纯的湿热老化、UV辐照,仍是序列测验TC+HF,包含苛刻的归纳序列测验UV+TC+HF,涂覆型背板的涂层较复合型背板的特能® (Tedlar®)膜,PVDF膜,以及A(聚酰胺)膜更易于产生黄变;在较苛刻的UV+TC+HF归纳序列测验下,PVDF膜及AAA(聚酰胺)也产生了显着黄变,而特能® (Tedlar®)膜则依然无显着黄变(细微,不显着)。相对而言,整合UV测验和TC+HF序列测验的UV+TC+HF归纳序列测验,比单纯的加强UV辐照及单纯的加强TC+HF测验,能更有用更快速地区别不同类型背板的耐黄变功能,特别适用于组件厂家快速地对背板资料的功能进行评判。

归纳性体现来看,特能® (Tedlar®)膜体现得分最高,不同厂家的PVDF膜因为F含量纷歧而体现各异,有光泽度坚持较好,亦有黄变较严峻的现象。

此外,咱们也进行了UV+HF序列测验,发现进行完UV60kWh/m2+HF10序列测验后,多种背板呈现不同寻常的黄变,这一测验办法有待进一步的研讨。详细是何种测验办法能够在最短时间内最大化模拟出背板野外黄变状况还需再验证。

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