【干貨】光伏背板環(huán)境Uv試驗箱分析系列之黃變篇

【干貨】光伏背板環(huán)境Uv試驗箱分析系列之黃變篇

導(dǎo)讀： 目前常規(guī)晶體硅光伏組件采取“鋼化玻璃/EVA/電池片/EVA/背板”這種夾心結(jié)構(gòu)封裝，背板是組件中直接與外界環(huán)境接觸的封裝材料，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個組件的壽命。

OFweek太陽能光伏網(wǎng)訊：目前常規(guī)晶體硅光伏組件采取“鋼化玻璃/EVA/電池片/EVA/背板”這種夾心結(jié)構(gòu)封裝，背板是組件中直接與外界環(huán)境接觸的封裝材料，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個組件的壽命。
市場上常見的背板類型有復(fù)合型、涂覆型和共擠型三類。
背板類型背板結(jié)構(gòu)描述
復(fù)合型TPT/ET：美國杜邦公司生產(chǎn)的特能® （Tedlar®）膜，其成分為PVF（聚氟乙烯）
KPK/EK：特指法國阿克瑪生產(chǎn)的PVDF（聚偏氟乙烯）膜，另外還有一些PVDF膜的生產(chǎn)商，如韓國SKC等，目前也有部分國產(chǎn)PVDF膜應(yīng)用于光伏背板上
APAA：即PA，聚酰胺材質(zhì)，俗稱尼龍
涂覆型CPCC：Coating的縮寫，指的是氟碳涂料，主要成分為FEVE（氟烯烴-乙烯基醚共聚物）、PVDF（聚偏氟乙烯）、ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）等氟碳樹脂
共擠型AAA即PA/PA/PA，三層聚酰胺
注：由于氟碳化合物中C-F鍵鍵能高，在紫外輻照下也不易斷裂，所以含氟背板較非氟背板具有更好的耐紫外等耐候性能
針對背板材料的耐候性能，IEC有專門的測試項目和測試標(biāo)準(zhǔn)，如紫外老化，濕熱老化（85度，85%濕度），濕凍試驗（HF，-40度至+85度，85%濕度），溫度循環(huán)（TC，-40度至+85度）等。然而依據(jù)IEC測試標(biāo)準(zhǔn)對背板材料進行測試時，我們研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)，在試驗結(jié)束時，多數(shù)背板都無明顯破壞現(xiàn)象，與組件戶外25年的表現(xiàn)，甚至10年的表現(xiàn)出入較大，致使我們無法對不同的背板的性能進行區(qū)分和合理地評價。因此，我們研發(fā)團隊決定以IEC測試標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，進行擴展測試。據(jù)此，我們從兩方面對背板材料展開了耐候性測試，【1】在原有IEC測試標(biāo)準(zhǔn)上進行加倍；【2】整合多個IEC測試項目，進行序列老化測試。
我們選取市場上主流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA幾種類型的背板作為測試對象，測試結(jié)束后，我們以各背板的黃變指數(shù)作為材料優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn)，也作為測試項目嚴(yán)苛程度的判定依據(jù)。
一、 針對Uv試驗箱單個IEC測試項目的加倍測試，
進行了濕熱1500h（1.5倍的IEC標(biāo)準(zhǔn)）、濕熱2000h（2倍的IEC標(biāo)準(zhǔn)）、UV150kWh/m2三項試驗。
濕熱老化（85度，85%濕度）：在濕熱1500h后，涂覆型背板的內(nèi)層和外層，以及KPE背板的內(nèi)層E層，即已發(fā)生不同程度的黃變（如圖1）。至濕熱2000h時，多數(shù)背板的內(nèi)層及外層黃變程度均有加深，尤其是涂覆型背板的內(nèi)層，以及KPE背板內(nèi)層E層。TPA背板的內(nèi)層A層及AAA背板內(nèi)外層在濕熱老化過程中有輕微黃變（不明顯）；個別PVDF膜表現(xiàn)較差，如試驗中的背板KPE的外層PVDF，在濕熱老化至2000h時，也發(fā)生了明顯黃變；而特能? （Tedlar?）膜，在濕熱老化過程中無明顯黃變現(xiàn)象。總體而言，濕熱老化過程中，涂覆型背板的涂層（尤其是內(nèi)層涂層）較氟膜PVDF膜和特能? （Tedlar?）膜，以及AAA（聚酰胺）更容易發(fā)生黃變。

UV150kWh/m2（60℃-試驗箱內(nèi)空氣溫度，輻照度45W/m2）：UV試驗時，背板外層對著紫外燈。在UV150kWh/m2后（圖2），涂覆型背板的內(nèi)層和外層均發(fā)生了顯著黃變；個別PVDF膜，如試驗的KPK背板的內(nèi)層PVDF層，也發(fā)生了顯著黃變；而特能® （Tedlar®）膜和較好的PVDF膜，無明顯黃變；KPE內(nèi)層E層及AAA背板，也無明顯黃變。之所以背板外層對著紫外燈，而背板內(nèi)層仍然發(fā)生黃變，是由于試驗箱中，紫外燈燈管沿箱子一側(cè)的箱壁從上之下依次裝配，背板材料只能也采取外層面向紫外燈管從上至下依次懸掛放置，而背板另一側(cè)的箱壁（不銹鋼制作）會不可避免反射紫外線至背板的內(nèi)層，如此造成背板內(nèi)層黃變現(xiàn)象的發(fā)生。總體而言，加強UV輻照下，涂覆型背板的涂層和一些PVDF膜，容易發(fā)生黃變，特能® （Tedlar®）膜表現(xiàn)較好。