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      【干货】光伏背板环境Uv试验箱分析系列之黄变篇

      高低温试验机





      导读: 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,其性能的优劣直接影响到整个组件的寿命。

      OFweek太阳能光伏网讯: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,其性能的优劣直接影响到整个组件的寿命。
      市场上常见的背板类型有复合型、涂覆型和共挤型三类。
      背板类型背板结构描述
      复合型TPT/ET:美国杜邦公司生产的特能® (Tedlar®)膜,其成分为PVF(聚氟乙烯)
      KPK/EK:特指法国阿克玛生产的PVDF(聚偏氟乙烯)膜,另外还有一些PVDF膜的生产商,如韩国SKC等,目前也有部分国产PVDF膜应用于光伏背板上
      KBAA:即PA,聚酰胺材质,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:由于氟碳化合物中C-F键键能高,在紫外辐照下也不易断裂,所以含氟背板较非氟背板具有更好的耐紫外等耐候性能
      针对背板材料的耐候性能,IEC有专门的测试项目和测试标准,如紫外老化,湿热老化(85度,85%湿度),湿冻试验(HF,-40度至+85度,85%湿度),温度循环(TC,-40度至+85度)等。然而依据IEC测试标准对背板材料进行测试时,我们研发团队发现,在试验结束时,多数背板都无明显破坏现象,与组件户外25年的表现,甚至10年的表现出入较大,致使我们无法对不同的背板的性能进行区分和合理地评价。因此,我们研发团队决定以IEC测试标准为基准,进行扩展测试。据此,我们从两方面对背板材料展开了耐候性测试,【1】在原有IEC测试标准上进行加倍;【2】整合多个IEC测试项目,进行序列老化测试。
      我们选取市场上主流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA几种类型的背板作为测试对象,测试结束后,我们以各背板的黄变指数作为材料优劣的评判标准,也作为测试项目严苛程度的判定依据。
      一、 针对Uv试验箱单个IEC测试项目的加倍测试,
      进行了湿热1500h(1.5倍的IEC标准)、湿热2000h(2倍的IEC标准)、UV150kWh/m2三项试验。
      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,即已发生不同程度的黄变(如图1)。至湿热2000h时,多数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过程中有轻微黄变(不明显);个别PVDF膜表现较差,如试验中的背板KPE的外层PVDF,在湿热老化至2000h时,也发生了明显黄变;而特能 (Tedlar)膜,在湿热老化过程中无明显黄变现象。总体而言,湿热老化过程中,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)更容易发生黄变。

      UV150kWh/m2(60℃-试验箱内空气温度,辐照度45W/m2):UV试验时,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发生了显著黄变;个别PVDF膜,如试验的KPK背板的内层PVDF层,也发生了显著黄变;而特能® (Tedlar®)膜和较好的PVDF膜,无明显黄变;KPE内层E层及AAA背板,也无明显黄变。之所以背板外层对着紫外灯,而背板内层仍然发生黄变,是由于试验箱中,紫外灯灯管沿箱子一侧的箱壁从上之下依次装配,背板材料只能也采取外层面向紫外灯管从上至下依次悬挂放置,而背板另一侧的箱壁(不锈钢制作)会不可避免反射紫外线至背板的内层,如此造成背板内层黄变现象的发生。总体而言,加强UV辐照下,涂覆型背板的涂层和一些PVDF膜,容易发生黄变,特能® (Tedlar®)膜表现较好。

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