【干貨】光伏背板環(huán)境老化測(cè)試分析系列之黃變篇

　　OFweek太陽(yáng)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(gè)組件的壽命。

　　市場(chǎng)上常見(jiàn)的背板類型有復(fù)合型、涂覆型和共擠型三類，如表1所示。

　　表1 市場(chǎng)上常見(jiàn)的背板

　　背板類型背板結(jié)構(gòu)描述

　　復(fù)合型TPT/ET美國(guó)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(guó)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(guó)SKC等，目前也有部分國(guó)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CPCCCoating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(shù)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(duì)背板材料的耐候性能，IEC有專門的測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如紫外老化，濕熱老化（85度，85%濕度），濕凍試驗(yàn)（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(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)背板材料進(jìn)行測(cè)試時(shí)，我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，多數(shù)背板都無(wú)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(wú)法對(duì)不同的背板的性能進(jìn)行區(qū)分和合理地評(píng)價(jià)。因此，我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定以IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行擴(kuò)展測(cè)試。據(jù)此，我們從兩方面對(duì)背板材料展開(kāi)了耐候性測(cè)試，【1】在原有IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行加倍；【2】整合多個(gè)IEC測(cè)試項(xiàng)目，進(jìn)行序列老化測(cè)試。

　　我們選取市場(chǎng)上主流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA幾種類型的背板作為測(cè)試對(duì)象，測(cè)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，也作為測(cè)試項(xiàng)目嚴(yán)苛程度的判定依據(jù)。

　　一、 針對(duì)單個(gè)IEC測(cè)試項(xiàng)目的加倍測(cè)試，

　　進(jìn)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(xiàng)試驗(yàn)。

　　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(shí)，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(guò)程中有輕微黃變（不明顯）；個(gè)別PVDF膜表現(xiàn)較差，如試驗(yàn)中的背板KPE的外層PVDF，在濕熱老化至2000h時(shí)，也發(fā)生了明顯黃變；而特能? （Tedlar?）膜，在濕熱老化過(guò)程中無(wú)明顯黃變現(xiàn)象?？傮w而言，濕熱老化過(guò)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。

　　圖1.濕熱老化過(guò)程中各背板黃變情況

　　UV150kWh/m2（60℃-試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度，輻照度45W/m2）UV試驗(yàn)時(shí)，背板外層對(duì)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(gè)別PVDF膜，如試驗(yàn)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(wú)明顯黃變；KPE內(nèi)層E層及AAA背板，也無(wú)明顯黃變。之所以背板外層對(duì)著紫外燈，而背板內(nèi)層仍然發(fā)生黃變，是由于試驗(yàn)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(huì)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?？傮w而言，加強(qiáng)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。

　　圖2.UV150kWh/m2后，各背板黃變情況