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太阳能电池光伏背板用氟材料的应用研究(2)

光伏原材料及辅料  来源:《涂料工业》    2014/12/12 13:32:25  我要投稿  

1.1含氟复合型背板

含氟复合型背板现主要有TPT、KPK、TPE和KPE这4种类型。其中T是指美国杜邦的聚氟乙烯(PVF)薄膜,P指PET基材,K为聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜,E为EVA。含氟复合型背板是在背板的单面(TPE和KPE)或双面(TPT和KPK)复合氟膜,属于第1代背板。因成本压力,2008年以后,TPT、KPK内层用聚乙烯(PE)/EVA等非氟材料替代,制成单面含氟复膜背板,称之为TPE和KPE,该类型背板受光面为不含氟膜,用其他烯烃聚合物或PE、EVA等材料替代,但这些材料在使用过程中很容易在紫外等环境下分解,组件背板进行加速UV老化测试,并通过金相显微镜观察发现KPE/TPE内层E层(E为EVA层)有明显的微裂纹(如图2),组件背板很快出现变黄、脆化等老化现象,严重影响组件的长期发电效率,虽然单面含氟背板具有成本上的优势,但由于其自身固有的缺陷,其很难适合组件封装长期使用需要。

另外,双面复合型背板由于其氟膜制造成本较高,且目前仍为少数国外企业所垄断,并且单面和双面含氟复膜都存在复膜与PET基板或EVA之间的粘结问题,复膜层与PET之间是通过胶粘剂实现粘结,由于胶粘剂与PET和PVF(或PVDF)间的浸润性不同,且当前胶粘剂固化均是通过整卷熟化方式,存在较大不确定性,因此,长期使用出现分层现象的风险较大,影响组件长期可靠性。因此,复合型背板技术正在被其他新技术所取代。

1.2不含氟背板

迫于成本压力,2011-2013年背板材料出现以强化PET取代TPE/KPE外层耐候氟膜的背板。强化PET采用在PET表面修饰、添加助剂或者其他改性的方法来改善PET的耐UV性能,但由于PET分子链中含有大量的酯基,其与水直接接触易产生水增塑,导致PET分子链降解,同时PET在直接应用中结晶度会增加,使材料变脆,耐冲击性降低。另外,在湿气环境下,温度升高、紫外辐射和热循环作用下PET分解更加迅速,物理机械性能急剧下降。因此基于PET材料自身的缺陷,不含氟背板并不能满足复杂自然环境下组件应用要求。试验样品PET在65℃,相对湿度65%的条件下,用超强紫外(SUV)氙灯辐照60kWh后,对其进行500倍金相显微镜拍摄照片,结果见图3。

从图3可见,PET表面出现严重开裂现象。该类型背板复合技术采用PET与PET复合和PET与PE/EVA复合,是属于刚-刚复合和刚-柔复合2种类型,在界面上形成缺陷要大于单一的刚-柔复合方式。图4是复合型背板横截面扫描电镜图,最外层PET面对应空气面。

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