光伏組件背板內(nèi)層材料該如何選?
背板結(jié)構(gòu)大致可分為外層(也叫空氣層)，中間層和內(nèi)層。每一層材料的選擇和搭配都影響著背板的整體性能，目前背板外層主要使用含氟薄膜，尤其是經(jīng)過(guò)戶(hù)外實(shí)績(jī)驗(yàn)證過(guò)的杜邦?Tedlar?薄膜，以確保背板外層在戶(hù)外綜合老化應(yīng)力的作用下可以使用25年以上。而背板內(nèi)層由于不直接接觸戶(hù)外環(huán)境應(yīng)力，其重要性往往容易被忽視。而且目前市場(chǎng)上背板的內(nèi)層材料種類(lèi)較多，性能也參差不齊。如何才能正確選擇背板內(nèi)層材料呢?回答這一問(wèn)題之前，我們有必要先了解下背板內(nèi)層材料需具備哪些性能。
背板內(nèi)層材料性能
首先，背板內(nèi)層材料需要具有優(yōu)異的耐候性及機(jī)械強(qiáng)度，如果內(nèi)層材料自身都已發(fā)生老化開(kāi)裂，其保護(hù)作用就無(wú)從談起。
其次，背板內(nèi)層作為中間層PET聚酯材料的保護(hù)層之一，需要具有良好的紫外阻隔作用，以避免PET遭受紫外破壞。圖1是市面上常用的一款250微米PET紫外測(cè)試數(shù)據(jù)，從圖中可以看出，PET聚酯材料只接受不到5kWh的紫外照射后，其斷裂伸長(zhǎng)率就下降50%以上;紫外劑量達(dá)到6kWh時(shí)，PET力學(xué)性能基本完全喪失(溫和氣候環(huán)境，組件正面每年紫外劑量為57kWh/m2)。這說(shuō)明PET容易發(fā)生光老化，需要背板內(nèi)外層的保護(hù)。背板中間層的PET聚酯材料主要起著電氣絕緣，化學(xué)阻隔及力學(xué)支撐作用。如果PET發(fā)生破壞，這些功能都將喪失，因此背板內(nèi)層需要將組件正面的紫外阻隔掉，以達(dá)到保護(hù)中間層PET的目的。
此外，背板內(nèi)層作為PET與EVA之間的粘結(jié)層，還需要具有良好的粘接性能，以免出現(xiàn)脫層等失效風(fēng)險(xiǎn)。
了解了背板內(nèi)層需要具備的性能，那我們不禁要問(wèn)，目前市面上的內(nèi)層材料是否都能滿(mǎn)足這些性能呢?我們?cè)賮?lái)對(duì)市面上這些內(nèi)層材料分類(lèi)并討論其優(yōu)缺點(diǎn)。
背板內(nèi)層材料分類(lèi)及其特性
第一類(lèi)為含氟薄膜，主要有Tedlar?PVF薄膜和PVDF薄膜。PVF薄膜，又名聚氟乙烯薄膜，因其優(yōu)異的抗紫外耐高溫耐腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能，航空航天和交通等領(lǐng)域。杜邦?Tedlar?PVF薄膜是目前光伏領(lǐng)域唯一具有30年以上廣泛戶(hù)外實(shí)績(jī)驗(yàn)證的背板材料，其戶(hù)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，且經(jīng)受過(guò)多種氣候條件的長(zhǎng)期考驗(yàn)。PVF薄膜是雙向拉伸工藝制備的，在橫向和縱向兩個(gè)方向都經(jīng)過(guò)強(qiáng)化，機(jī)械性能均衡，耐老化性能好，因此經(jīng)受濕熱、紫外、溫度循環(huán)等多種環(huán)境因素長(zhǎng)期作用后，仍保持優(yōu)異;PVDF薄膜，又名聚偏氟乙烯薄膜，PVDF薄膜在橫向的拉伸都很弱或甚至沒(méi)有拉伸，容易造成橫向機(jī)械性能均較差，成膜過(guò)程中加入大量亞克力也會(huì)導(dǎo)致固有脆性強(qiáng)。這些因素導(dǎo)致了PVDF薄膜在戶(hù)外多種復(fù)合應(yīng)力下容易出現(xiàn)開(kāi)裂等失效風(fēng)險(xiǎn)。由于其技術(shù)門(mén)檻相對(duì)較低，目前生產(chǎn)廠家較多，雖各家膜產(chǎn)品都含PVDF，但因配方體系及生產(chǎn)工藝不同，不同廠家膜的耐老化性能差異很大。耐熱方面，PVF薄膜的軟化溫度點(diǎn)為190oC，而PVDF只有150oC左右。對(duì)于經(jīng)常有熱斑出現(xiàn)的光伏組件應(yīng)用來(lái)說(shuō)，PVF薄膜的耐熱性能顯然更有優(yōu)勢(shì)，隨著PERC等高效電池的大量投產(chǎn)，熱斑溫度會(huì)更高，對(duì)于薄膜的耐熱性能會(huì)提出更高的要求。