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常見光伏組件背板材料分析與介紹

目前各光伏組件商對光伏組件所承諾的使用年限一般都在25以上,要確保其使用年限,選擇合適的背板很重要。

目前,光伏組件的背板材料品種繁多,結構、性能各不相同,常見的背板有:PVF-PET-PVF(TPT)、PVF-PET-EVA(TPE)、PVDF-PET-PVDF(KPK)、PVDF-PET-Le,PET-PET-PET、THV-PET-EVA(BBF)、FFC-PET-FFC(FFC)等,最近推出美國CPP的背板PVDF-PET-EVA(GBE)。除PET背板外,其他都含有氟聚合膜。

在氟聚合膜中,C-F鍵是已知化學鍵中最強的一種,它比其它任何聚合物具有更強的化學結合力和結構穩定性,具有優異的耐候、耐腐蝕、耐紫外性、良好的耐熱性,以及優異的介電性能和絕緣性能,能對PET背膜起到持久的保護作用,非常適合于光伏背板的使用。近30年來,占據著氟聚合膜背板的主要是PVF-PET-PVF(TPT)復合膜。隨著光伏領域的發展,技術進步的日新月異,組件中各輔材的性能都得到了大幅度的提升,背板技術及材料的也一直在創新和提升。其含氟層主要為PVF(美國DuPont公司)、PVDF(法國Arkema公司)。

PVF,聚氟乙烯,商品名為Tedlar,Tedlar是美國DuPont公司專利技術,按其生產工藝可分為Tedlar OR膜和Tedlar SP膜。

Tedlar OR膜采用擠出拉伸工藝,是將PVF樹脂及添加劑熔融后擠出,在低溫下進行TD、MD方向的拉伸,膜厚在37.5um左右。Tedlar OR膜機械性能、延展性好;表面粗糙,與PET的粘結力大;表面無針眼、無縮孔、裂紋等缺陷。缺點是MD方向收縮比較大,水汽阻隔性稍差。而且因氟聚合物不含極性基團,與其他親水基團結合困難,使得PVF與EVA的粘結力比較低,需要在內層PVF面進行化學或物理方法的處理。

化學處理時在PVF面涂覆一層膠,增強與EVA的粘結力,但缺點是這層膠耐UV性能較差,如果封裝不能對340nm以下的紫外線進行有效阻隔,這層膠在UV照射下會黃變,降低與封裝EVA的粘結力,影響組件的使用壽命。

物理處理方法是采用低溫等離子貨電暈處理方法,對PVF表面進行氧化,產生極性基團,改善其浸潤張力。經過處理的PVF表面,提高了與EVA的粘結力,耐UV性能好。缺點是表面的鍵能會隨著時間、貯存條件的變化而衰退,影響與EVA的粘結力。

Tedlar SP膜采用擠出流延工藝。是將PVF樹脂及添加劑熔融后涂覆在四氟玻璃布上,經高溫烘干后分離成膜,膜厚在25um左右。在涂布過程中,由于溶劑益處的氣泡,高溫烘干后不可避免的存在針眼、縮孔等缺陷,耐化學性能差,高壓絕緣性能低。同時經長時間使用,膠黏劑會沿著小孔流到外面,降低背膜的耐候性。近年來,這些現象得到了改善。

在PVF-PET-EVA結構的背板中,EVA層是為了增加與組件封裝EVA膜固化時相互交融,增加背板與EVA的粘結力。單這層EVA與封裝EVA不同,他的VA含量較低,沒有添加交聯劑、抗氧化劑、光穩定劑等,導致這部分EVA的耐候性、耐熱性和耐UV性較差,影響組件使用壽命,除非作用UV阻隔型的EVA膜。

光伏組件背板材料中除使用杜邦Tedlar生產的TPT背板外,還有使用與PVF相近的材料的PVDF背膜。

PVDF:聚偏二氟乙烯,PVDF不容易單獨成膜,在加工中一般需要加入增塑劑,如PMMA等,但影響了其耐候性和化學性,因此法國Arkema公司擠出吹塑法,在PVDF兩面覆蓋純的PVDF保護膜,三層厚分別為5um/20um/5um,形成了獨特的三層膜結構的PVDF膜,是Arkema公司的獨家專利技術,具有較好的耐候性、耐UV性、陰濕性和阻燃性,耐玷污性好,高光澤保持等。

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