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氟碳背板拒绝内伤

导读: 不幸的是,目前市面上含氟背板的种类繁多,质量也参差不齐,给组件商的选择带来比较大的困惑,因此有必要就这一问题进行系统的阐述。从而回答“什么样的背板内层才是真正的、经得起考验的含氟内层”这一根本问题。

前言

太阳能电池背板有内层(EVA面)和外层(空气面)之分。外层由于直接与外界环境接触而广泛受到重视,所以背板产家往往会选用耐候性比较优异的材料诸如含氟薄膜或含氟涂料作为背板的外层,比较典型的是用杜邦的Tedlar膜或四氟树脂配制的氟碳涂料,以阻隔外界环境对基材和电池片的侵蚀。而背板内层由于不直接与外界接触,其重要性往往容易受到忽视。然而,实际的情况是,内层所受到的来自外界的破坏是不容忽视的。有统计数据表明,一年之中照射到组件表面的紫外光辐照量约为91.7kWh/m2, 其中大约10%的紫外线能够透过前板玻璃和封装材料EVA而到达背板的内层,这样一来背板内层25年中所要承受的紫外辐射量大约为91.7x10%x25=229.25 kWh/m2, 这远远超过了3倍IEC标准要求的45 kWh/m2的辐射量,可见背板内层的性能尤其是耐紫外性能,绝对不能被忽视,否则会给终端电站的使用寿命带来极大的风险!光伏组件的设计寿命为25年,这种设计寿命严重依赖于组件各个部件的长期可靠性。任何一个部件的性能下降或散失都会导致”短板效应”,使25年的设计寿命大打折扣,给投资者带来巨大的经济损失,也严重损坏了光伏作为清洁能源的声誉。鉴于氟材料特殊的组成和卓越的耐化学性、热稳定性、优良的介电性、不燃性和不粘性等优点,毫无疑问,如果将有机氟材料也导入背板的内层将极大地提高背板的整体可靠性。但是,用什么样的有机氟材料以及如何导入背板内层中将会直接影响氟材料在背板中的存在形式和分布状况,并将进一步影响氟材料功能的发挥和背板的整体性能,最终将决定终端电站的使用寿命。2015年至今,越来越多的组件厂和电站投资商把双面含氟背板作为优先选择,于是许多背板供应商纷纷宣称自己的背板是双面含氟,因此,如何判断和识别背板的含氟内层,是组件商需要十分谨慎的加以对待的问题。不幸的是,目前市面上含氟背板的种类繁多,质量也参差不齐,给组件商的选择带来比较大的困惑,因此有必要就这一问题进行系统的阐述。从而回答“什么样的背板内层才是真正的、经得起考验的含氟内层”这一根本问题。

反应性氟材料和非反应性氟材料

与背板的外层材料相似,用于背板内层的氟材料从大类来分可以分为反应性氟材料和非反应性氟材料。前者是指大分子侧链中含有可反应的活性基团,例如羟基 (-OH) (图1),因此可以通过化学反应的方式将氟材料导入背板内层并固定在基材表面。反应性氟材料在涂覆型背板中用得比较多,尤其是在等离子体增强的涂层技术中,通过固化剂将反应性氟材料牢牢地固定在背板的内层。

非反应性氟材料是指整个大分子中不含有任何可反应的活性基团,例如常见的PTFE, PVDF和PVF都是非反应性氟材料(图2)。由于分子链中没有活性基团,所以非反应性氟材料只能以填料的形式加入到涂料中或与其它成膜性好的材料一起共混成膜,然后通过涂覆技术或胶粘复合技术将非反应性氟材料导入到背板的内层。这种加入氟材料的形式会对涂料或膜材料的性能产生重大影响,并最终决定了背板内层的可靠性。


氟碳背板拒绝内伤

氟材料在背板内层的存在形式及对背板性能的影响

由于反应性氟材料和非反应性氟材料的结构上的差异,导入到背板内层的形式也不同,致使它们在背板内层中的存在形式也不一样,并最终决定背板的可靠性。反应性氟材料由于活性基团的存在,在固化剂的作用下可以被交联固化,并与PET基材表面化学键联,得到稳定的结构(图3)。这种交联结构十分稳定,耐酸碱、耐紫外,并且不会发生材料的蠕变、迁移和降解,对背板的基材PET具有长期的保护作用。这类背板以中来股份的FFC涂覆型背板最为典型。背板采用四氟树脂为反应性氟材料,应用等离子增强的表面涂覆技术,将反应性氟材料牢牢固定在背板的内层和基材PET的表面,得到了性能优异、可靠性高的背板。经过紫外高温、高湿测试后,FFC涂覆型背板没有涂层脱落、粉化和开裂现象,并且在户外有超过10年的实证考验,充分证明了它的稳定性和可靠性。

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