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技术突破 | 中来新材联合四川大学发布光伏背板寿命预测模型

背板作为单玻组件背面抵御环境侵蚀的核心屏障,需长期承受紫外线辐照、湿热循环及机械应力等多重考验。开展背板寿命研究可揭示材料在湿热、紫外辐照等复合应力下的失效机理,为优化封装工艺、开发耐候性材料提供科学依据。对背板寿命的深入研究,不仅关乎组件全生命周期的可靠性,更直接影响光伏系统的投资回报率,这一直是光伏技术发展的重要课题。

近日,中来新材研发团队联合四川大学在太阳能领域的重要期刊《Solar Energy》发表重要研究成果。中来与四川大学高分子材料国家重点实验室江龙教授团队合作,针对光伏背板在复杂气候环境下的老化问题,提出了一种基于有限数据集的寿命预测模型。该研究为提升光伏组件的长期稳定性和降低维护成本提供了科学依据,对推动全球太阳能产业可持续发展具有重要意义。

核心研究成果解读:

1、老化行为一致性:    通过中国吴忠(温带半干旱气候)、金昌(温带干旱气候)和常熟(亚热带季风气候)三地长达8年的户外老化实验,结合实验室多因素加速老化测试,团队发现CPC背板在户外老化和实验室内加速老化表现出相似的老化机制。如下图所示,背板的涂层在户外和室内加速老化过程中发生了轻微的化学变化,但PET本体则保持了相对稳定的化学结构,证明了在户外条件下涂层有效保护了PET本体的结构稳定。

2. 老化模型建立:传统寿命预测依赖大量户外数据或单一因素模型,存在耗时长、误差大等局限。本研究创新性地将断裂伸长率作为关键指标,结合温度加速老化模型(Arrhenius方程),构建了“反应控制动力学模型”。该模型通过量化涂层退化速率,基于室内多因素加速老化实验数据,建立了一个反应控制动力学模型,用于预测背板的使用寿命。该模型以断裂伸长率的保留率作为性能指标,通过拟合实验数据,得到了较高的决定系数(R2 > 0.99),表明模型具有较高的可靠性。



3. 使用寿命预测:利用室外老化实验数据,计算了不同气候条件下CPC背板的降解速率和理论使用寿命(EAB半衰期,T0.5)。在三个不同气候条件下的降解速率分别为:WZ(吴忠)3.36×10-3yr-1,JC(金昌)2.94×10-3yr-1,CS(常熟)2.57×10-3 yr-1。对应的理论使用寿命分别为:WZ 39.77年,JC 45.27年,CS 51.80年。


4. 气候因素的影响:   此外,通过灰色关联分析(GRA)评估了气候因素对背板降解速率的影响,研究首次明确太阳辐射是加速背板老化的最关键气候因素,其影响程度远超温度、湿度等其他变量。结果表明,在实际应用中,为了延长背板的使用寿命,应在设计和制造过程中加强抗光辐照涂层的性能。


在光伏组件技术迭代的浪潮中,单玻组件一直表现出其优异的可靠性能。单玻组件的核心结构包含全钢化玻璃、胶膜、电池片和背板。相较于双玻组件,采用透明背板可将组件重量降低17%-20%,使得屋顶光伏系统的载荷要求显著降低,拓宽了在轻型建筑上的应用场景。在运输与安装环节,28kg的组件重量让施工效率提升15%以上。同时,根据银川户外实证基地数据显示,对比双面双玻组件,双面单玻(透明网格背板)发电增益高1.63%。中来FFC双面涂覆型背板,品质卓越,可靠性高,2008年面世以来,终端“0”投诉,并且积极推进光伏组件双面化,在2018年底,中来新材凭借有机无机杂化纳米合金核心技术-豪博客技术,首创的透明网格背板性能和品质独步全球。

技术是能源变革的核心驱动力。中来新材始终站在光伏背板研发的最前沿,以创新为矛、以数据为盾,持续攻克行业难题。未来,我们将继续携手顶尖科研机构,聚焦抗老化、高效能、低成本技术方向,推动光伏组件寿命与稳定性迈向新高度,为全球绿色能源发展贡献“中来力量”!

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