2、光伏电池背板的性能测试
一款合格的背板需要具有与EVA良好的粘接性、电气绝缘性、防水防湿和耐侯性等功能,产品必须经过剥离强度、水汽透过率、热收缩率、绝缘性能测定和经过耐老化、湿热、湿冻和热循环试验合格后方能使用。
剥离强度主要由电子拉力机来进行测试,而热收缩率则是在真空烘箱内进行,主要是测定背板的力学性能。
水蒸气渗透率是衡量背板性能好坏的重要指标之一,若背板阻隔水蒸气渗透的性能不良,则空气中的湿气(尤其是阴雨天)会透过背板进入到电池板内侧,水蒸气的 渗透还会影响到EVA的粘结性能,导致背板与EVA脱离,进而使更多湿气直接接触电池片而使电池片被氧化。其测试原理为将试验薄膜隔成两个独立的气流系 统,一侧为具有稳定相对湿度的氮气流,并随着干燥的氮气流流向红外检定传感器,测量出氮气中水蒸气透过率。红外线检定法在整个实验过程中全自动测定,不破 坏扩散和渗透的平衡,结果准确可靠,同时由于红外检定法检测传感器的高灵敏度,因而可以在短时间内测量高阻隔性的材料。
耐老化测试、湿热测试、湿冻测试、热循环试验在紫外光加速老化试验箱与恒温恒湿老化箱中进行。背板不仅起到阻隔水汽的作用,还要在自然环境内保证自身的耐候性。
由于背板的结构为多层复合,所以在自然环境中经过长时间的使用后,保持其各层性能与粘结层的效果十分重要。依据IEC标准,光伏电池背板必须进行耐紫外老化、双85、湿冻等试验,测试其耐老化性能。
绝缘测试、击穿电压测试、最大系统电压测试是针对光伏电池背板的电性能作出的专业测试,主要采用介电击穿电压测试仪、绝缘测试仪、电压测试机等仪器进行测试,根据ASTM与IEC标准来检测其性能指标是否达标。
表2为目前国内一些背板企业所生产的光伏电池背板性能参数。
表2 光伏电池背板性能参数
3、光伏背板的国内外现状和发展趋势
目前国外最大的光伏电池背板供应商Isovolta大部分产品为PVF与PET的复合体,同时也提供非PVF与增加铝层的产品。其他的如美国盾膜、德国 August Krempel Soehne、韩国SFC、日本Toppan等较大的光伏电池背板供应商,也都是供应以杜邦Tedlar为基材的产品。由于能够取代Tedlar的材料较 少,所以目前众多的组件厂依然以选用以杜邦Tedlar为基材的背板产品为主。虽然大部分背板生产商都希望使用Tedlar,但是由于杜邦公司的 Tedlar供应有限,所以一些背板生产厂开始致力于开发新的不含Tedlar的背板材料,希望降低背板的价格,同时减少对于Tedlar的依赖。
德国的Bayer材料科学集团采用聚碳酸酯的混合物来作为背板材料;美国的Biosolar Inc.则是采用菎麻子为原料生产光伏电池背板材料;日本一些公司则采用经过特殊处理的三层PET复合制造光伏电池背板。
我国的企业中,台虹采用杜邦Tedlar基材料生产背板,而江苏汇通、苏州赛伍等其他采用复合法制备背板的企业,因为杜邦Tedlar供应紧张而采用Arkema等公司生产的PVDF或者其他的含氟材料。
由于复合法制备光伏电池背板比较困难,国内一些企业改用涂覆法生产光伏电池背板,也取得了一定的成果。涂覆型背板多采用氟碳涂料,涂覆于PET之上,形成 氟层,由于氟碳涂料优越的性能,使得涂覆型的光伏电池背板同样具有较好的抗环境老化的效果。国内的苏州中来、杭州帆度、哈氟龙、联合新材、福斯特等公司皆 采用涂覆法制备光伏电池背板。
无论复合法制备光伏电池背板所采用的氟膜,还是涂覆法制备光伏电池背板所使用的氟碳涂料,所用原料大多从国外进口,价格高且供货不稳。尤其是受到国外企业专利技术的制约,使得国内没有相关的替代产品,不得不受到国外氟化工企业的制约。
4、结语
目前,国外的光伏电池背板产品占据了我国市场的大部分份额,作为国产背板生产企业,提高自身产品的科技含量、开发具有自主知识产权的产品,提高市场竞争 力,实现可持续发展是摆在当前急需解决的问题。全球生产背板的企业日益增多,同时许多塑料相关行业的企业也计划投入到光伏背板生产行业,未来2—3年将会 有更多的企业投产背板,背板产品的竞争将会越来越激烈,因此聚氟乙烯薄膜或其他含氟薄膜的国产化至关重要。
原标题:国内外光伏背板材料现状及趋势分析