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氟碳背板拒绝内伤

:2022-05-20 :赞晨科技 :94710

前 言


  太阳能电池背板内层 (EVA表面) 和外层 (空气表面) 。外层因直接接触外部环境而受到广泛关注,因此背板制造商往往选择耐候性好的材料,如氟膜或氟涂层作为背板的外层,更典型的是杜邦Tedlar氟碳涂层由薄膜或氟树脂制成,以防止外部环境侵蚀基材和电池板。由于不直接接触外部世界,背板内层的重要性往往被忽视。然而,实际情况是,内层的外部损伤不容忽视。统计数据显示,一年内照射到组件表面的紫外线辐射量约为91.7kWh/m2.大约10%的紫外线可以通过前玻璃和封装材料EVA


EVA光伏膜


到达背板内层后,背板内层25年内紫外辐射约为91.7x10%x25=229.25 kWh/m2.远远超过三倍IEC45 标准要求kWh/m2辐射量表明,背板内层的性能,特别是抗紫外线性能,不容忽视,否则会给终端电站的使用寿命带来很大的风险!光伏组件的设计寿命为25年,因此有必要系统地解释这个问题。所以回答什么样的背板内层是真正经得起考验的氟内层的基本问题。因此,有必要系统地解释这个问题。从而回答什么样的背板内层是真正的、经得起考验的氟内层的根本问题。


  反应氟和非反应氟


  与背板类似的外层材料可分为反应氟材料和非反应氟材料。前者是指大分子侧链中的活性基团,如羟基 (-OH) (图1)因此,氟材料可以通过化学反应导入背板内层并固定在基材表面。反应氟材料广泛应用于涂层背板,特别是在等离子体增强的涂层技术中,反应氟材料通过固化剂牢牢固定在背板内层。


  非反应性氟材料是指整个大分子中含任何反应活性基团,如常见PTFE,PVDF和PVF它们都是非反应氟材料 (图2)。由于分子链中没有活性基团,非反应氟材料只能以填料的形式添加到涂料中,或与其他膜材料混合,然后通过涂层技术或粘合复合技术将非反应氟材料引入背板内层。这种氟材料的形式将对涂层或膜材料的性能产生重大影响,终决定背板内层的可靠性。


  氟材料在背板内层的存在及其对背板性能的影响


  由于反应氟材料和非反应氟材料的结构不同,导入背板内层的形式也不同,导致背板内层的存在形式不同,终决定了背板的可靠性。由于活性基团的存在,反应氟材料可以在固化剂的作用下交联固化PET基材表面化学键连接,结构稳定 (图3) 。这种交联结构非常稳定,耐酸碱和紫外线,不会发生蠕变、迁移和降解。PET它有长期的保护作用。这种背板是中来股份FFC涂层背板是非常典型的。背板采用四氟树脂作为反应氟材料,采用等离子体增强表面涂层技术,将反应氟材料牢定在背板内层和基底上PET背板表面性能优异,可靠性高。紫外线高温高湿试验后,FFC涂层背板无涂层脱落、粉化、开裂现象,室外试验10年以上,充分证明了其稳定性和可靠性。


  相反,由于没有活性基团,非反应性氟材料只能以惰性填料的形式存在于背板内层(图4)。从示意图可以看出,缺乏化学键会蠕变和迁移非反应性氟材料,导致非反应性氟材料与主要材料的微分离,导致背板内层粉化开裂,使基材PET直接暴露在紫外线下,严重影响背板的整体性能。此外,加上非反应氟材料与其他材料的相容性,非反应氟材料的添加量非常低,不能长期保护背板的基材。这种背板目前在市场上使用XPO和XPM非常典型的是,这种背板通常采用复合背板的典型三明治结构,外层采用PVDF膜,中间层PET内层是聚烯烃和氟材料的混合物。内层被命名为含氟物O膜或者M膜不同于过去的纯聚烯烃膜,即PE或PO膜。


  XPO和XPM以聚烯烃/氟材料共混物为背板内层的类型背板实际上是取代上一代产品,即纯聚烯烃PE或PO为内层,PVDF膜为外层和PET背板是基材。聚烯烃是背板内层的优点EVA附着力大。然而,聚烯烃耐紫外线性差,使背板内层迅速暴露在紫外线湿热老化(图5)中。在高温、高湿度和紫外线照射下,内层PO膜和PE膜很快就会开裂和粉碎,这是由聚烯烃的结构决定的,这是不可避免的。据估计,制造商也意识到了这个问题。为了提高聚烯烃的耐候性,他们想尝试改性聚烯烃,并引入一些氟材料制备所谓的聚烯烃M膜或O薄膜,因为他们也知道双面氟背板具有优异的耐候性是行业共识。然而,由于添加氟材料是非反应氟材料,其成型方法只能是简单的机械混合,加上氟材料和聚烯烃相容性差,所谓的氟材料不仅含氟量低,而且添加氟材料在聚烯烃中微分离,结构松散,非交联分布,外部条件下容易** 加速蠕变和迁移,对背板内层的性能产生负面影响。具体来说,背板内层在高温、高湿度、紫外线照射下容易粉化、发黄、开裂(图6),严重威胁组件的发电效果。


  此外,非反应性氟材料与聚烯烃相容性差,使其添加量不仅限制在很小的范围内,导致背板内层氟含量低 (图7、图8)(0.00-1.06%)在某些地方,氟含量实际上是0!很难想象背板基材氟含量这么低,氟分布这么不均匀PET起到保护作用。紫外线的破坏通常从氟含量为0的地方开始,然后逐渐扩展到氟含量上升的梯度。O膜和M膜材料分布不均匀,氟含量低,不符合组件长期可靠性的要求。


  以反应性氟材料为主体FFC涂层背板完全不同。涂层中的反应氟材料是与其他材料不相容的主要材料。氟的含量不仅可以保持在更高的水平(~20%)(图9)分布均匀。更重要的是,氟材料可以固化交联形式导入背板内层并固定。这种稳定的结构是正确的PET基材的保护完全可靠。涂层在实验表面能有效阻挡紫外线通过 (图10)PET起到保护作用。


  结 语


  可见把O膜或M薄膜被称为氟化物薄膜是不科学和不负责任的,因为它将严重误导组件制造商和终端电站的投资者,大大降低他们的投资回报,甚失去他们的资金,这也给标准化的背板市场带来了混乱。作为氟碳背板的,我们有责任揭露和曝光这个边缘球,以恢复真正的氟碳背板和氟背板的本质,为背板应用程序提供科学的基础,选择和识别性能优异的氟背板。沉积物并不可怕,大浪看黄金,氟碳背板/氟背板时间和应用环境的真正性能测试,值得组件制造商和电站投资者的信赖。


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