慧聪网首页慧聪太阳能网首页资讯企业管理商务指南展会访谈行业研究博客慧聪吧找供应找求购免费注册立即登录加入买卖通即时沟通网站导航

慧聪网

国内外光伏背板材料现状及趋势分析

http://www.solar.hc360.com2015年06月19日13:41 来源:阳光工匠光伏网T|T

    【慧聪太阳能网讯】光伏电池是由玻璃、EVA、硅片、背板组成,按照玻璃—EVA—电池片—EVA—背板的结构封装构成,其中背板位于光伏电池背面的最外层,是光伏电池重要组成部分,不仅起到封装的作用,同时还起到保证光伏电池不受到环境影响的作用,确保光伏电池的使用寿命。本文将对太阳能电池背板材料、结构的现状以及发展趋势作一回顾和分析。

    1、光伏背板的类型及优缺点

    按照光伏电池背板整体结构划分,可将光伏电池背板划分为FPF,FPE,全PET与PET/聚烯烃结构。其中F为含氟薄膜;P为双向拉伸工艺制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜);E为乙烯-醋酸乙烯(即EVA);聚烯烃指各种以碳碳结构为主链的塑料。这些结构层之间使用胶粘剂进行粘合,通过复合工艺制备成型。最早的光伏电池背板采用TPT结构,即Tedlar/PET/Tedlar结构,其中Tedlar为杜邦公司所生产的PVF(聚氟乙烯)薄膜,以杜邦公司的Tedlar为基材的背板主导了大部分的光伏背板市场,第一款进入光伏市场的产品为PVF2001,目前杜邦公司的Tedlar产品已经开发出第三代。按照光伏电池背板所采用的薄膜材质区分,可以将背板划分为Tedlar背板、含氟背板、PET背板与其他一些采用如PE材质的背板产品。

    1.1.Tedlar系列

    Tedlar结构的背板被称为经典的背板结构,已成为国内外太阳能电池组件厂首选背板类型。PVF膜的结构稳定、耐环境变化,但是薄膜表面较易出现针孔,薄膜的水汽阻隔能力较差。同时PVF材料本身含氟量小,所以PVF薄膜需要有足够的厚度来保证其性能。不过PVF是所有氟材料中成本最低的,非常适合作为大规模推广应用的太阳能光伏背板材料。

    1.2.含氟背板

    在杜邦公司Tedlar产能有限的情况下,光伏电池背板生产企业也采用了其他材质的薄膜来代替Tedlar薄膜生产背板。

    1)PVDF(聚偏氟乙烯)此类薄膜的生产商主要有法国的阿科玛公司,韩国SKC等。PVDF是使用量第二大的氟塑料,其熔点和分解点相差大,可以使用热塑性塑料加工方法进行加工。PVDF较成熟的制膜技术是使用吹膜的方法。阿克玛公司拥有专门应用于吹膜的高融体强度级别PVDF树脂,能吹出厚度仅5μm的薄膜。PVDF中常加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为增塑剂以提高其成膜性,加入PMMA后的PVDF的在熔融状态下更容易成膜。国内的一些高校如北京化工等在这方面已做了较多的研究。但PVDF加入PMMA后会影响薄膜的抗老化性能,澳大利亚Leoben大学对采用不同氟塑料薄膜的背板老化结果进行了研究,发现含PMMA(10%~20%)的PVDF薄膜经过1000~2000h湿热老化后薄膜破损严重。欧洲一家公司在中国大力推广其生产的PVDF薄膜,尽管该公司提供的数据表明耐候性良好,但从红外图谱发现该薄膜含有大量的PMMA的成分;该薄膜为三层结构,特别是中间层PMMA—PVDF合金中的PMMA含量,甚至大大超过PVDF含量,所以该产品的实际耐候性如何,需要时间考验。

    海优威公司使用与欧洲某化学品公司开发的太阳能电池背板用PVDF薄膜生产背板。该PVDF薄膜由PVDF、无机颜料和功能性添加剂组成,为单层结构,整个薄膜内外材料均一,白色薄膜能百分之百遮蔽紫外线,经2000h的紫外老化测试,薄膜的老化性能下降可以忽略不计,其他性能完全可以满足光伏电池背板对氟塑料薄膜的各种要求。

    2)THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)美国3M公司的BBF背板采用THV含氟薄膜。THV是美国Dyneon公司在20世纪80年代开发,也是目前唯一的生产厂家。THV是目前市场中最柔软的氟塑料,当和其他材料复合成多层结构时,柔韧性非常突出。THV的另一个重要特点是本身容易粘接,无须表面处理就能与其他材料粘接,背板的复合制作工艺和用硅胶粘贴接线盒都十分简便,特别适用于对背板要求柔软的场合。

    3)ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)日本旭硝子株式会社研发的ETFE薄膜,由原料到薄膜完全自产,目前还处于试用阶段,尚未达到规模化应用。

    4)ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)ECTFE由杜邦公司在1946年开发成功,目前商品化的产品只有苏威公司提供。ECTFE是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物,具有典型的氟塑料的耐化学腐蚀性能,没有一种溶剂在120℃下能侵蚀ECTFE或使其应力开裂,而且具有很高的耐候性和阻隔性。在商品化光伏电池背板中,ECTFE是最好的耐候层的材料。

    5)PTFE(聚四氟乙烯)、FEVE(氟乙烯与乙烯基醚的共聚物)PTFE背板多采用涂覆法制备,大部分由国内企业生产。由于前几年太阳能电池背板需求旺盛,国外公司均不对中国供应氟塑料薄膜,所以国内开发了其他国家不生产的使用涂料的背板,背板采用氟碳涂料涂布到PET薄膜上,替代氟塑料薄膜。

    由于PTFE涂覆型背板在实际使用中会出现许多问题,如涂覆PET表面后涂料层易形成针孔,影响水汽阻隔率;涂层之间容易形成反粘,同时还存在粘结强度不够、多层涂布遇到的层间附着问题和涂层开裂等问题。因此,目前实际应用依然以复合型背板为主。

    6)PET背板此类背板多采用经过特殊处理的PET,多层复合而成,多见于日本公司生产的产品。

    1.3.其他类型背板

    如PE系列,我国许多小厂采用PE作为背板材质,用在小光伏组件上,生产光伏灯具等。

    各个氟塑料薄膜对水汽的阻隔能力不同,其中以ECTFE为最优。使用同样厚度为100μm的薄膜,在气温40℃和湿度95%的条件下,PVF每天每平米的水汽透过率超过10~20g,PVDF为2g左右,而常用的PET不超过10g。据多数供应商提供的数据,采用氟塑料薄膜和PET薄膜复合成的背板,其水汽阻隔性能小于2g。

    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。

上一页12下一页

健康指南