四、性能
作為組建保護(hù)材料,要求背板有各種優(yōu)異性能,比如要有優(yōu)異的絕緣性能,抗?jié)B水性能,經(jīng)受惡劣環(huán)境的耐候性以及自身優(yōu)良的剝離強(qiáng)度等。
4.1、絕緣性
組件生產(chǎn)出來后,在實(shí)際使用過程中會遇見雷雨天氣,雷電擊在組件上會將組件擊穿,導(dǎo)致組件內(nèi)部互聯(lián)條和匯流帶瞬間電流極為巨大,會造成電廠內(nèi)大量組件被燒毀,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此組件在出廠前都要進(jìn)行耐壓測試,作為重要輔料的背板,對絕緣性有很高的要求。
背板的絕緣性主要體現(xiàn)在PET和含氟材料上。PET有著優(yōu)良的絕緣性能,但是因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)上處在兩層材料中間,所以背板的絕緣性能更多的體現(xiàn)在內(nèi)外兩層材料上。
含氟材料有非常優(yōu)異的絕緣性能,因?yàn)榉雍藢ζ浜送怆娮蛹俺涉I電子云的束縛作用較強(qiáng),氟原子極化率低,分布比較對稱,整個分子是非極性的,碳氟化合物的介電常數(shù)和損耗因子均較小,所以其聚合物是高度絕緣的。
背板擊穿電壓強(qiáng)度一般要達(dá)到50KV/mm以上。
4.2、抗?jié)B水性
上文已經(jīng)闡述過, PET分子主鏈中含有大量的酯基,與水具有很好的親和性,容易產(chǎn)生水增塑,同時即使微量的水分也會導(dǎo)致分子主鏈的降解。所以背板的背面材料要有非常好的抗?jié)B水性,以免滲進(jìn)水蒸氣使PET分解老化,進(jìn)而腐蝕EVA和電池片,影響組件使用年限。
背板抗?jié)B水性的衡量參數(shù)是水蒸氣透過率,測試原理是在在一定的溫度下,使試樣的兩側(cè)形成一特定的濕度差,水蒸氣透過試樣進(jìn)入相對干燥的一側(cè),通過測定透濕杯重量隨時間的變化量,從而求出試樣的水蒸氣透過率。
背板的水蒸氣透過率一般要求小于1.5g/m2.d。
4.3、耐候性
耐候性是指:材料如涂料、塑料、橡膠制品等,應(yīng)用于室外經(jīng)受氣候的考驗(yàn),如光照、冷熱、風(fēng)雨、細(xì)菌等造成的綜合破壞,其耐受能力叫耐候性。
背板的含氟材料有優(yōu)良的耐候性,因?yàn)橛捎贑-F鍵的鍵能比C-H鍵的強(qiáng),氟原子的電子云對C-C鍵的屏蔽作用較氫原子強(qiáng),因而氟原子可以保護(hù)C-C鍵免受紫外線和化學(xué)物品的危害, 使得含氟聚合物具有優(yōu)異的耐候性,耐久性和抗化學(xué)品性能。
4.3.1、耐高、低溫
如前所述,組件的工作環(huán)境非常惡劣,有的工作溫度非常高,如熱帶地區(qū);有的非常低,如高海拔地區(qū);有的晝夜溫差非常大,如沙漠地區(qū)。組件各原輔料對溫度都比較敏感,比如EVA,溫度高會變軟膨脹,甚至老化黃變;溫度高還會加速PET的分解老化。因此要求背板要有優(yōu)良的耐高溫,耐低溫性能。
背板耐候性測試如表2所示:
4.3.2、耐紫外線
紫外線對組件原輔料都有一定的破壞,尤其是高原地帶空氣稀薄,紫外線福照度很高。組件背板對耐紫外性也有較高的要求,氟材料完全可以滿足。
所謂的紫外光部分,即波長為700~200nm之間的光子,而全氟有機(jī)化合物的共價鍵能達(dá)544KJ / mol,接近220nm光子所具有的能量。由于太陽光中能量大于220nm的光子所占比重極微,所以含氟材料耐紫外性極好。
耐紫外線測試一般按照QUV(加速老化試驗(yàn)箱)標(biāo)準(zhǔn),人工紫外光照射1000小時,常用氙弧,碳弧,熒光及水銀等人工光源的老化測試箱進(jìn)行試驗(yàn)。
4.4、伸縮性
背板的伸縮性主要影響組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中的層壓環(huán)節(jié),伸縮性大的背板在層壓過程中會帶動EVA收縮,引起電池片移位甚至并片造成電池片碎裂。
伸縮性實(shí)驗(yàn)方法為:將300×600mm大小的背板放在層壓機(jī)內(nèi)壓三十分鐘,溫度設(shè)定為150℃,完成后測量尺寸,取差值比上原尺寸得收縮率。收縮率分縱向和橫向,一般縱向要大于橫向,但是要求都要小于1%。
4.5、剝離強(qiáng)度
剝離強(qiáng)度指要分離膠結(jié)的兩個面,單位面積上需要施加的最小壓強(qiáng),單位為N/mm2 或Mpa /cm2。
剝離強(qiáng)度分兩種,一種是背板本身層與層之間的剝離強(qiáng)度,一種是背板與已交連的EVA之間的剝離強(qiáng)度。剝離強(qiáng)度體現(xiàn)了背板的兩個重要性能,即自身層間粘結(jié)強(qiáng)度和與EVA的粘結(jié)強(qiáng)度。
一般來說,氟材料具有低的表面自由能,自由能常用來表示聚合物表面和其他物質(zhì)發(fā)生相互作用能力的大小,一般有機(jī)物表面能的大小為 11~80 mJ/m2,而含有氟烷基側(cè)鏈的聚合物的自由能一般在 11~30 mJ/m2,低表面自由能的高分子含氟聚合物材料使其表面難以潤濕,具有憎水憎油的特性,防污染能力強(qiáng)。同時也注定了含氟材料難以與其他材料吸附粘結(jié),因此,無論是層間粘合劑還是EVA,在與含氟材料粘結(jié)時需要經(jīng)過特殊處理。比如,背板復(fù)合時所用的膠黏劑是經(jīng)過特殊工藝制造的;又如,雙面含氟背板與EVA接觸的含氟面是經(jīng)過特殊處理的,否則達(dá)不到要求的剝離強(qiáng)度或粘結(jié)強(qiáng)度。
4.5.1、層間剝離強(qiáng)度
層間剝離強(qiáng)度是指將背膜各層分離開所需的最小壓強(qiáng)。層間剝離強(qiáng)度只是針對復(fù)合工藝生產(chǎn)的背膜。復(fù)膠型背膜由于其內(nèi)部PET基材兩面存在膠粘劑,而膠粘劑的質(zhì)量水準(zhǔn)不一,加之復(fù)合工藝良莠不齊,所以有必要對背板層間剝離強(qiáng)度進(jìn)行測試。一般要求層間剝離強(qiáng)度≥ 4N/cm2。
4.5.2、與EVA剝離強(qiáng)度
氟材料本身表面張力很低,23達(dá)因左右,基本和其他材料都不粘。所以對氟層的表面處理很重要,PVF確實(shí)處理的很好,表面張力大于70,目前表面處理有很多方法,一般是電暈或者離子表面處理,也有的在氟材料中直接處理,但是一個原則就是不能喪失氟材料本身特性。
與EVA剝離強(qiáng)度一般要求要低于20 N/cm2。
4.6、阻燃性
阻燃性是指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的明顯推遲火焰蔓延的性質(zhì)。
阻燃等級由HB,V-2,V-1向V-0逐級遞增: HB:UL94和CSA C22.2 No 0.17標(biāo)準(zhǔn)中最底的阻燃等級。要求對于3到13 毫米厚的樣品,燃燒速度小于40毫米每分鐘;小于3毫米厚的樣品,燃燒速度小于70毫米每分鐘;或者在100毫米的標(biāo)志前熄滅。 V-2:對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在60秒內(nèi)熄滅。可以有燃燒物掉下。 V-1:對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在60秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下。 V-0:對樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測試后,火焰在30秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下 。
一般而言,PVF的阻燃等級為V-1,PVDF和THV為V-0。PET需要添加阻燃劑方可以達(dá)到相應(yīng)阻燃等級。