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常见光伏组件背板材料分析与介绍

目前各光伏组件商对光伏组件所承诺的使用年限一般都在25以上,要确保其使用年限,选择合适的背板很重要。

目前,光伏组件的背板材料品种繁多,结构、性能各不相同,常见的背板有:PVF-PET-PVF(TPT)、PVF-PET-EVA(TPE)、PVDF-PET-PVDF(KPK)、PVDF-PET-Le,PET-PET-PET、THV-PET-EVA(BBF)、FFC-PET-FFC(FFC)等,最近推出美国CPP的背板PVDF-PET-EVA(GBE)。除PET背板外,其他都含有氟聚合膜。

在氟聚合膜中,C-F键是已知化学键中最强的一种,它比其它任何聚合物具有更强的化学结合力和结构稳定性,具有优异的耐候、耐腐蚀、耐紫外性、良好的耐热性,以及优异的介电性能和绝缘性能,能对PET背膜起到持久的保护作用,非常适合于光伏背板的使用。近30年来,占据着氟聚合膜背板的主要是PVF-PET-PVF(TPT)复合膜。随着光伏领域的发展,技术进步的日新月异,组件中各辅材的性能都得到了大幅度的提升,背板技术及材料的也一直在创新和提升。其含氟层主要为PVF(美国DuPont公司)、PVDF(法国Arkema公司)。

PVF,聚氟乙烯,商品名为Tedlar,Tedlar是美国DuPont公司专利技术,按其生产工艺可分为Tedlar OR膜和Tedlar SP膜。

Tedlar OR膜采用挤出拉伸工艺,是将PVF树脂及添加剂熔融后挤出,在低温下进行TD、MD方向的拉伸,膜厚在37.5um左右。Tedlar OR膜机械性能、延展性好;表面粗糙,与PET的粘结力大;表面无针眼、无缩孔、裂纹等缺陷。缺点是MD方向收缩比较大,水汽阻隔性稍差。而且因氟聚合物不含极性基团,与其他亲水基团结合困难,使得PVF与EVA的粘结力比较低,需要在内层PVF面进行化学或物理方法的处理。

化学处理时在PVF面涂覆一层胶,增强与EVA的粘结力,但缺点是这层胶耐UV性能较差,如果封装不能对340nm以下的紫外线进行有效阻隔,这层胶在UV照射下会黄变,降低与封装EVA的粘结力,影响组件的使用寿命。

物理处理方法是采用低温等离子货电晕处理方法,对PVF表面进行氧化,产生极性基团,改善其浸润张力。经过处理的PVF表面,提高了与EVA的粘结力,耐UV性能好。缺点是表面的键能会随着时间、贮存条件的变化而衰退,影响与EVA的粘结力。

Tedlar SP膜采用挤出流延工艺。是将PVF树脂及添加剂熔融后涂覆在四氟玻璃布上,经高温烘干后分离成膜,膜厚在25um左右。在涂布过程中,由于溶剂益处的气泡,高温烘干后不可避免的存在针眼、缩孔等缺陷,耐化学性能差,高压绝缘性能低。同时经长时间使用,胶黏剂会沿着小孔流到外面,降低背膜的耐候性。近年来,这些现象得到了改善。

在PVF-PET-EVA结构的背板中,EVA层是为了增加与组件封装EVA膜固化时相互交融,增加背板与EVA的粘结力。单这层EVA与封装EVA不同,他的VA含量较低,没有添加交联剂、抗氧化剂、光稳定剂等,导致这部分EVA的耐候性、耐热性和耐UV性较差,影响组件使用寿命,除非作用UV阻隔型的EVA膜。

光伏组件背板材料中除使用杜邦Tedlar生产的TPT背板外,还有使用与PVF相近的材料的PVDF背膜。

PVDF:聚偏二氟乙烯,PVDF不容易单独成膜,在加工中一般需要加入增塑剂,如PMMA等,但影响了其耐候性和化学性,因此法国Arkema公司挤出吹塑法,在PVDF两面覆盖纯的PVDF保护膜,三层厚分别为5um/20um/5um,形成了独特的三层膜结构的PVDF膜,是Arkema公司的独家专利技术,具有较好的耐候性、耐UV性、阴湿性和阻燃性,耐玷污性好,高光泽保持等。

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