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解密光伏背板
发布时间:2019-07-09
 

太阳能电池背板也称为太阳能电池背板膜、光伏背板、光伏背板膜、太阳能背板。广泛应用于太阳能电池(光伏)组件,位于太阳能电池板的背面,对电池片起保护和支撑作用,具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。

背板用于组件的背面,是主要封装材料之一。组件背面的关键特征是它必须具有很低的热阻,并且必须有效阻止水蒸汽进入组件内部,对电池起保护和支撑作用,具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。一般具有三层结构,外层保护层,具有良好的抗环境侵蚀能力,中间层具有良好的绝缘性能,内层和EVA具有良好的粘接性能。背板是光伏组件一个非常重要的组成部分,用来抵御恶劣环境对组件造成伤害,确保组件使用寿命。


光伏背板的分类

按背板膜分类,可分为三种:一种为涂胶复合式背板膜,在PET聚酯薄膜两面复合氟膜或者EVA胶膜,三层结构。一种为涂覆背板膜,在PET聚酯薄膜两面涂覆氟树脂,经干燥固化成膜。还有少数厂家采用交联反应法,在PET两面通过交联剂反应制作复合膜或EVA膜。

按材料不同分类,背板可分为FPF(以TPT为代表)、KPK、FPE(以TPE为代表)、KPE及多层PET背板、TAPE(T层和P层之间加入铝层)、TFB(PVF/PET/含氟粘结层)、KFB(PVDF/PET/含氟粘结层)、BBF(THV/PET/EVA)、FFC(PET双面涂改良PTFE)、KPC(PVDF/特殊处理PET)、KPF(苏州塞伍发明,氟皮膜技术,结构是PVDF/PET/氟皮膜)、PPC(特殊处理PET/耐候PET)等。

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。



光伏背板中所用的主要化学材料

PVF,学名聚氟乙烯,由氟和氟碳分子的共聚体挤压而成的共聚物。做PVF薄膜最有名的是美国杜邦公司,杜邦的注册商标TEDLAR就是现在光伏行业用的最多的PVF薄膜。TPT或TPE中的T就是指TEDLAR。

PVDF,学名聚偏氟乙烯,是目前含氟材料中产量排名第二的大产品。PVDF的密度是PVF的1.3~1.4倍,分子结构上多一个F,所以比PVF耐候性、阻隔性更好,但是PVDF成型困难,需要加20~30%左右的亚克力增塑剂(如PMMA等丙烯酸类材料),容易造成局部老化,横向断裂伸长率低,且热老化和湿热老化后进一步下降变脆,长期户外应力老化下有开裂风险。

PET即聚对苯二甲酸乙二醇酯,又称聚酯薄膜,乳白色或浅黄色高度结晶的聚合物。长期使用温度可达120℃,短期使用可耐150℃高温,可耐-70℃低温。但是在高温高湿环境中容易水解,在紫外光下容易发生光降解反应。

PE即聚乙烯,由乙烯聚合而成,是应用广泛的高分子材料。化学稳定性好,吸水性小,电绝缘性能优良。

EVA即乙烯-醋酸乙烯共聚物,它的化学稳定性好,吸水性小,高透明,与各种界面均有高粘着力,熔点低、易流动,适用于各种玻璃的夹胶工艺。

我国光伏产业经过前几年调整,正逐步回暖;光伏产业市场发展前景仍值得期待。“增加组件发电效率”、“延长组件使用寿命”是光伏行业永恒不变的话题,光伏技术的未来发展以这两个方面为核心,以“降低度电成本”为终极目标。

在光伏组件的各个构成部件中,背板材料主要应用于光伏组件的封装环节,起到隔绝外界侵蚀、保护电池片的作用,一直被认为是组件制造和使用过程中极为重要的材料。随着光伏行业的飞速进步,以及相关技术人员对背板材料和组件需求的深入了解,背板所起到的作用在业界越来越明朗化。背板生产工艺也在不断的发展进步。

以乐凯为例,通过基材表面改性技术,解决了氟树脂材料以及不同类型胶黏剂在基材上附着力低的技术难题,提高了层间粘结可靠性;通过含氟涂层/EVA化学作用增强技术,大幅提升了含氟涂层与EVA间的粘结力,保证了背板良好的封装性及封装稳定性;通过溶剂挥发梯度设计技术,实现了涂层干燥零缺陷,保证了成膜致密性,从而提高了背板的绝缘性和耐候性;通过高含氟量涂料超细分散技术,开发了含氟量高、相容性好的新型氟树脂涂料配方体系,提高了涂料的耐侯性能;通过胶黏剂固化交联技术,设计胶黏剂的交联密度及交联速度,保证了层间粘结力长期应用可靠性。

此外,乐凯太阳能电池背板通过优化含氟聚合物配方和改性树脂,达到不使用底层或粘合剂就能与基材粘结的效果,提高了含氟聚合物层与基材的附着力,同时成膜具有较高的致密性、水汽阻隔性以及耐候性。通过应用独创的产品配方和50多年积累的“精密涂布”技术,乐凯成功研制出中国第一代涂布型太阳能电池背板,解决了太阳能电池背板耐老化、电气绝缘、水汽阻隔等技术问题。

据记者了解,乐凯T系列背板包含单面复合Tedlar背板、综合型双氟背板、双面复合Tedlar双氟背板,作为新一代产品,无论在耐湿热性能、耐紫外性能、耐腐蚀方面均有了革命性的提升,这无疑会为乐凯背板在市场竞争中带来较大的优势。

乐凯在光伏背板方面的新举措

高耐候背板:背板耐候性是影响电池组件寿命的重要因素,因此需研究提升背板耐湿热、紫外性能,为组件25年寿命保驾护航。

高绝缘背板:光伏1500V系统通过提升电压,可降低线损;同时可以串联更多组件,减少逆变器的直流线缆用量和汇流箱数量,节约整体的BOS成本,是光伏系统的重要发展方向;为保证电站安全性,对背板绝缘性要求也会相应提高。

高阻燃背板:在未来光伏发展规划中,与建筑结合的分布式电站所占比例越来越高,对组件、背板的防火性能要求逐步提高,因此更高阻燃等级的背板将会受市场青睐。

高阻隔背板:高阻隔背板可以减少组件PID效应、蜗牛纹等对功率衰减的影响,是滩涂池塘、沿海地区高湿环境分布式电站的最佳选择。据了解,乐凯目前正在与组件厂商共同研究不同阻隔性背板对PID 、蜗牛纹的影响,为后期高阻隔背板制定科学、合理的技术指标提供依据,同时还在研究不同阻隔技术在背板中的应用。

增效型背板:通过提高光的利用效率和降低组件工作温度,可实现组件功率增效。采用表面接枝技术对导热粒子进行处理,改善界面结合情况,降低界面热阻;改进加工工艺在背板表面形成特殊结构,使热量能够快速散出,从而增强背板的散热能力。

环境友好型背板:随着国家环保政策的不断收紧,企业环保和社会责任意识日益增强,环境友好型材料日益成为主流。环境友好型耐候涂层技术通过开发应用水性耐侯树脂及水性涂料交联固化技术,应用于背板的生产,降低VOC的排放量,实现环境友好;环境友好型胶黏剂技术通过研究开发水性胶黏剂和无溶剂胶黏剂交联固化技术,应用于复合型背板的生产,降低VOC排放,实现环境友好。



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