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是谁影响了光伏组件背板寿命?用氟膜厚度或是间接原因
发表于>2019-05-16 09:27:19
来源:PV-Tech

配景

跟着太阳能产业的赓续睁开,光伏组件已经大批应用于光伏电站。得益于近十年来相干技术的突飞猛进,光伏电站的平价上网也日益临近。但是走向光伏电站平价上网的路途并不是一帆风顺的,甚至有临盆商以牺牲产品德量为价值来获得超额利润。正如中国光伏协会王勃华秘书长所冀望的:“光伏产业已经成为与中国高铁一样的亮丽咭片,让全世界刮目相看,盼望全体行业都可以或许或许珍爱这份来之不易的产业,将光伏产业可以或许或许健康地睁开好。”

在光伏组件中,光伏背板是一种掩护性资料,重要起到支撑组件、隔绝水汽和氧气的感化,且要经受全球各地十分复杂而迥异的户外环境考验,因此其资料的靠得住性至关重要。其布局如图所示:由空气面从外至内分离为:1)氟膜掩护层;2)粘结层1;3)支撑层PET膜;4)粘结层2;5)内面掩护层。

(1)空气面氟膜掩护层;起感化重如果掩护PET支撑层不受紫外、风沙侵蚀,弱化PET降解速率,以包管作为光伏组件的“心脏”-晶硅组件的高效运行;

(2)粘结层1和粘结层2;重要是将氟膜层和PET层粘结在一路,不因水汽、高温等感化而弱化粘结感化,并最终导致氟膜层与PET层的脱离而失去氟膜层应有的掩护感化;

(3)PET支撑层;重要起机械支撑感化和隔绝水汽和氧气感化;不因在水汽、氧气和高高温感化加快降解或开裂而失去应有的支撑和掩护感化;

(4)内层氟膜掩护层;因内层不与户外大气环境间接接触,仅接触正面太阳光的辐照,因此对内层的应釉墼勖请求不如空气面掩护膜那么严苛。

从光伏组件的布局来看,若将晶硅片比喻为组件的“心脏”,那么光伏背板可以或许比喻为组件的“盔甲”,而空气面的氟膜掩护层则可以或许形象地比喻为“防弹衣”。“防弹衣”的存在可以或许显著延长“盔甲”的应用寿命而间接延长全体组件的应用寿命。因此,氟膜掩护层的品格靠得住性至关重要。

氟塑料资料中的C-F键键能高达485KJ/mol,极耐受紫外光照射和大气老化,氟塑料膜是掩护光伏组件在户外应用的关键封装资料,这一点已成为业内共识;PVDF也因其优越的机能在户外修建中拥有应用50余年的优越口碑,因而自2005年后开端在光伏组件中获得疾速睁开和应用。

但是近两年来,在光伏行业提质降本的大趋向下,某些临盆商盼望颠末过程低落氟膜厚度以到达低落本钱的偏向,却忽略了低落厚度后对组件靠得住性的影响。可以或许或许说是严重违背了行业协会一再呼吁的颠末过程技术立异实现提质降本的初衷。本文将颠末过程稽核分歧厚度对产品机能的影响来说明作为氟膜掩护层厚度的重要性。

厚度减薄的机理

根据涂料行业多年的实践数据表明,即便是耐候性极好的含氟涂料,在较为恶劣的环境地区,在风沙、高温、水汽、紫外辐照等多因素侵蚀感化下其涂层的减薄速率可达0.5um/年。而且跟着厚度的减薄,后期减薄的速率会越来越快。这因为不管涂层或是膜层都是由高分子资料改性而成,改性过程中必要复配多种无机填料、高分子功效助剂等资料,而每种资料对抗风沙、高温、水汽、紫外辐照的能力不一而足,在多种因素综合感化下会因赓续被磨损而减薄,这与即便是金属、矿石会因生锈、风沙侵蚀而减薄道理相似。如图2所示,两种分歧的氟膜掩护层在紫外辐照感化下表观会发生粉化或疏松程度不同等的现象,一旦发生粉化或外面疏松后薄膜会更容易减薄。因此,包管薄膜具有一定的厚度是包管背板掩护膜资料经多年侵蚀而仍然可以或许或许有用包管光伏组件效力的重要条件。

厚度的影响

一样平常而言,氟膜减薄后各项机能都邑有分歧程度的低落,这会低落对背板中PET支撑层的掩护感化。而且,若氟膜厚度减薄,后续背板复合时必需改变工艺参数如复合张力、复合速率等,增长了背板复合工艺复杂程度,也间接地增长了临盆本钱。

1)分歧厚度对初始机械机能的影响

PVDF膜在临盆过程中在横纵向有分歧程度的拉伸取向感化,为验证分歧厚度氟膜的机能差异,我司睁开了大批的试验研究。
 


图3

图4

由图3和图4可知,膜厚度减薄至13μm时,与22.5μm膜相比,MD和TD向拉伸强度分离下降24%,18%,MD和TD向断裂伸长率分离下降34%,55%,说明膜厚度减薄后,力学机能会大幅下降,不利于膜的长期应用,对氟膜复合成背板的过程也有影响。

2)分歧厚度对老化机能的影响

在户外长期应用过程中,氟膜的耐候性间接决定背板的应用寿命。PCT试验结果如图5和图6所示,PCT 96h试验后,MD向拉伸强度,TD向拉伸强度跟着膜厚度低落而低落,但膜厚度减薄后,TD向断裂伸长率显著低落。


图5

图6

UV60KWh+DH1000h+HF30是比年来光伏测试机构为包管光伏组件品格更加靠得住而提出的序列加严测试办法。试验结果如图7、图8示,13μm,15μm和18μm的膜不管在TD或MD向都显著小于22.5um、25um和30um,说明厚度对付力学机能也具有重要影响。考虑到在长期户外应用后势必会有一定减。度减薄的氟膜势必给光伏组件的长期应用形成隐患。


图7

图8

3)分歧厚度对耐磨机能和抗水汽的影响

根据各地辐照的统计数据,假定高空对阳光反射率15%,25年组件发电,背板接受的阳光照射量在西部地区超过300kWH。光伏背板的应用环境非常苛刻,如高温、高湿、风沙侵蚀等,由其在我国东南地区如新疆、内蒙、甘肃等地,降水量<250~500mm/年、蒸发量>600mm/年;风沙大,年输沙量50~500 Kg/m2,因此对氟膜的耐磨机能有严厉请求。而在气温高,湿度高,温差小,无风或少风的地区,如四川,浙江,广州等地,因为终年温度20~27℃且降水量在1500~2000mm/年,水汽透过率则成为影响背板品格的关键因素。由图9可知,水汽透过率和耐磨机能跟着膜厚度减小而低落,因此,减薄膜厚度后会显著低落PVDF膜的水汽阻隔和耐风沙侵蚀的能力。


图9

PVDF膜的耐候机能与厚度成正相干,所以抉择背板用氟膜时若厚度太低会大幅低落氟膜和背板的应用寿命。

结论

厚度与薄膜产品机能间接相干,对老化机能影响显著;抉择更薄的氟膜掩护层时,应根据分歧地区的环境复杂性做好产品布局计划抉择靠得住厚度的氟膜作为掩护层;

在复杂迥异的分歧环境中,光伏组件背板用掩护膜都邑在综合感化下有减薄趋向,从减薄速率和各项机能看,建议在严苛环境中光伏组件背板用PVDF薄膜厚度包管在25um甚至30um以上,方可以或许或许更稳妥地包管光伏组件的久长运行。

结束语

跟着近几年光伏行业的睁开,光伏组件背板用氟膜国产化趋向也越来越显著,国内部分一线组件大厂已经开端把国产PVDF薄膜录入合格供给商BOM。光伏市场瞬息万变,唯一不变的是的谕仁对低落本钱的不懈极力。维持和提高氟膜厚度,是包管光伏组件长期应用、充足发挥其发电效能的有利包管。而盲目低落氟膜掩护层厚度,势必会导致产品机能不稳固,进而影响光伏组件的久长运行。


中国太阳能光伏网(fdtyn.com)任务编辑:韩哲

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