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太阳能电池背板使用的各种氟塑料的比较

2013-5-6 20:46| 发布者: echo| 查看: 10603| 评论: 0|来自: 海优威

摘要: 本文比较了已经商品化的太阳能电池背板中使用的各种氟材料的性能,各种氟塑料按其耐候性能均能满足太阳能电池背板对耐候的要求。使用氟塑料薄膜比使用氟碳 涂料在制造背板的工艺上更容易保证太阳能电池背板的 ... ...
因组分的不同配比而熔点不同
       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的膜,在40℃、95%的湿度下,PVF的水汽透过率超过10-20克/天平方米,PVDF的水汽透过率为2 克左右,而常用的PET不超过10克。当氟塑料薄膜和PET薄膜复合成背板后,多数供应商都声称其背板的水汽阻隔性能小于2克。

聚氟乙烯(PVF)薄膜
        如上所述,PVF薄膜加工非常麻烦,在加工中需要加入较大偶极矩的试剂作为潜溶剂。所谓潜溶剂指在室温下对PVF没有任何溶解能力,但100℃以上可以部分溶解PVF的试剂。在制造PVF薄膜时将含潜溶剂的PVF挤出到不锈钢板上,然后挥发掉溶剂得到PVF薄膜。由于PVF薄膜的制造工艺的特殊性,其薄膜 表面有较多的针孔,PVF薄膜是上述四种氟塑料中水汽阻隔能力最差的。由于PVF薄膜针孔的存在和材料本身含氟量最小,所以PVF薄膜需要较厚的厚度来保 证其性能。但是PVF是所有氟材料中成本最低的,考虑太阳能电池将来的大规模使用,其仍是一种非常合适的材料。
杜邦公司的Tedlar是最广泛使用的PVF薄膜,其有第一代和第二代之分。从实际使用情况而言,第一代产品质量更好一些。其厚度在30μm左右,目前较多供应欧美市场。第二代产品成本低一些,厚度为25μm,表面有肉眼可见的针孔,供应亚洲市场较多。具悉杜邦公司已有第三代产品,并授权某日本公司使用, 但目前市场上还未见成熟产品推广。浙江蓝天环保有规模化生产PVF薄膜的计划,目前市场上还未看到以其产品生产的背板。

四.聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜:
        PVDF是使用量第二大的氟塑料,品种完善,供应商众多。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。无论从世界范围内的供应量、加工适 应性还是耐候性、阻隔性而言,其都是最合适的太阳能电池背板耐候材料。同样厚度的PVDF薄膜的透湿性大约只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高,耐 候非常优异。苏威公司PVDF1008制成的薄膜,经使用各种老化手段(见下表)测试后,各项性能指标均无明显变化。由于PVDF的出色耐候性,日本吴羽 公司甚至推出结构为PVDF/PMMA复合膜以替代PVF和PVDF薄膜作为太阳能电池背板的耐候层,其表层PVDF的厚度只有4μm。

> 测试方法 > 测试方法说明 > 时间
> Wether-O-Meter > 峰值390nm、富含330到430nm紫外线的碳弧灯,60℃ > 7200小时
> Q-UV > 4小时60℃紫外线照射、4小时40℃水雾组成的循环实验 > 5000小时
> 加速自然老化 > EMMAQUA(ASTM 838) > 1年
> 自然老化 > 美国亚利桑那和佛罗利达 > 9年

表3 苏威公司PVDF各种老化实验

        PVDF制膜较成熟的是使用吹膜的方法。阿克 玛公司专门有吹膜的高融体强度的PVDF级别,按其报道能吹出5μm厚度的薄膜(3)。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化工等在这方面做了较多的研究。但加入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后进行比较,发现含PMMA(10-20%)的PVDF薄膜1000至2000小时湿热老化 后薄膜破损严重(4)。某欧洲公司在中国大力推广其生产的PVDF薄膜以期应用于太阳能电池背板中,国内有多家背板公司和一些太阳能组件工厂尝试使用。尽管其提供的数据表明耐候性良好,但红外图谱发现其薄膜含有大量的PMMA的成分。该薄膜为三层结构,中间层PMMA-PVDF合金中的PMMA含量甚至大 大超过PVDF含量,所以其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2000小时的紫外老化测试,薄膜性能下降忽略不计,完全满足了背板对氟塑料薄膜的要求。

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