摘要：利用扫描电子显微镜和傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪对某型号光伏背板的结构和成分进行表征，研究了其耐湿热老化性能。结果表明，该背板为三层结构，上下层分子结构分别为PVF和EVA，经过2500h的湿热老化试验后产生了明显的分层现象。PVF膜在老化过程中颜色变化，先增大后减小，而EVA膜在老化过程中颜色变化一直平稳增加。 一 引言 世界性的能源紧缺和全球性的环境及应对气候变化问题，促使各国政府不得不改变过去依靠高资源消耗的发展模式，大力开展节能减排工作和新能源的开发利用，走可持续发展的道路。光伏发电是当前世界开发利用新能源和可再生能源的主要形式之一。在我国，光伏发电具有广阔前景，响应的技术日新月异，成本不断下降，已开始进入规模化市场应用的阶段。考虑到光伏组件的使用环境是在日晒雨淋的户外，生产商承诺的使用保质期是20年甚至30年之久，因此组件的环境适应性和组件所采用的关键材料，如前盖板玻璃、背板、封装胶膜等的环境适应性，越来越受到厂家的重视。此外，组件所处的环境条件千差万别，如何针对不同使用环境进行针对性的选材和结构设计，节约组件的制造成本也是厂家非常关心的问题之一。 本文将对某国产光伏电池厂商所采用的背板材料结构进行分析，并研究其耐湿热老化行为，探索发展快速评价背板材料的耐老化性能和选材技术。 二 实验 1 主要设备仪器 实验使用的主要设备仪器有：湿热老化试验箱，傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪，扫描电镜，能谱分析仪，台式色差仪。 2 试样的制备 将市售背板材料剪裁成5cm*7cm的小方片。 3 湿热老化实验 根据IEC61215中10.13的要求，开展温度为85±2℃，相对湿度85±5%的湿热老化实验。总实验时间为2500h。 4 测试与表征 （1）背板颜色的测量 依据GB/T15596-2009的规定，用色差的改变表征背板实验前后颜色的变化，在湿热试验中定期取样，测量并计算背板材料的色差值，结果取3次测量的算术平均值。 （2）表面形貌观察 采用德国CARL ZEISS EVO-18型扫描电子显微镜对背板截面和上、下表面进行观察。图像模式为SEM，束流（Emission）70nA，工作距（WD）20mm/30mm。加速电压和放大倍率根据图像效果确定。 （3）傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）分析 采用Thermo Nicolet公司生产的NEXUS 870型ATR-FTIR红外光谱仪对背板材料的成分进行表征，分辨率为4cm-1，扫描范围600~4000cm-1，扫描次数为32。 三 分析与讨论 1 背板的结构及材料成分分析 肉眼可直接观察到原始背板的两个表面为一个光面，一个糙面。对原始背板的截面采用SEM技术进行观察，可看出背板为三层结构，并且在粘合的过程中，施胶不均匀，部分地方未完全粘合。（图1）
利用ATR-FTIR技术分别对原始背板的糙面和光面进行分析，结果如图7、图8所示。图7中1033cm-1、1092cm-1为—CHF的伸缩振动峰，1409cm-1为与—CHF相连的—CH2基团的变形振动吸收峰，与标准谱图库进行对比，可以确定该物质为聚氟乙烯（PVF）。图8中2919cm-1、2852cm-1为—CH2的伸缩振动峰，1740cm-1、1380cm-1、1242cm-1为醋酸酯的特征吸收峰，根据这些特征谱带及与标准谱图库进行对照，可知其为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物（EVA）。由于中间层物质不易分离，暂时无法对其成分进行分析。根据背板选材的一般规律，其成分应为常用的PET薄膜。因此，初步判定该背板为常见的TPE型背板。 |
