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1.1 含氟复合型背板
含氟复合型背板现主要有TPT、KPK、TPE 和KPE这4 种类型[6] 。其中T 是指美国杜邦的聚氟乙烯(PVF)薄膜,P 指PET 基材,K 为聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜,E 为EVA。含氟复合型背板是在背板的单面(TPE 和KPE)或双面(TPT 和KPK)复合氟膜,属于第1 代背板。因成本压力,2008 年以后,TPT、KPK 内层用聚乙烯(PE) / EVA 等非氟材料替代,制成单面含氟复膜背板,称之为TPE 和KPE,该类型背板受光面为不含氟膜,用其他烯烃聚合物或PE、EVA 等材料替代,但这些材料在使用过程中很容易在紫外等环境下分解,组件背板进行加速UV 老化测试,并通过金相显微镜观察发现KPE/ TPE 内层E 层(E 为EVA 层)有明显的微裂纹(如图2),组件背板很快出现变黄、脆化等老化现象,严重影响组件的长期发电效率,虽然单面含氟背板具有成本上的优势,但由于其自身固有的缺陷,其很难适合组件封装长期使用需要。
图2 KPE/ TPE 内层E 层加速UV 60 kWh 老化后金相显微镜照片(×500)
另外,双面复合型背板由于其氟膜制造成本较高,且目前仍为少数国外企业所垄断,并且单面和双面含氟复膜都存在复膜与PET 基板或EVA 之间的粘结问题,复膜层与PET 之间是通过胶粘剂实现粘结,由于胶粘剂与PET 和PVF(或PVDF)间的浸润性不同,且当前胶粘剂固化均是通过整卷熟化方式,存在较大不确定性,因此,长期使用出现分层现象的风险较大,影响组件长期可靠性。因此,复合型背板技术正在被其他新技术所取代。
迫于成本压力,2011—2013 年背板材料出现以强化PET 取代TPE/ KPE 外层耐候氟膜的背板。强化PET 采用在PET 表面修饰、添加助剂或者其他改性的方法来改善PET 的耐UV 性能,但由于PET 分子链中含有大量的酯基,其与水直接接触易产生水增塑,导致PET 分子链降解,同时PET 在直接应用中结晶度会增加,使材料变脆,耐冲击性降低。另外,在湿气环境下,温度升高、紫外辐射和热循环作用下PET分解更加迅速,物理机械性能急剧下降。因此基于PET 材料自身的缺陷,不含氟背板并不能满足复杂自然环境下组件应用要求。试验样品PET 在65 ℃,相对湿度65%的条件下,用超强紫外(SUV)氙灯辐照60 kWh 后,对其进行500 倍金相显微镜拍摄照片,结果见图3。 |