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PET背板 创新还是“创心”?

来源:千荣钢管 浏览:3 发布日期:2018-08-09
板作为晶硅太阳能组件的关键部件,对组件的安全性、使用寿命和降低功率衰减起着至关重要的作用。要达到保护电池片的目的,背板必须具备良好的机械强度与韧性、耐候性、绝缘、水汽阻隔、耐化学腐蚀等各种平衡的性能。背板按照材料类别可分为含氟背板和非氟背板两大类,背板材料选择使用含氟薄膜、含氟涂层业内已有共识,目前只有含氟材料经过长期户外实证,含氟背板的市场占有率超过90%。随着光伏平价上网脚步的日益临近,产业链各个环节都有着降本提效的巨大压力,作为太阳能组件最重要的封装材料光伏背板亦是如此。为了进一步降低背板成本,部分企业尝试使用PET材料来替代氟膜或氟涂层作为背板的最外层,省去氟膜或氟涂层成本,从而售价更低。但无氟保护的PET背板还能满足组件性能要求吗?

一、PET背板结构及变化

目前PET背板主要有以下图1两种结构,第一种为三层结构,依次为强化PET(50um)、普通PET(150um)以及E膜粘接层,层与层之间使用胶黏剂粘接,需要两次复合工艺制得。为进一步迎合客户降本需求,只能围绕PET做文章,A/B结构的PET便孕育而生,A/B结构的PET与普通PET的不同之处在于其本身具有较为清晰的两层结构,一般A/B结构的PET总厚度在160um左右,外侧较薄的耐UV层占总厚度的10%,内层为普通PET,通过共挤形成A/B结构,PET内侧再复合上E膜或PO膜粘接层变形成了两层结构的PET背板,其较三层结构PET背板工艺更简单且更薄,售价因此更低。且其总厚度明显减薄,尤其是耐UV层PET厚度大幅减薄,可靠性同样也会大幅降低。

图1:不同PET结构背板
二、PET的老化机理

PET作为一种高分子材料,本身结构决定了其容易发生水解、紫外光老化降解、热老化降解,内部结构表现为分子链氧化、断裂,分子量降低,用在背板最外层则容易出现表面发黄、粉化、脆化甚至开裂。为了改善其耐候性,一般会在最外层PET中加入钛白粉类无机颜料阻挡紫外线侵入,但在户外使用过程中,由于光和水的共同作用,PET表面容易粉化、发白,析出钛白粉,造成PET结构背板性能下降。

PET的湿热老化

从PET受湿热老化的失效机理分析,PET在高温高湿的条件下非常容易水解,H2O分子攻击酯键,如图2所示,使其酯键发生水解断裂,生成带羧基的低聚物,羧基同时又会促进水解反应的进一步进行。PET抗水解的方法为将聚合度提高,分子量加大,分子量分布降低,结晶度适当提高。随着技术的不断进步,目前通过此种方法生产的PET耐水解等级较高,PCT48h后无脆化现象,有些甚至能做到PCT60h以上。

图2:PET水解反应
PET背板的紫外老化

从PET受紫外老化的失效机理分析,PET的紫外老化反应分为光解反应和光氧化反应,在光解反应中,PET经自由基重排反应,大分子主链发生断裂,并产生CO和CO2气体等副产物,材料PET的力学性能发生变化,如拉伸强度和断裂伸长率,如图3所示;在光氧化反应中,PET的芳环上产生氢过氧化基团,并进一步生成一酚羟基或二酚羟基衍生物,PET的发黄也主要是由这些荧光产物引起的,如图4所示。

图3:PET光解反应 图4:PET光氧反应

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