背板“技術(shù)帝”揭秘光伏背板這些年的進(jìn)階之路
2016年06月01日 10:13 7506次瀏覽 來(lái)源: 索比太陽(yáng)能光伏網(wǎng) 分類: 光伏 作者: 劉珊珊
太陽(yáng)能電池背板也稱為太陽(yáng)能電池背板膜、光伏背板、光伏背板膜、太陽(yáng)能背板。廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池(光伏)組件,位于太陽(yáng)能電池板的背面,對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用,具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。
背板用于組件的背面,是主要封裝材料之一。組件背面的關(guān)鍵特征是它必須具有很低的熱阻,并且必須有效阻止水蒸汽進(jìn)入組件內(nèi)部,對(duì)電池起保護(hù)和支撐作用,具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。一般具有三層結(jié)構(gòu),外層保護(hù)層,具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力,中間層具有良好的絕緣性能,內(nèi)層和EVA具有良好的粘接性能。背板是光伏組件一個(gè)非常重要的組成部分,用來(lái)抵御惡劣環(huán)境對(duì)組件造成傷害,確保組件使用壽命。
光伏背板的分類
按背板膜分類,可分為三種:一種為涂膠復(fù)合式背板膜,在PET聚酯薄膜兩面復(fù)合氟膜或者EVA膠膜,三層結(jié)構(gòu)。一種為涂覆背板膜,在PET聚酯薄膜兩面涂覆氟樹脂,經(jīng)干燥固化成膜。還有少數(shù)廠家采用交聯(lián)反應(yīng)法,在PET兩面通過(guò)交聯(lián)劑反應(yīng)制作復(fù)合膜或EVA膜。
按材料不同分類,背板可分為FPF(以TPT為代表)、KPK、FPE(以TPE為代表)、KPE及多層PET背板、TAPE(T層和P層之間加入鋁層)、TFB(PVF/PET/含氟粘結(jié)層)、KFB(PVDF/PET/含氟粘結(jié)層)、BBF(THV/PET/EVA)、FFC(PET雙面涂改良PTFE)、KPC(PVDF/特殊處理PET)、KPF(蘇州塞伍發(fā)明,氟皮膜技術(shù),結(jié)構(gòu)是PVDF/PET/氟皮膜)、PPC(特殊處理PET/耐候PET)等。
最早的光伏電池背板采用TPT結(jié)構(gòu),即Tedlar/PET/Tedlar結(jié)構(gòu),其中Tedlar為杜邦公司所生產(chǎn)的PVF(聚氟乙烯)薄膜,以杜邦公司的Tedlar為基材的背板主導(dǎo)了大部分的光伏背板市場(chǎng),第一款進(jìn)入光伏市場(chǎng)的產(chǎn)品為PVF2001,目前杜邦公司的Tedlar產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出第三代。按照光伏電池背板所采用的薄膜材質(zhì)區(qū)分,可以將背板劃分為Tedlar背板、含氟背板、PET背板與其他一些采用如PE材質(zhì)的背板產(chǎn)品。
光伏背板中所用的主要化學(xué)材料
PVF,學(xué)名聚氟乙烯,由氟和氟碳分子的共聚體擠壓而成的共聚物。做PVF薄膜最有名的是美國(guó)杜邦公司,杜邦的注冊(cè)商標(biāo)TEDLAR就是現(xiàn)在光伏行業(yè)用的最多的PVF薄膜。TPT或TPE中的T就是指TEDLAR。
PVDF,學(xué)名聚偏氟乙烯,是目前含氟材料中產(chǎn)量排名第二的大產(chǎn)品。PVDF的密度是PVF的1.3~1.4倍,分子結(jié)構(gòu)上多一個(gè)F,所以比PVF耐候性、阻隔性更好,但是PVDF成型困難,需要加20~30%左右的亞克力增塑劑(如PMMA等丙烯酸類材料),容易造成局部老化,橫向斷裂伸長(zhǎng)率低,且熱老化和濕熱老化后進(jìn)一步下降變脆,長(zhǎng)期戶外應(yīng)力老化下有開裂風(fēng)險(xiǎn)。
PET即聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,又稱聚酯薄膜,乳白色或淺黃色高度結(jié)晶的聚合物。長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃,短期使用可耐150℃高溫,可耐-70℃低溫。但是在高溫高濕環(huán)境中容易水解,在紫外光下容易發(fā)生光降解反應(yīng)。
PE即聚乙烯,由乙烯聚合而成,是應(yīng)用廣泛的高分子材料。化學(xué)穩(wěn)定性好,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良。
EVA即乙烯-醋酸乙烯共聚物,它的化學(xué)穩(wěn)定性好,吸水性小,高透明,與各種界面均有高粘著力,熔點(diǎn)低、易流動(dòng),適用于各種玻璃的夾膠工藝。
背板核心技術(shù)
我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)前幾年調(diào)整,正逐步回暖;光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展前景仍值得期待。“增加組件發(fā)電效率”、“延長(zhǎng)組件使用壽命”是光伏行業(yè)永恒不變的話題,光伏技術(shù)的未來(lái)發(fā)展以這兩個(gè)方面為核心,以“降低度電成本”為終極目標(biāo)。
作為國(guó)內(nèi)光伏背板行業(yè)的“技術(shù)帝”——樂(lè)凱膠片股份有限公司的技術(shù)人員對(duì)《光能》記者表示,在光伏組件的各個(gè)構(gòu)成部件中,背板材料主要應(yīng)用于光伏組件的封裝環(huán)節(jié),起到隔絕外界侵蝕、保護(hù)電池片的作用,一直被認(rèn)為是組件制造和使用過(guò)程中極為重要的材料。隨著光伏行業(yè)的飛速進(jìn)步,以及相關(guān)技術(shù)人員對(duì)背板材料和組件需求的深入了解,背板所起到的作用在業(yè)界越來(lái)越明朗化。背板生產(chǎn)工藝也在不斷的發(fā)展進(jìn)步。
以樂(lè)凱為例,通過(guò)基材表面改性技術(shù),解決了氟樹脂材料以及不同類型膠黏劑在基材上附著力低的技術(shù)難題,提高了層間粘結(jié)可靠性;通過(guò)含氟涂層/EVA化學(xué)作用增強(qiáng)技術(shù),大幅提升了含氟涂層與EVA間的粘結(jié)力,保證了背板良好的封裝性及封裝穩(wěn)定性;通過(guò)溶劑揮發(fā)梯度設(shè)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了涂層干燥零缺陷,保證了成膜致密性,從而提高了背板的絕緣性和耐候性;通過(guò)高含氟量涂料超細(xì)分散技術(shù),開發(fā)了含氟量高、相容性好的新型氟樹脂涂料配方體系,提高了涂料的耐侯性能;通過(guò)膠黏劑固化交聯(lián)技術(shù),設(shè)計(jì)膠黏劑的交聯(lián)密度及交聯(lián)速度,保證了層間粘結(jié)力長(zhǎng)期應(yīng)用可靠性。
此外,樂(lè)凱太陽(yáng)能電池背板通過(guò)優(yōu)化含氟聚合物配方和改性樹脂,達(dá)到不使用底層或粘合劑就能與基材粘結(jié)的效果,提高了含氟聚合物層與基材的附著力,同時(shí)成膜具有較高的致密性、水汽阻隔性以及耐候性。通過(guò)應(yīng)用獨(dú)創(chuàng)的產(chǎn)品配方和50多年積累的“精密涂布”技術(shù),樂(lè)凱成功研制出中國(guó)第一代涂布型太陽(yáng)能電池背板,解決了太陽(yáng)能電池背板耐老化、電氣絕緣、水汽阻隔等技術(shù)問(wèn)題。
據(jù)《光能》記者了解,樂(lè)凱T系列背板包含單面復(fù)合Tedlar背板、綜合型雙氟背板、雙面復(fù)合Tedlar雙氟背板,作為新一代產(chǎn)品,無(wú)論在耐濕熱性能、耐紫外性能、耐腐蝕方面均有了革命性的提升,這無(wú)疑會(huì)為樂(lè)凱背板在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中帶來(lái)較大的優(yōu)勢(shì)。
樂(lè)凱在光伏背板方面的新舉措
高耐候背板:背板耐候性是影響電池組件壽命的重要因素,因此需研究提升背板耐濕熱、紫外性能,為組件25年壽命保駕護(hù)航。
高絕緣背板:光伏1500V系統(tǒng)通過(guò)提升電壓,可降低線損;同時(shí)可以串聯(lián)更多組件,減少逆變器的直流線纜用量和匯流箱數(shù)量,節(jié)約整體的BOS成本,是光伏系統(tǒng)的重要發(fā)展方向;為保證電站安全性,對(duì)背板絕緣性要求也會(huì)相應(yīng)提高。
高阻燃背板:在未來(lái)光伏發(fā)展規(guī)劃中,與建筑結(jié)合的分布式電站所占比例越來(lái)越高,對(duì)組件、背板的防火性能要求逐步提高,因此更高阻燃等級(jí)的背板將會(huì)受市場(chǎng)青睞。
高阻隔背板:高阻隔背板可以減少組件PID效應(yīng)、蝸牛紋等對(duì)功率衰減的影響,是灘涂池塘、沿海地區(qū)高濕環(huán)境分布式電站的最佳選擇。據(jù)了解,樂(lè)凱目前正在與組件廠商共同研究不同阻隔性背板對(duì)PID 、蝸牛紋的影響,為后期高阻隔背板制定科學(xué)、合理的技術(shù)指標(biāo)提供依據(jù),同時(shí)還在研究不同阻隔技術(shù)在背板中的應(yīng)用。
增效型背板:通過(guò)提高光的利用效率和降低組件工作溫度,可實(shí)現(xiàn)組件功率增效。采用表面接枝技術(shù)對(duì)導(dǎo)熱粒子進(jìn)行處理,改善界面結(jié)合情況,降低界面熱阻;改進(jìn)加工工藝在背板表面形成特殊結(jié)構(gòu),使熱量能夠快速散出,從而增強(qiáng)背板的散熱能力。
環(huán)境友好型背板:隨著國(guó)家環(huán)保政策的不斷收緊,企業(yè)環(huán)保和社會(huì)責(zé)任意識(shí)日益增強(qiáng),環(huán)境友好型材料日益成為主流。環(huán)境友好型耐候涂層技術(shù)通過(guò)開發(fā)應(yīng)用水性耐侯樹脂及水性涂料交聯(lián)固化技術(shù),應(yīng)用于背板的生產(chǎn),降低VOC的排放量,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好;環(huán)境友好型膠黏劑技術(shù)通過(guò)研究開發(fā)水性膠黏劑和無(wú)溶劑膠黏劑交聯(lián)固化技術(shù),應(yīng)用于復(fù)合型背板的生產(chǎn),降低VOC排放,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。
“隨著光伏行業(yè)的發(fā)展,包括電池技術(shù)、制造工藝等也將不斷進(jìn)步,導(dǎo)致對(duì)相關(guān)配套材料要求的不斷提高,樂(lè)凱將密切關(guān)注與跟蹤光伏行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步,不斷開發(fā)各種新技術(shù)、新材料,滿足市場(chǎng)持續(xù)提高的各項(xiàng)需求。”樂(lè)凱技術(shù)人員如是說(shuō)。
責(zé)任編輯:周大偉
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