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背板环境老化测试分析之系列


文章来源:http://www.asryq.com/news/775.html 发表时间:2021-02-27
相关标签:背板环境老化测试

目前常规的晶体硅光伏组件封装在“钢化玻璃/EVA/电池/EVA/背板”的夹层结构中,背板是直接与外界环境接触的封装材料,其性能直接影响整个组件的寿命。

 

市场上常见的背板有三种类型:复合型、包覆型和共挤型。

 

IEC对背板材料的耐候性有专门的测试项目和标准,如紫外老化、湿热老化(85℃,85%湿度)、湿冷试验(HF,-40℃至+85℃,85%湿度)、温度循环(TC,-40℃至+85℃)等。但是在按照IEC测试标准测试背板材料时,我们R&D团队发现,在测试结束时,大部分背板都没有出现可见的损坏现象,与元件25年甚至10年的户外性能相差很大,无法区分和合理评估不同背板的性能。因此,我们从两个方面对背板材料的耐候性进行了测试,[1]将原IEC测试标准翻倍;[2]整合多个IEC测试项目,进行系列老化测试。

 

我们选择了市场上主流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA篮板作为测试对象。测试后,我们使用每个背板的泛黄指数作为材料质量的评价标准,也作为判断测试项目严重程度的依据。

 

1.单个国际电工委员会测试项目的双重测试,

 

进行了3次试验:湿热1500h(1.5倍IEC标准)、湿热2000h(2倍IEC标准)和uv150 kw wh/m2。

 

湿热老化(85℃,85%湿度):湿热1500小时后,涂层篮板内外两层和KPE篮板内E层均有不同程度的发黄。到2000h,大多数背板的内外层泛黄程度加深,特别是涂层背板的内层和KPE背板的内层E。TPA背板内层A和AAA背板内外层在湿热老化过程中有轻微发黄(不可见);一些聚偏氟乙烯膜的性能较差,如试验中KPE外层的聚偏氟乙烯在湿热老化至2000小时时也有可见的发黄现象;湿热老化过程中没有可见的泛黄现象。一般,镀膜背板的涂层(尤其是内涂层)比氟膜PVDF膜好,性能特殊。AAA(聚酰胺)更容易发黄。

 

uv150 kw wh/m2(60℃—测试室内空气温度,辐照度45w/m2):uv测试时,背板外层面对紫外灯。UV150kWh/m2后,镀膜背板的内层和外层可见发黄。个别的聚偏氟乙烯薄膜,如KPK背板的聚偏氟乙烯内层,也发生了可见的泛黄;还有特殊膜和好的PVDF膜没有可见的泛黄;KPE内层E和AAA背板无可见泛黄现象。背板的外层面向紫外灯,而背板的内层仍然变黄的原因是:在试验箱中,紫外灯管沿着箱体一侧的箱壁从上到下依次组装,背板材料只能从上到下悬挂,外层面向紫外灯管, 而背板另一侧的盒壁(由不锈钢制成)将不可避免地将紫外线反射到背板内层,从而导致背板内层发黄现象。 一般,在增强的紫外线照射下,涂布后的背板和一些聚偏氟乙烯薄膜的涂层容易发黄。膜表现更好。

 

二、顺序老化试验

测试了TC200+HF40和UV30kWh/m2+TC100+HF20。

 

TC200+HF40:经过TC200+HF40延伸序列测试,被涂背板内层有可见的泛黄,而外层涂层的泛黄程度相对较轻,但△b仍接近2;复合背板,是氟膜PVDF还是特殊能量?内层E层,无可见泛黄;而TPA的A层和AAA的外层略有发黄(不可见)。一般,在延长的高低温顺序测试中,只有被涂背板的内涂层有一定程度的发黄。

 

从测试结果可以看出,无论是简单的湿热老化、UV照射,还是顺序测试TC+HF,包括严格的综合顺序测试UV+TC+HF,镀膜背板的涂层都比复合背板的涂层更特殊。在UV+TC+HF的严格综合顺序测试下,PVDF膜和AAA(聚酰胺)也有可见泛黄,但是特殊膜仍无可见泛黄(轻微,不可见)。相比较而言,紫外+TC+HF综合序列测试集紫外测试和TC+HF序列测试于一体,比简单的增强紫外照射和简单的增强TC+HF测试更有效、更快速地区分不同类型背板的耐黄变性能,特别适合元器件厂商快速判断背板的性能。

 

综合表现,特殊膜的性能评分高,不同厂家的PVDF膜由于F含量不同,性能也不同,光泽度好,泛黄严重。

 

此外,我们还对UV+HF序列进行了测试,发现UV60kWh/m2+HF10序列测试后,各种篮板出现了不寻常的发黄,这种测试方法还需要进一步研究。具体来说,什么样的测试方法可以在短的时间内模拟篮板室外发黄,需要重新验证。

 

产品的耐候性是产品质量评价的重要标准。常见的耐候性试验方法包括室外自然老化和实验室加速老化

 

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背板环境老化测试


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