光伏组件如何保证使用超25年？且看它的背板内层材料

背板作为晶硅太阳能组件的关键部分,对提高组件的安全性、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,背板需具备良好的机械强度与韧性、耐候性、绝缘、水汽阻隔、耐腐蚀和耐风沙磨损等各种平衡的性能。

最近几年,在降本的压力下,一些未经过户外实绩验证的背板材料被使用在组件上,导致使用这些背板的组件在户外工作仅几年后就开始出现大规模失效问题,使得组件厂家需要面对巨额索赔。同时,电站开发商也蒙受损失。由此可见,从源头上对背板材料把好关,对于降低组件的户外失效风险具有重要意义。

背板结构大致可分为外层(也叫空气层)、中间层和内层。每一层材料的选择和搭配都影响着背板的整体性能。目前,背板外层主要使用含氟薄膜,尤其是经过户外实绩验证过的杜邦?Tedlar?薄膜,以确保背板外层在户外综合老化应力的作用下可以使用25年以上。而背板内层由于不直接接触户外环境应力,其重要性往往容易被忽视。而且,目前市场上背板的内层材料种类较多,性能也参差不齐。

如何才能正确选择背板内层材料呢?回答这一问题之前,我们有必要先了解下背板内层材料需具备哪些性能。

需具备三大优异性能

首先,背板内层材料需要具有优异的耐候性及机械强度。如果内层材料自身都已发生老化开裂,其保护作用就无从谈起。

图1. 背板中间PET聚酯材料断裂伸长率保持率与紫外剂量的关系(试验条件:UVA,1.2W/m2@340nm, 70oC BPT, 紫外照射在PET表面)温和气候环境,组件正面每年紫外剂量为57kWh/m2

其次,背板内层作为中间层PET聚酯材料的保护层之一,需要具有良好的紫外阻隔作用,以避免PET遭受紫外破坏。图1是市面上常用的一款250微米PET紫外测试数据。从图中可以看出,PET聚酯材料只接受不到5 kWh的紫外照射后,其断裂伸长率就下降50%以上; 紫外剂量达到6 kWh时,PET力学性能基本完全丧失(温和气候环境,组件正面每年紫外剂量为57 kWh/m2)。这说明PET容易发生光老化,需要背板内外层的保护。背板中间层的PET聚酯材料主要起着电气绝缘、化学阻隔及力学支撑作用。如果PET发生破坏,这些功能都将丧失,因此背板内层需要将组件正面的紫外阻隔掉,以达到保护中间层PET的目的。

此外,背板内层作为PET与EVA之间的粘结层,还需要具有良好的粘接性能,以免出现脱层等失效风险。