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一文解析 光伏背板材料&工艺 选择!

一文解析 光伏背板材料&工艺 选择! 材荟智造
2023-06-13
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导读:PET PVF PE PA PO......用哪个比较好?


光伏组件背板是一种用于太阳能电池组件的封装材料,位于太阳能光伏组件的背面,主要的作用是阻隔空气、阻隔水汽、阻隔紫外线等,从而使得太阳能组件寿命达到 25 年以上的质保要求。


光伏组件背面盖板材料主要是玻璃与有机高分子材料,主要作用有阻隔空气、阻隔水汽、阻隔紫外线、提供电学绝缘性能、提供力学支撑性能、耐沙磨、与封装材料保证粘接强度等。



光伏组件背板生产工艺及结构




材料在背板结构中的简称:


PET 简称“P”;


PVF 简称“T”;


氟涂层 简称“C”或“F”;


PE 简称“E”;


PA 简称“A”;


PO 简称“P”或“O”;




01

复合法生产工艺


复合法为使用比例最高的生产工艺,常见的 TPT、KPK、TPE、KPE、TPO、KPO、TPX、KPX、PPE 均采用复合法生产,该方法使用胶水将外层和内层粘结在中间层。






02

涂覆法生产工艺


而对于双面氟涂层的 CPC 类型背板,以上工艺并不适用,需要使用涂覆法,该方法不使用胶水。





03

其他生产工艺


对于 TPC、KPC 类型背板,需要涉及以上两种工艺,由于涂覆工艺温度较高,所以通常使用涂覆工艺将氟涂层附着于中间层,再将外层使用胶水粘结在中间层。除以上主流工艺外,还有“小众”的共挤法,将聚合物多层薄膜挤出的复合技术,代表为 AOE、OOO 类型背板。





光伏组件背板类型与特点





按照背板三层结构的内层和外层是否含氟,可区分为双面含氟背板、单面含氟背板及无氟背板。


常见的外层结构有 PVF、PVDF 等含氟材料,也有使用改性 PET 作为背板外层;以上的 PVF、PVDF 等材料可同时用于内层,做成对称的三明治结构,例如常见的 TPT 和 KPK 结构的双面含氟背板。


同时很多背板也在内层使用 PE 结构,例如常见的 TPE 和 KPE 结构的单面含氟背板。


同时也有在背板内层使用氟碳涂层以及两侧均使用氟碳涂层,例如常见的 KPC、CPC 和 TPC 结构的双面含氟背板。


无氟背板通常在内层使用 PE 和聚烯烃,外层搭配 PA 和聚烯烃通过共挤法生产而成,例如常见的 AOE 和 OOO。


01

PET

PPO


PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),俗称聚酯薄膜,由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。


02

PVF

PPO PC


PVF(聚氟乙烯),由氟和氟碳分子的共聚体挤压而成的共聚物,美国杜邦公司是 PVF 薄膜的知名生产商,杜邦的注册商标 TEDLAR 是光伏行业现在使用最多的PVF 薄膜,TPT 或 TPE 中的 T 指的是 TEDLAR。


03

氟涂层

PA


氟涂层与 PVF、PVDF 氟膜的区别在于,直接使用以氟树脂为主要成分的氟碳涂料涂覆在 PET 基材表面成膜,常用的氟树脂有 PCTFE( 三氟氯乙烯树脂)、PTFE( 聚四氟乙烯 )、FEVE( 氟乙烯与乙烯基醚共聚物 )。



04

PE

PA


PE 是聚乙烯,广泛用于背板内层结构,通常加入EVA 材料。


05

PA

PA


PA 是聚酰胺,俗称尼龙 (Nylon),它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。


06

PO

PA


PO 是聚烯烃,指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物,是与 EVA 类似的组件封装材料,现也用于背板中间层或内层。


使用各种材料,搭配在各结构层,即可生产出多种多样的背板。




光伏组件背板选型建议




01

PET 耐水解等级

PPO



PET 是由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来,作为背板芯材,本身结构决定了其在高温高湿的条件下非常容易水解,且容易受紫外光老化降解。所以在选择背板中间层所用的 PET 时首先应根据不同的温湿度环境来选择。


目前行业内使用的 PET 耐水解等级一般为PCT 48 和 PCT 60(温度 121℃,湿度 100%,压力 0.2MPa下实验 48h 或 60h,PET 的断裂伸长率在 10% 以上且背板无脆化现象),PCT 试验是一种加速的湿热老化测试方法,根据试验对比,行业内普遍认为 PCT 48h 测试相当于 IEC 标准的 DH 2000h 测试,已经可以保证一般温湿度地区的使用,但是对于高温高湿的地区,建议使用PCT 60。


02

PET 厚度选择

PPO


IEC 61730-1:2016 中规定,DTI 值与组件的系统电压有关,不同的系统电压 DTI 值要求不同,其中 1000V组件要求 DTI 最低为 150μm,1500V 组件要求 DTI 最低为 300μm。同时规定 DTI 计算时,其各层绝缘材料RTI( 相对热指数 ) 至少要满足 90℃ 要求。


目前对于复合型以及复合型 + 涂覆型的背板在计算 DTI 时,由于胶水层的厚度不计算在内,DTI 数值的计算取决于外层、PET 以及内层的厚度。


涂覆型和共挤型的背板由于无胶水粘接,DTI 数值的计算是各层厚度之和,所以针对不同系统电压下背板的 PET 选择,应结合以上不同结构背板类型,除考虑内外层绝缘层厚度外,还应考虑 PET 的厚度,以保证背板的绝缘性能。


03

不同辐照度下的背板选型

PPO


我国的太阳能资源年水平面辐照总量分布不均,因此应根据不同的辐照总量来选择相应的氟膜,结合以上,建议应根据不同的气候类型及太阳能资源丰富程度来选择。



注:此文章仅供参考,如涉及作品版权问题,请与我们联系,我们将在第一时间协商版权问题或删除内容!

来源:链塑网,《浅析光伏组件背板材料的技术发展及选型建议》李媛媛,苗林,张银环


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