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光伏背板老化性能新型试验法-技术知识

背板是保护电池片的重要封装材料,其直接与户外环境接触。背板材料老化将使组件加速失效,最终导致太阳电池的稳定性与耐久性无法得到保障,因而背板材料需具备优异的绝缘性、水汽阻隔性和耐候性等优点。尤其最重要的耐候性能。但是,目前背板耐老化性测试的周期都比较长,满足不了现今快速发展的光伏行业市场。本文即是对光伏背板快速筛选法进行的探索。


基本资料


试验材料:涂覆型、复合型以及挤出型背板型号共13种


试验设备:紫外湿热加速老化试验箱


试验内容


1光伏背板耐高温高湿性能测试

按照现有的IEC 61215-2005标准进行耐高温高湿试验。具体的测试数据如图(1)和图(2)所示,试验后分别对背板样品按照GB/T 1040.3-2006标准和ASTM E313-2010标准进行断裂伸长率以及黄变指数(纵向MD,横向TD)的测试,并按照公式(1)计算试验后断裂伸长率的保持率。

图1 背板经高温高湿试验后的断裂伸长率保持率


图2 各背板经高温高湿试验后的黄变指数


由图1、图2可知,光伏背板随着高温高湿试验时间的增加,呈现性能下降的趋势。


2光伏背板耐紫外性能测试

按照现有的IEC 61215-2005标准进行紫外试验,具体的测试数据如图(3)和图(4)所示,试验后分别对背板样品按照GB/T 1040.3-2006标准和ASTM E313-2010标准进行断裂伸长率以及黄变指数(纵向MD,横向TD)的测试,并按照公式(1)计算试验后断裂伸长率的保持率。

图3 各背板经紫外试验后的断裂伸长率保持率


图4 各背板经紫外试验后的黄变指数


由图3、图4可知,光伏背板作为高分子化合物,其化学键极易受到紫外光的破坏,致使光伏背板表面产生裂纹,使得中间层失去了外层的保护,继而使PET直接暴露于空气中,产生水解、碎裂,从而使得整体性能下降。


3光伏背板耐紫外高温高湿加速老化试验性能测试

本文中采用的耐紫外高温高湿(简称UV+DH)试验方法,是无锡市产品质量监督检验中心在国内首次提出的一种加速老化试验方法。试验的目的是想就两个单纯的环境老化试验结合考察,这样可以更加接近现实的环境条件。

具体的测试数据如图(5)和图(6)所示,试验后分别对背板样品按照GB/T 1040.3-2006标准和ASTM E313-2010标准进行断裂伸长率以及黄变指数(纵向MD,横向TD)的测试,并按照公式(1)计算试验后断裂伸长率的保持率。


图5 各背板经紫外高温高湿试验后的断裂伸长率保持率




(a)断裂伸长率保持率(MD)


(b)断裂伸长率保持率(TD)


(c)黄变指数


图71#典型涂覆型背板经UV、DH、UV+DH试验后的各性能变化图


(a)断裂伸长率保持率(MD)


(b)断裂伸长率保持率(TD)


(c)黄变指数


图8 8#典型复合型背板经UV、DH、UV+DH试验后的各性能变化图


由以上这些图可知,紫外高温高湿老化试验断裂伸长率的保持率与耐紫外及耐高温高湿的趋势基本一致,黄变指数也均满足现有背板产品的标准要求,我们可以认为紫外高温高湿试验的数据是可靠,而整个测试时间仅仅只有15天。


结论


紫外高温高湿试验方法结合了光照、温度、湿度三重影响因素,在短期内评价了背板材料的质量优劣。它是一种试验方法能够同时评价组成背板的几种关键材料,而不用一种材料分几种试验方法来单独评价,是一种评价背板材料比较可靠的加速老化试验方法。

紫外高温高湿相较于单纯的湿热试验及紫外试验来说,是一个相对快速的筛选方法,可以得到一个相一致的结果。对于光伏背板生产厂家而言,可以指导其新材料的开发,加快其新产品的研发速度;其次,对于光伏组件厂商而言,可以指导其对光伏背板的检测与遴选,寻找最优性价比的光伏背板以用于不同地区的光伏系统;另外,对于光伏产品检测认证机构而言,可以加快其对光伏背板的测试,同时保证其对光伏背板的检测认证能更好的模拟自然环境。

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