涂覆型光伏背板可靠性分析
隨著全球性現(xiàn)代化水平的逐年提高,光伏產業(yè)作為可再生能源的重要組成部分,已成為解決全球能源危機的主要方法。近十年來,全球太陽能電池生產規(guī)模增長勢頭非常迅猛。據(jù)統(tǒng)計,2002年-2012年間全球年新增光伏裝機量增長了66倍以上,年化增長率為52.04%,而2007-2012五年的年化增長率高達為64.58%,總體呈加速增長的趨勢。早前據(jù)Displaybank的預測:2010年后,背板需求將以年均45%以上的速度增長,到2013年,背板需求將達到21,300萬平方米。然而事實上,該預測過于保守,2011年的實際需求已經超過此數(shù)據(jù)。
根據(jù)EPIA對全球的光伏需求預測,背板需求仍會呈線性增長,情況如圖1。
圖1 EPIA對全球未來五年背板需求量預測
在光伏組件的各個構成部件中,背板材料主要應用于光伏組件的封裝環(huán)節(jié),起到隔絕外界侵蝕的作用,一直被認為是組件制造和使用過程中極為重要的材料。由于光伏電池的封裝過程具有不可逆性,加之電池組件的使用壽命要求在25年以上,一旦電池組件的封裝用背板開始黃變、龜裂,則電池易失效報廢。因而,雖然背板材料的絕對價值不高(晶硅電池組件的生產成本中,僅有約3%~5%來自背板),其阻水性、絕緣性、耐候性等綜合特性卻是決定光伏組件產品質量、壽命的關鍵性因素。
最早的背板結構是TPT背板,以PVF氟膜(杜邦公司商品名Tedlar)和PET為組成原料,即將Tedlar、PET、Tedlar三層膜材料依次以膠粘劑粘結而成的復合膜。其中Tedlar膜處于外層,起到保護的作用,PET為中心基底層,起到支撐作用。TPT背板的具體結構如圖2所示
圖2 TPT背板結構圖
隨著光伏行業(yè)的飛速進步,以及相關技術人員對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)界越來越明朗化。其組成結構的功能性越來越細化,外層細分為空氣面層和EVA面(或電池面)層,所用材料不再局限于Tedlar膜,中心基底層材料也發(fā)展為多種材料,因而不同結構、不同類型的背板逐漸衍生出來。如:
1KPK結構背板:結構為Kynar+PET+Kynar,為雙面氟膜多層復合結構。K是指法國阿科瑪?shù)腒ynar,Kynar是阿科瑪?shù)膶@a品,具有獨特的三層結構,是由純膜和共混膜復合而成的PVDF膜,具有與Tedlar相似的功能。但是,PVDF膜也有其他供應商,比如蘇威,大金,吳羽等。不同生產工藝得到的PVDF膜,表現(xiàn)出的性能特點有所不同。
2TPE/KPE結構背板:為單面氟膜的多層復合結構。E為EVA或PE,替代PVF或PVDF膜,作為EVA面。該類背板克服了TPT/KPK背板的EVA面與EVA膠膜粘結性差的缺點,但E層的耐候性較差。
3FPF涂覆型背板:用四氟樹脂或三氟氯乙烯樹脂等為主體的三維網(wǎng)狀交聯(lián)型氟涂層替代氟膜,形成的雙面氟涂層型背板。該背板在耐候性方便優(yōu)于TPE/KPE背板,逐漸為國內外主流客戶所接受。
2PET背板:用兩層或三層改性PET復合而成,層與層之間用膠黏劑粘合或共擠成型。為了提高耐候性,通常在EVA面和空氣面進行底涂。該類背板成本低廉,隨著PET性能的不斷提升及改進,PET型背板的市場份額在上升。
5A型背板:用兩層或三層聚酰胺(PA)互相貼合或PA與PET干法復合而成。該背板尺寸穩(wěn)定性和水汽阻隔性方面較差,逐漸退出市場。
責任編輯:蔣桂云