太阳能电池背膜
双面氟材:高品质背膜不可或缺
太阳电池背膜主要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。其中含氟背膜又分双面含氟
(如
TPT)与单面含氟(如 TPE)两种;而不含氟的背膜则多通过胶粘剂将多层 PET 胶粘复合而成。
目前,商用晶硅太阳电池组件的使用要求为
25 年,而背膜作为直接与外环境大面积接触的
光伏封装材料,其应具备卓越的耐长期老化
(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等
性能。因此,背膜要在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面满足太阳电池组件
25 年的环境考验。
研究表明,
PET 分子主链中含有大量的酯基,与水具有很好的亲和性,容易产生水增
塑,同时即使微量的水分也会导致分子主链的降解。
PET 在湿热老化过程中老化性能的变化
受三个因素影响:结晶度、水增塑、水解,各因素自始至终都在起作用,不同的环境和不同
的阶段内各种不同因素起主导作用。老化初期,结晶为主导因素,它增加杨氏模量、最大拉
伸应力,但使材料变脆,降低冲击强度,然后水增塑成为主要因素,它使材料韧性增加,
但是很快水解反应上升为主要因素,它引起
PET 大分子链断裂,分子量下降,从而引起机
械性能的破坏。而温度的升高则会使上述过程明显加快,因此水和热是导致
PET 物理机械
性能急剧下降的主要原因。此外,紫外辐射也会使
PET 的分子量、强伸度大幅度下降,结晶
度有所提高,从而使材料脆化。因此,通过胶粘剂将多层
PET 胶粘复合而成的不含氟背膜
从材料本身特性上就无法满足商用晶硅太阳电池组件
25 年的湿热、干热、紫外等环境考验与
使用要求,也就很难适合用于晶硅太阳电池组件的封装。
含氟背膜表面的氟材料由于氟元素电负性大,范德华半径小,碳氟键键能极强
(高达
485KJ/mol),且其独特的氟化链整体结构中的螺旋形棒状分子紧密、刚硬、表面平滑,使得
氟树脂的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化学药品性等各项性能均十分优越。氟树脂的优异
特性使得含氟材料
(氟膜或氟碳涂料)具有优异的耐侯性能,可保障长期户外使用的可靠性。
作为对外部环境与太阳电池内部起阻隔作用的背膜,其与外部接触的空气面以及与
EVA 结
合的粘结面
(光照面)遭受着主要的老化作用。然而,由于目前背膜开发生产企业考虑到双面
含氟材料给整个背膜生产造成的成本压力,厂商采用了
EVA 材料(或其他烯烃聚合物)替代
双面含氟的
TPT 结构背膜中 EVA 粘结面(光照面)的氟材料,从而出现了单面含氟的 TPE 结
构的背膜。此类
TPE 结构的背膜在与组件封装用 EVA 胶膜粘结后,由于其光照面无含氟材
料,对背膜的
PET 主体基材进行有效保护,组件安装后背膜无法经受长期的紫外老化考验,
在几年之内组件就会出现背膜黄变、脆化老化等不良现象,严重影响组件的长期发电效能,
因此单面含氟的
TPE 结构的背膜是不适用于晶硅太阳电池组件的封装使用的。
涂覆型背膜:背膜材料发展趋势
目前,主流的太阳电池背膜多为双面含氟的复胶型背膜和涂覆型背膜。复胶型太阳