20年专注抗紫外线、抗黄变

 
谈谈光伏产业用背板的结构类型,及含氟透明背板的优点


      光伏组件中的氟材料有哪些呢?首先我们来了解一下光伏组件的基本结构。如左图所示,光伏组件主要有晶硅电池片和上下两层EVA胶膜,一层背膜一层玻璃。做为重要的组件之一,光伏背板需要满足以下性质:

1、耐候性,湿热老化和人工紫外辐射暴晒 (QUVB);2、优良的电气绝缘性;3、力学性能,如拉伸强度、伸长率、收缩率、催化 ;4、粘接强度,剥离强度和层间附着力 ;5、阻隔性,透水性和氧气 ;6、安全性:,阻燃性和长期耐湿热老化;7、与其他材料的相容性,并且保证光伏组件至少25年的使用寿命。

       紫外线吸收剂及光稳定剂在背板材料中有重要的应用,它们共同作用以进一步提升背板材料的耐候性。 我们先来看看太阳能背板的类型。由于市场上没有对太阳能电池背板名称进行规范,通常以背板的工艺结构作为划分。采用美国杜邦公司PVF膜(商标Tedlar,简称T膜)称之为T膜结构背板;采用阿科玛公司PVDF膜(商标Kynar,简称K膜);使用氟涂料的称之为Fluoropolymer或Coating(简称F或C)。背板的基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称PET。

1、TPT结构背板:双面采用T膜结构的背板为TPT结构背板,代表性厂家有韩国SFC、日本三菱、德国Dr.Mueller、苏州中来和贝尔卡特等;

2、 KPK结构背板:双面采用K膜结构的背板称为KPK或者KPE背板,代表性厂家有日本东洋铝、意大利Solvay Solexis、苏州赛伍、Hanita Coatings等;

 3、CPC或FFC结构背板:使用氟树脂类涂覆的背板称为CPC、FFC或者CPE背板,代表性厂家有苏州中来、美国Madico、日本凸版、杭州联合新材和常熟冠日等;

4、 KPC和TPC结构背板:由于T膜和K膜价格较高,工艺复杂,双面采用氟薄膜成本较高,因此背板生产厂家转为使用单面使用膜、单面使用氟涂料的结构,称为TPC和KPC结构的背板,代表性厂家有苏州中来、苏州赛伍、韩国SFC、杭州福斯特等。

5、 无氟背板:其它不含氟元素的那些背板称为统称为无氟背板,代表厂家如意大利康维明的PPE背板、日本东丽的PP背板、荷兰帝斯曼的共挤型背板等。

       现有含氟背板主要有TPT、TPE、KPK、KPE、CPC和CPE几种类型。PVF含有一个C-F键,C-F具有高键能为485kJ/mol。PVF膜具有优异的耐候性,机械性能、延展性好;其缺点是T膜因氟聚合物不含极性基团,与其他亲水基团结合困难,使得PVF与EVA的粘结力比较低,需在内层PVF面进行化学或物理方法的处理。TPE背板的结构是以PET为基材,一面复合T膜,一面粘结EVA膜。它具有T膜的优点,耐候性优,阻挡紫外线强,机械性能、延展性好,内层与EVA的粘结力高;缺点是内层EVA薄膜的耐紫外性弱,受到长时间照射容易变黄。PET背板的总体成本较TPT背板要低。KPK背板总体成本较TPT背板要低,其具有了高UV阻挡性带来的优耐候性,持久的耐湿热和粘结性;缺点是内层与EVA的粘结力弱。KPE背板的结构是以PET为基材,一面复合PVDF薄膜,一面复合EVA胶膜。KPE背板除具有KPK背板的大部分优点,另外就是在电池组件中背板内层与EVA的粘结力高,缺点同样是背板内层EVA薄膜的抗紫外能力弱,受到长时间照射容易发生黄变。

       高可靠性氟材料在光伏背板行业中有广泛的和成功的应用,双面含氟涂层型背板是光伏背板的主要发展方向。

       CPC背板结构是以PET为基材,两面涂覆氟树脂,无需使用胶粘剂,并且实现了在线制氟层和膜胶一体化结构,产品结构新颖;将传统四段法背板生产工艺改变为一段法生产工艺,制造工艺先进,产品性能优良。氟树脂可以为PVDF、PTFE、ECTFE和THV含氟树脂中的一种或几种,在PET上涂覆含氟树脂可以最大限度的发挥氟树脂材料的耐化学介质、耐候、防腐蚀、足够的刚性和强度等优良的化学品特性。CPE背板结构是以PET为基材,一面为氟树脂膜,一面为EVA膜。CPE背板同样具有CPC背板的大部分优点,另外一点就是由于背板内层EVA层的存在,使得背板与EVA粘结力增强,有利于保护中间电池片和整个光伏组件,存在的缺点就是最外层氟树脂膜含氟量越多,薄膜的表面张力小,与EVA的粘结力越弱,本身成膜工艺更为复杂,还有就是背板内层EVA薄膜的抗紫外能力弱,受到长时间照射容易发生黄变。

       PET背板是单层PET、多层PET结构、或加之EVA助料层。这类背板的PET一般都经过了改性。PET背板最大的优点就是价格比含氟背板要便宜得多,另外具有良好的绝缘性能、低热阻、低水汽渗透率、低收缩率和机械强度高。缺点是耐紫外线能力差、抗湿热能力差、易水解、阻燃性差,经改性后部分缺点得到了改善,但PET背板仍存在耐候性差的问题。

       市场上还有一种玻璃背板。玻璃具有良好的透光性,玻璃也不会因为紫外光照射产生老化,组件厂商因此采用玻璃作为背面材料替换掉背板,实现双面双玻组件的生产。背板玻璃挤压了传统背板的市场整体份额。但双玻组件由于正反面都采用玻璃,因此组件重量增加了约30%,给安装、运输带来不便。由于玻璃易碎,因此在生产、运输过程中破碎率较高。

       透明背板与透明网格背板。透明背板填补了双面组件无法使用背板材料的空白。透明背板采用全透明的材料,具有相当强的耐紫外能力,其质量更轻,采用透明背板的组件与双玻组件相比具有更多的应用场景。同时采用透明背板来实现双面发电组件的生产,给组件厂商节省了厂房和设备改造成本,因此得到业内的青睐。中来股份在2019年推出透明背板2.0产品,依照太阳能电池排布的空档间隙区域,在透明背板上涂覆白色高反光涂层,为组件增加高达5W的发电增益。目前国际知名组件厂家晶科能源、协鑫集团、腾晖光伏、尚德电力、晶澳太阳能等都推出了透明背板组件。