光伏背板老化性能的快速（sù）試驗方法（fǎ）
作者：
網絡（luò）
編輯：
草莓视频网站儀器
來源：
網絡
發布日期： 2020.07.17
背板是保護電池片的重（chóng）要封裝材料，其直接與戶外環境（jìng）接觸（chù）。背板材（cái）料老化會使組（zǔ）件加速失效，終導致太陽電池的（de）穩定性與（yǔ）耐（nài）久性無法得到保障，因而背板材料需要具（jù）備優異的絕緣性、水汽阻隔性（xìng）和耐候性等。尤其是耐（nài）候性能，一直是背板考察的重點。目前考察背板耐老化性的方法基本依據IEC61215-2005C6]中（zhōng）規定的相關測（cè）試方法，如紫外(Ultraviolet，簡稱UV)試驗、濕熱(Damp-heat，簡稱DH，又稱（chēng）高溫高濕)試驗.而（ér）這些項目的.測試周期都相對比較長，往往滿足不了當今快速發.展的光伏行業市場。
筆者將濕熱試驗與紫外試驗相（xiàng）結合，同時對背板試樣進（jìn）行加速老化試驗，並與常規的（de）單純濕熱試驗及單純紫外試驗的測試數據相比（bǐ）較，以期可以獲得相同的試驗效果.並在較（jiào）短時間內（nèi）篩選出質量較好的背（bèi）板材料。
1、試驗材料與設備
1.1試驗（yàn）材料（liào）
選取市場上普遍采用的塗覆型、複合型以及擠出（chū）型背板共13種.分別編（biān）號為1~13號。其中.1~3號為塗覆型背板，4~12號為複合型背（bèi）板，13號為擠出（chū）型背板。測試試樣均采用背板裸片.當有紫外（wài）光源照射時，背板空氣麵麵向光源（yuán）。
1.2 試驗設備
試驗采用紫外濕熱加速老化試驗箱進行（háng）.紫外與濕熱（rè）功能可獨立運行，也可（kě）同時運行。光源為金屬鹵素燈;紫（zǐ）外光譜波長280~400 nm，其中中波紫外線(UVB)波長280~ 320 nm.長波紫外線(UVA)波長320~400 nm;輻照強度120~250 W.m-²，UVB占（zhàn）紫外線總能量[UV(A+ B)]的3%~10%;輻照均勻度（dù）優於±15%;溫（wēn）度控製精度為±2.0 ℃.溫度波動度≤±1.0℃;相對濕度控製（zhì）精度為±3%.相對濕（shī）度波動度為≤±(3~5)%。
2、試驗方法與結果
2.1高（gāo）溫高濕試驗
按照IEC61215-2005進行耐高溫高濕試驗（yàn），試（shì）驗溫度（dù）為(85±5)℃，試驗相對濕度為85%±5%.試驗時間（jiān）分別為1 000.1 500.2 000 h，分別表（biǎo）示為DH1 000，DH1 500，DH2 000。試驗後對背（bèi）板試樣分別按照GB/T 1040.3- 20065] 和ASTM E313 -2010進行斷裂伸（shēn）長率以及黃變指數的測試.並按照式(1)計算試驗後斷裂伸長率的保持率.具體測試結果如圖1~2所示(MD為縱向.TD為橫向)。
由圖1~2可知.隨著高溫高濕試驗時間的增加.光伏（fú）背（bèi）板的性能呈現下降趨勢.尤其是（shì）複（fù）合型背板。這主要是（shì）由於（yú）複合型背板中間層聚對苯二甲酸乙二醇（chún）酯(PET)材料結構在高溫高濕試驗過程中發生了變化，使得結晶度增大、材料變脆，從而使得（dé）斷裂（liè）伸長率下降，導致（zhì）產品整體性能發生變化（huà）。整個測試過（guò）程（chéng）隻有（yǒu）在試驗時（shí）間達到2
000 h時，不同種背板材料在（zài）性能方麵的（de）區別才比較明顯，而整個（gè）試驗過程需要將近3個月.無（wú）法滿足背板材料技術工藝（yì）日益更新的要求。
2.2紫外（wài）試驗
依據IEC 61215- 2005對背板進行紫（zǐ）外試驗，試（shì）驗箱內溫度為(60±5)℃.試驗輻照度不得（dé）高於250 W.m-²，累積（jī）輻照總量分別為（wéi）60.90.120 kWh*m-².分別表示為UV60， UV90. UV120. .對應的試驗時間分別為16，24，32 d(天)。試驗後對背板試樣分別按照GB/T 1040.3 - 2006 和ASTME313-
2010 進（jìn）行斷裂伸長率及（jí）黃變指數測試，並按（àn）照式(1)計算紫外試驗後斷裂伸長率的保持率，具體的測試結果如圖3~4所示。
光（guāng）伏背板作為高分子化合物，其化學鍵（jiàn）極（jí）易受到紫外光的破壞，致使（shǐ）光伏（fú）背板表麵產生（shēng）裂紋.使得中.間層失去了外層的保（bǎo）護，繼而使PET直（zhí）接暴露於空氣中，產生水解、碎（suì）裂，從而使（shǐ）得整體（tǐ）性能下降。由（yóu）圖（tú）3~4可知，在紫外（wài）輻照總量達（dá）到120 kWh. m-2的時候（hòu），不同種背板材料在性能方（fāng）麵的（de）區別才比較明顯，而這個測試需要經曆1個多月。
2.3紫外高溫高濕試驗
試驗采用的紫外高溫高濕(簡稱（chēng）uv+DH)試驗萬款、無錫市產品質量監督檢驗在國內首次提出的一種加速老化試驗方法。試驗的目的是將兩個單純的環境老化試驗結合考察，這樣可以.更加接近現實的環境條件。
試驗溫度為(85±5)℃.試驗相對濕度為.85%±5% ，試驗輻照強度不得高於250 W.m~²，累積輻照總量分別為15，30，60 kWh.m-8，對應的試驗時間分別為3.7.15 d.分別表示為UV15+ DH.UV30+ DH，UV60+ DH。試驗後對背板試樣分別.按（àn）照GB/T 1040.3- 2006和ASTM E313-2010進行斷（duàn）裂伸長率及黃變指數測試，並按照式(1)計算紫外高溫高濕試驗（yàn）後斷裂伸長率的保持率，具體測試結果如圖5~6所示。
2.4
各試驗結果對比分析
選（xuǎn）取1號塗覆型背板和8號複合型背板作為典型（xíng）來分析各試驗結果之間（jiān）的關係，結果如圖7~8所示。可以看出，紫外高（gāo）溫高濕老化試驗得到的斷裂伸長率保持率與紫外試（shì）驗及高溫高濕（shī）試驗得到的結果趨勢基本一致，黃（huáng）變指數也均滿足現有背板產品的標準（zhǔn）要求，可以認為紫外高溫高濕試驗的數據是可靠的，而且整個測試時間僅僅用了15 d。在光（guāng）伏行業快速（sù）發展的今天，該測試方法能夠在短期內快速篩選出需要的背板，不僅節約了大量的試驗時間，而且加速老化試驗也正滿（mǎn）足（zú）了日益（yì）提高的產品要求。
3、結論
相較於單純的濕熱試驗（yàn）及紫（zǐ）外試驗來說，紫外高溫（wēn）高（gāo）濕試驗方法結合了光照、溫度、濕度（dù）三重影響因素，可以在（zài）短時（shí）間內評價背板（bǎn）材料的質量，是一個相對快速的篩選方法，可以得到與單純的（de）濕熱試驗和紫外試（shì）驗--致的結（jié）果。該方法能夠同時評價組成背板的幾種關鍵材料，而不用一-種材料分幾種方法（fǎ）單獨評價.是一種評價背板材料比較可靠的加速老化試驗方法。
對於光伏背板生產廠家而言，該方法可以指導新材料的開（kāi）發.加快新產品（pǐn）的研發（fā）速度（dù）。對於光伏組件廠商而言.該方（fāng）法可以指導其對光伏背板進行檢（jiǎn）測與（yǔ）遴選，尋找優性價比的光伏背板以用於不同地區的光伏係統。對於光伏產品檢測（cè）認證機構而言，該方法可以（yǐ）加快光伏背（bèi）板的測試（shì）速率.同時保證光伏背板的檢測認證在更好（hǎo）的模擬白然環境中進行。
