光伏背板（bǎn）用PET薄膜濕熱老化性能研究
作者：
salmon範（fàn）
編輯：
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來源（yuán）：
www.tuyatang.com
發布日期： 2020.04.13
0、引言（yán）
太陽電池組（zǔ）件的結構一般為玻（bō）璃、EVA、電（diàn）池片（piàn）、背板，四周（zhōu）用鋁框封裝。背板（bǎn）位於組件背麵外層，在戶（hù）外環境下，具有良好的絕緣性，保護（hù）太陽電池不受水汽侵蝕，阻隔氧氣;耐高低（dī）溫和耐老化性能;耐腐蝕（shí）性能。背板的結構一般為TPT或TPE結構，總厚約為300 ~ 350μm,其（qí）中P為PET(聚對苯二甲酸（suān）乙二醇酯)，厚（hòu）約250 μm,是背板的主體結構。大部分長時間濕氣的滲，入是組件失效的（de）原因（yīn）。水蒸（zhēng）氣在電（diàn）池板或電路上的冷凝會導致短路或腐蝕。隨著濕熱老化時間的延長（zhǎng），背板會脫層從而（ér）導致背板失（shī）效。為了讓組件在戶（hù）外能（néng）有效（xiào）使用（yòng）25年，背板必須按標準經過一係列嚴格的濕（shī）熱老（lǎo）化測（cè）試。這（zhè）就要（yào）求背（bèi）板的主體結（jié）構（gòu）PET也要經受（shòu）住濕熱老化測試。所以研究濕熱老化過程中，PET薄膜的各項性能（néng）如何變化，以及終對背板層間粘結力的影響，具有一定的參考價值。
1、試驗（yàn）設（shè）備和（hé）材料
試驗設備:恒溫恒濕箱(85 ℃，85%RH)、差示掃描量熱儀(DSC)、拉力機。
試驗材料:同一廠家不同批次的PET，為（wéi）了保密，不公布廠家和批次，批次用a. b. c代替。複合背板所用其（qí）他（tā）材料保密，在此不公開。
2、試驗方法（fǎ）
取a、b、c批次的PET薄膜放人恒溫恒濕箱，分別在500h、1000h、1500h取出，測PET薄膜的表麵張力（lì）、拉伸強度、結晶度。將老化後（hòu）的PET薄膜在實驗室複合成TPE結構的背板，測背板的層間粘（zhān）結力（lì）。
3、試（shì）驗結果與討論
3.1 PET薄膜表麵（miàn）張力（lì）的變化
表麵張力取決於塑料本（běn）身的化學結構，表示塑料薄膜表麵自由能的大小，是決定聚（jù）合物粘結性的一個重要因素。PET類屬於極（jí）性高聚物，其表麵自由能大，本身能（néng）達（dá）到42 dyn/cm,但為了提高PET薄膜與其他材（cái）料（liào）的粘結力，仍需進一步提高，一般通過電暈處理方法，處理後能達到52
dyn/cm或更高。電暈處理指在非真空(空（kōng）氣存在)條件下用（yòng）電磁能將（jiāng）空氣激發、電離，使PET表麵發生化學反應，形成醇、羧（suō）基極性基團國，從而PET薄膜（mó）表麵（miàn）的（de）附著性。電暈處理深度一般隻有零點（diǎn）幾納米，處理後應盡快使用，否則易失效。
從表1可看出，各個批次的PET薄膜在放（fàng）人恒溫恒濕箱500h後，表（biǎo）麵張力就已大幅下降，約從48 dyn/cm降到42 dyn/cm; 1500 h後，表麵張力已降到36 dyn/cm以下。
PET薄膜表麵張力的（de）大小（xiǎo）隨著老化時間的延長而降（jiàng）低，這與電暈處理和PET水解有關。濕熱老化初期，電暈效果開（kāi）始失效，PET水解速率較（jiào）慢，500
h時電暈效果（guǒ）已完全失效。隨著（zhe）老化時間的延長，水解速率加快，PET加速降解（jiě），由大分子變成小（xiǎo）分子，PET化學（xué）結構發生變化，所以表麵張力下（xià）降。
3.2 PET薄膜拉伸強度變化
拉伸強度是材料能承受的拉伸應（yīng）力，通常出現在材料的屈服點或斷裂點。從表1和圖1可看出，a、b、c批次的PET薄（báo）膜在1000h老化後，拉伸強度的（de）下（xià）降幅度都不大，這是PET的結晶度和水解作用共同作用的結果。水解反應造成PET的降解對拉伸強度產生負麵影響，但結晶度的增大(由表1和圖2可看出)可（kě）抵消大部分影響，所以整體表現為拉伸強度（dù）下降幅度不大。而老化1000
h後，拉伸強度大幅（fú）下降，主要原因是（shì）雖然結晶度仍在增加，但是水解反應造（zào）成（chéng）的分子鏈下降（jiàng）占主導作用，從而引起拉伸強度大幅下降。
3.3 PET 薄膜的結晶度變化
聚合物中大分（fèn）子鏈以三維有序排列的現象稱為（wéi）結晶，大分子鏈以一維或二維有序（xù）並沿某一特定方向排（pái）列（liè）的現象稱為取向，大分子鏈在成（chéng）型時以不平衡（héng）構象冷卻並（bìng）固定下來，則會留有殘餘應力。聚合物的（de）結晶度反映了結晶區與無定形區的相（xiàng）對數量。聚合物的很多重要性能都受結晶度的影響，如不透明性、拉伸強度、滲（shèn）透性、粘附性、抗撕裂性等。
如圖（tú）2所示，PET在濕熱老化過程中結晶（jīng）度直（zhí）在增加，說明（míng）PET薄膜內部發生了結晶現象。
PET薄膜采（cǎi）用雙向拉伸方法製備，分子在橫向和縱向都有取向，冷卻定型後會有殘餘應力存在。在濕熱老化中，溫度的存在使PET大分子鏈運動加劇，釋放了殘餘應力（lì），使PET大分子朝三維有序方向排列，所以結晶度升高。
3.4背板層間粘結力的變化（huà）
複合型背板一般采用幹式複合法製備。幹式複合（hé）是在種基材 上塗覆一層（céng）粘合劑， 經（jīng）烘幹處理，使粘合劑中的（de）溶劑蒸發掉，粘合（hé）劑（jì）在幹（gàn）的狀態下與第二種（zhǒng）基材（cái）進行（háng）複合的一一種方法刀。影響背（bèi）板層間粘結力的因素有膠黏劑的潤濕性（xìng）、PET及其他（tā）材料的表麵張力等。
由表2和圖3可（kě）知，隨著PET老化時間的延長，背板（bǎn）的層間粘結力都在降低。主要原因是濕熱老化後，PET的表麵張力下降和結晶度升高。粘結本質上是一種表麵現象， 膠（jiāo）黏劑必須能滲 人材料表麵所有的孔隙和縫隙中，才（cái）能達到良好的粘結。而膠黏劑對PET基材的滲人過程隻發生在無定形區域（yù），濕熱老化後，結晶度增加，PET部分分子由無定形變成規則排列，滲人（rén）過程減弱。為了獲（huò）得良好的粘結強度，膠黏劑還必須很好地潤濕被（bèi）粘結表麵。膠黏劑與被粘結表麵的潤濕特性取決於兩者表麵張（zhāng）力的相對大小。膠黏劑的表（biǎo）麵張力值必須小於被粘結表麵的臨界表麵張力（lì），一般膠黏劑的表（biǎo）麵張力至（zhì）少要（yào）比被粘結物的表麵張（zhāng）力小10
dyn/cm.本實驗中，膠黏劑的表（biǎo）麵張力不變，PET的表麵（miàn）張力隨老化時間變小，兩（liǎng）者的表麵張（zhāng）力越來越相近，導致膠黏劑在PET上（shàng）的潤（rùn）濕性不好，所以層（céng）間（jiān）粘結力降低（dī）。
4、結（jié）論
1)PET濕（shī）熱老化，隨著老化時間的延長，PET的表（biǎo）麵張力下降、拉伸強度下降、結（jié）晶（jīng）度升高。
2)PET濕熱老化後複合成背板，層間粘結力（lì）降低，主要（yào）原因是PET的表麵（miàn）張力（lì）下降和結晶度升高。
