光伏背板耐老化性能試驗

更新時間：2021-07-13

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光伏背板是光伏組件中重要組成部分，起著保護、絕緣、阻隔水汽等作用，它的好壞直接決定光伏電池的使用壽命以及轉化效率。然而光伏背板作為光伏組件的外層材料，在實際使用過程中會受到環境因素如光、熱、氧、液體介質等作用使材料發生老化，進而影響其使用性能。目前業內對光伏組件的使用壽命要求為25年，這就要求光伏背板需提供持續保障，因此，人們設計出一些加速老化試驗方法如濕熱加速老化試驗、紫外加速老化試驗和高低溫老化試驗等，在短時間內模擬戶外的老化情況，以此考察背板的耐老化性能。標準集團（香港）有限公司是老化試驗箱的廠家，歡迎有需求的客戶電詢。
目前，對背板老化性能的評測主要是通過單一不同的加速老化試驗方法考察背板相應的耐老化性能，例如采用濕熱加速老化試驗進行2000h或3000h的老化試驗來模擬背板在戶外抵抗濕熱老化的情況。
試驗材料：
光伏背板：市場主流的3款不同廠家不同型號的背板，分別為背板A、背板B和背板C。
試驗儀器：
紫外老化試驗箱，恒溫恒濕試驗箱，高低溫交變箱，色差儀。

單一加速老化試驗：
紫外老化試驗
將背板A、背板B和背板C放入紫外老化試驗箱中進行老化(UV)，照射面為空氣面，試驗條件：溫度60℃，累積輻照量為180kWh/m2(其中UVA約為93%，UVB為7%) 。
濕熱老化試驗
將背板A、背板B和背板C放入恒溫恒濕老化箱中進行老化(DH)，試驗條件：溫度(85±2)℃，濕度(85±5)%，累積老化時間為3000h。
冷熱循環老化試驗
將背板A、背板B和背板C放入高低溫交變箱中進行老化(TC)，試驗條件：在溫度－40～85℃的條件下進行高低溫交變試驗，其中要求在-40℃和85℃的溫度下至少保持10min，溫變速率不超過100℃/h，一次循環周期不超過6h，共進行300個循環周期。
不同序列老化試驗：
設計了3組不同序列老化試驗，具體如表1所示。

將背板A、背板B和背板C分別按上述3組序列老化試驗進行老化。
黃色指數測試：
采用色差儀對老化前后背板空氣面及EVA粘結面的黃色指數進行測試，計算老化前后背板材料的黃變。
結果分析：
高分子材料在使用過程中，會因受到光、熱、氧、水分等環境因素的作用而老化，導致其結構和性能發生變化，甚至失去其優良的使用價值。在發生老化的過程中，高分子材料會伴隨顏色發黃的現象，即黃變。所以黃變不僅影響高分子材料的外觀，而且還是其結構與性能發生變化的重要信號，所以本文通過測定老化前后背板材料的黃色指數比較不同老化方式對背板材料老化的影響。
經單一加速老化試驗后背板材料的黃色指數變化情況如圖1所示。

圖1單一加速老化試驗后背板黃變
從圖1可以看出，在三種不同單一加速老化試驗中，濕熱老化對背板材料影響相對較大，根據背板國標GB/T31034－2014，每項單一加速老化試驗項目均嚴于國標要求，且三款不同背板產品經不同加嚴老化測試后，其黃變指數變化范圍均小于3，符合國標要求。

圖2為經序列老化試驗一、序列老化試驗二、序列老化試驗三后背板外觀的黃變情況。
圖3為序列老化試驗一、試驗二和試驗三后背板材料的黃色指數變化情況。

圖3序列老化試驗后背板黃變
從圖2、圖3可以看出，不同廠家的背板經不同的序列老化試驗后外觀黃變情況出現明顯差異。A背板雙面及B背板空氣面經不同序列老化試驗后背板的外觀良好; B 背板EVA 粘結面經序列老化試驗三后外觀黃變嚴重; C 背板空氣面經序列老化試驗二、試驗三后外觀黃變嚴重，EVA 粘結面經序列老化試驗一、試驗三后外觀黃變嚴重。
通過本次試驗發現，雖然單一加速老化試驗的試驗強度較大，但三款背板均能通過測試，而在不同的序列老化試驗中，每項老化測試的強度僅為單一加速老化試驗強度的1/3或不足1/3，但疊加后卻使不同的背板材料發生不同程度的老化黃變，區分出三款背板耐老化性能的優劣。這主要是當進行單一老化試驗時，如UV老化，在紫外光照射下，高分子材料中的大分子鏈會產生斷鍵或交聯而導致材料降解，但高分子結構對紫外光的吸收速度較小，而且多數背板材料中會添加TiO2作為光屏蔽劑，它能反射或吸收紫外光，阻止紫外光深入聚合物內部，從而使聚合物得到保護，這就使得一些背板材料在紫外光的照射下老化程度較低，耐UV老化性能較好。但進行序列老化試驗時，當經紫外光輻照后，發生光降解的部分會產生一定的親水基團，在隨后進行的濕熱老化試驗中，這些親水基團會促進材料原有的水降解反應，同時溫度的變化會影響高分子鏈的熱運動，還會影響高分子材料中添加劑的擴散速度，從而影響其老化降解速度。而且每種材料的結構、成分也不盡相同，故對不同的序列老化試驗表現出不同的耐老化能力。