光伏组件背板的介绍

背板的失效模式
背板褶皱
背板返修难
背板分层
氟层结晶
背板的失效模式
氟膜开裂 氟膜TD方向强度太低
背板黄变 不耐UV
背板分层 胶水水解或胶未固化
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知识回顾 Knowledge Review
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粘结体系
高表面能 High Surface Energy
容易浸润(黏接)
Easy-to-adhere
低表面能 Low Surface Energy
难以浸润(黏接)
Hard-to-adhere
金属
Metals
聚碳酸酯 Polycarbonate
聚酯
Polyester
聚氯乙烯 PVC
聚氨酯 Polyurethane
粘结体系
➢ 粘结的主要特性：
在各层材料可靠的前提下，主要考虑粘结界面的可靠性，影响因素： I. No hydrolysis in long-term tests(胶水自身性能---在长期测试中不水解失效)； II. Good physical contact(被粘结层表面洁净程度---形成良好的物理接触)； III. High surface tension(被粘结层表面处理状态---较高的表面张力有利于铺展和渗
➢ 总论 ➢ 背板结构 ➢ 背板的测试方法 ➢ 背板的失效模式
总论
背板（Backsheet）是用在太阳能组件背面，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，起到封装组件原辅料、保护太阳能组件、隔绝汇流带的作用。
透)； IV. Evenly coated(胶水的涂布方式---平整及均匀性) 。
➢ 粘结体系的成分：
I. Adhesive, solvent dilution and add additives (胶黏剂、稀释溶剂、填料)。 II. A two-component PU system (双组份聚氨酯体系) III. Required high dilution solvent purity (稀释溶剂纯度要求极高)。
背板结构
➢ 各层的特性 ➢ 外层 ➢ 中间层 ➢ 内层 ➢ 粘结体系
各层的特性
外层 胶层 中间层
胶层 内层
粘合
机械性能
○
● ● ●
●
●
● ●
○
●
电性能
○
●
○
○重要特性；● 关键特性
化学稳定 性
热力学稳 定性
水汽透 抗紫外 过率
湿热
○
○
●
○
耐火性
●
可操作性
○
●
●
○
●
●
●
○
●
●
○
○
●
○●
○
外层
类型 PVF PVDF
中间层
类型 PET PA
优点
缺点
良好的绝缘性能；低热阻； 低的水汽透过率；低的收 缩率；机械性能高；价格
低
耐紫外能力差；抗湿热能 力差（易水解）；阻燃性
差
层间剥离强度好
尺寸稳定些差，水汽透过 性差，价格高
注：单层PET型背板需改性。单层PET加耐候ห้องสมุดไป่ตู้添加剂后耐候性仍不能和含 氟材料匹配，因为添加剂会逐渐消耗。
内层
TPT结构
KPK结构
TPE结构
KPE结构
类型 含氟膜 改性EVA 改性PA 聚乙烯
优点 耐紫外能力优
粘接性强 返修成品率高
粘结性好
缺点 粘结性弱（需表面处
理） 返修成品率低 抗老化性能弱 组件不好返修
粘结体系
粘结体系是由粘合剂，稀释溶剂及部份填加的助剂形成，其主体的粘合剂的作用。
目前国内外的背板企业选用的粘结剂体系基本上均为双成分聚氨酯体系，因其既要有优 异的抗UV，耐水解等抗老化要求，又要对难粘结的含氟膜有良好的粘接性，故目前 全球也仅有几家专业的粘结剂公司可以生产。
聚乙烯
Polyethylene
聚苯乙烯 Polystyrene
聚丙烯
Polypropylene
聚四氟乙烯 Teflon
背板的测试方法
➢ 材料的基本性能测试 ➢ 材料分析测试 ➢ 可靠性测试 ➢ 区域性环境要求
材料的基本性能测试
机械性能测试
尺寸稳定些 剥离强度 层间剥离强度 水汽透过率 击穿电压 润湿张力
供应商
厚度
DUPONT
25/38
Arkema、SKC、DENKA、国 内
……
18~30
PTFE PET PA
ASAHI GLASS Dupont Teijin、Toray Evonik
20/25 50~125 NA
关键点评估
1、机械性能 2、水汽透过率 3、耐酸碱性 5、耐UV和耐热 6、氟化物含量
抗张强度 断裂伸长率 150°C 30min 和封装材料 粘结性能 防水汽 安全保护 和硅胶
材料分析测试
➢ SEM(扫描电子显微镜） 观察背板表面/截面形貌
➢ 色差分析 观察背板的老化情况
➢ FTIR（ 傅里叶变换红外光谱分析） 分析化学键的变化
材料老化测试
每一块组件都要通过IEC认证，这是光伏组件的最低要求。 对特殊的气候，特殊的应用，也会附加增加一些测试 TC DH HF UV 盐雾测试 落砂测试
外层
为了有良好的耐候性，一般要求背板外层材料为含氟材料，PVF和PVDF为最 常见的两种含氟材料。
PVF
PVDF
PTFE
1个氟原子 含氟量41%
2个氟原子 含氟量59%
4个氟原子 含氟量76%
外层
性能 密度 熔点 分解温度 拉伸强度 断裂伸长率 热收缩率
PVF和PVDF的对比
单位
PVF
g/cm3
中间层
PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯的简称,又称聚酯薄 膜，乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面 平滑有光泽。优良的物理机械性能，具有优良的 物理机械性能，短期使用可耐150 ℃高温，-70 ℃低温，且对其机械性能影响很小。
PET电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电 性能仍较好，抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、 尺寸稳定性都很好。气体和水蒸气渗透率低，但 是在高温高湿中容易水解，在紫外光照下易发生 光降解反应。
1.4
℃
185~195
℃
210
Mpa
37~41
%
65~225
%
5
PVDF 1.7
160~172 316
30~50 50~250
2
使用温度
℃
-70~107
-60~150
PVDF的密度是PVF的1.3-1.4倍，在分子结构上多一个氟原子，所以比PVF更致密、 更耐候、阻隔性更好。纯PVDF薄膜的透水率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右， 所以通常情况下使用PVDF薄膜的厚度可以比PVF薄，但是PVDF成型较困难，一 般需要添加丙烯酸类材料，此材料会造成局部老化。
基本性能 1. 优秀的耐候性 2. 低的水汽透过率 3. 好的电气绝缘性 4. 一些机械性能
总则
目前市场上主流使用的背板有TPT、TPE、KPK、KPE、KPF、PPE等结构，以TPE结构背板为 例：
•外层保护层 氟层具有良好的抗环境侵蚀能力等； •中间层 PET 层具有良好的电气绝缘性能等； •内层 具有良好的粘接性能等。
粘结体系中影响剥离强度的另一因素，就是稀释溶剂，常规选用为：乙酸乙酯，酮类等， 但对其纯度要求极高，因为其中所含的水分，醇类等羟基（-OH）杂质会与粘接剂中 固化剂所含有的异氰酸根（-NCO）发生直接反应，导致粘接剂性能下降，严重的甚 至失效，因此虽然溶剂是常规溶剂，但是其中对羟基类杂质的要求必须控制严格。