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            光伏背板用PET薄膜研究

            發布時間:2020-11-02 11:21:48 點擊率:

             光伏電池是將太陽能轉化爲電能的重要部件,其次要由鋼化玻璃、晶硅電池片、EVA膠膜、背膜、鋁邊框、接線盒等部件組成。其中,背膜是光伏電池組件封裝的重要部分,對電池片起維護和支撐的作用,要求其具有杰出的耐候功能(耐干冷、紫外)、電氣絕緣性、水氣阻隔性及尺寸波動性等功能。

            目前主流的光伏背膜爲TPT構造,T是早由杜邦公司開發的PVF(聚氟乙烯)Tedllar,P是PET,由于PVF具有的耐紫外功能,而PET具有杰出的電氣絕緣和水氣阻隔功能,因而這種3膜復合的構造能無效保證其25年的運用壽命。但由于PVF膜由杜邦壟斷,本錢較高,且供給量無限。

            爲了打破這一壟斷,阿科瑪、蘇威、3M等公司推出了PVF替代膜PVDF(聚偏氟乙烯),爲了進一步降低本錢,有些背膜廠商將2層氟膜變成1層以及呈現了工藝更簡潔的氟涂層背膜。近年來,爲了消弭對氟膜的依賴,日本曾經開端研制耐候型PET,經過改性PET與普通PET膜的多層復合制備耐候性良好的光伏背膜,此技術已成爲日本的主流技術了。

            無論是TPT構造、TPE構造(E爲乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)還是采取涂覆及無氟構造,光伏背膜中都有一項不可短少的組分PET,由于背板在電池的上面,因而紫外輻射較弱,另外對含氟背膜而言,氟膜可以無效地阻撓紫外輻射,故PET膜次要起水氣阻隔和電氣絕緣的作用。

            但PET在干冷環境中易發作降解從而招致脫層、龜裂、氣泡和變黃等景象,終使光伏電池的輸入功率降低、運用壽命下降。因而對PET干冷功能的研討將有助于找出進步其耐干冷功能的辦法,目前已有不少學者及光伏相關公司在這方面展開了研討。

            1、PET耐干冷功能研討

            1.1、PET干冷老化機理

            PET的干冷老化進程次要是PET分子鏈在干冷條件下發作水解及相應聚集態變化的進程。PET主鏈上的酯鍵是聚酯發作干冷老化的基因,當有水分存在時,PET分子鏈2端生動的羧基將誘發和減速酯鍵的水解進程,而溫度的降低則會進一步的減速此進程。

            干冷老化初期水分在PET外表吸附,遲緩浸透,由于隨著工夫延伸,水對PET的刻蝕和溶劑化作用,PET的結晶度逐步降低,其外表微孔和龜裂添加,與此同時PET分子鏈中酯鍵遭到水分子攻擊而發作斷裂,構成分子鏈更短的PET,在水增速的作用下結晶度進一步添加,PET脆性添加,水分向PET外部浸透減速,以上進程不時反復,終使PET得到原有的力學功能和水氣阻隔功能。而溫度的降低,一方面減速PET結晶,從而添加其龜裂水平;另外還添加了端羧基的生動性,減速水解反響的發作。

            1.2、進步PET耐干冷功能辦法

            由聚酯干冷老化機理可知,PET分子鏈中的酯鍵和端羧基是水解中的關鍵要素,因而PET耐干冷功能的進步方式次要有2條道路,一是降低酯鍵的含量;二是增加端羧基的含量。

            條道路次要是經過聚酯聚合進程中參加第三組分,增加分子鏈中酯鍵的含量,引入耐水解功能更高的化學鍵或物質。如專利CN102898632A發布了在PET聚合進程中引入一定量的聚乙二醇,使其嵌段散布于聚酯分子鏈中,由于聚乙二醇醚鍵構造比酯鍵構造耐水解性更強,因而能進步所得共聚酯的耐水解功能,另外爲進一步的進步其耐水解功能,還引入了苯環上含3個取代基的苯甲酸類化合物,在共聚酯中能構成3支鏈構造。東麗在其專利CN101186688A中發布了一種具有優異耐水解功能的阻燃聚酯,由于通常參加磷阻燃成分后,聚酯的耐水解功能會大大降低,該專利在聚合進程參加了萘二酸組分,引入耐水解功能更高的萘基,無效地進步了聚酯的耐水解功能。

            此辦法缺乏之處是第三組分的參加一定水平會對聚酯的物理機器功能和加工功能發生影響,因而目前主流的進步聚酯耐水解功能的辦法還是經過引入活性基團與聚酯中的端羧基反響構成波動的基團,從而進步聚酯的耐水解功能。通??梢詤⒓拥奈镔|有環氧化合物或碳化二亞胺類化合物。專利CN1312237A發布了一種應用含環氧基和氨基等高分子型封端劑制備的耐水解聚酯。封端劑基準質量分數在(0.05~10%),由于封端劑分子質量較高,在熔融混煉進程中不易分解,封端效率更高,因而制備的聚酯具有較高的耐水解功能。

            東麗專利CN101955579A發布了一種經過參加含有反響活性官能團的硅烷偶聯劑化合物、碳化二亞胺化合物、噁唑啉化合物中恣意一種封端劑制備的耐水解聚酯,其中封端劑質量分數爲(0.01~10)%。國外也有不少專利報道采用環氧化合物或碳化二亞胺類化合物作爲封端劑制備耐水解聚酯。如美國專利第5763568號、第6974846號專利等。

            論文方面魏文良在用于光伏電池背板的抗老化PET薄膜研制一文中選用了臺灣產的F-11和英國產的P-1002種封端劑,實驗后果顯示P-100雖然能制備耐水解老化良好的聚酯,但加工進程中易分解并釋放安慰性氣息的氣體,而F-11不只能制備耐水解老化功能的聚酯,而且加工功能也良好。

            從查閱的專利以及相關的論文研討可知環氧化合物或碳化二亞胺類化合物等封端劑屬低分子型,耐熱功能差,在混煉進程中易分解揮發,所以要達相應使用要求就需求添加過量的封端劑,而封端劑的價錢較高,這樣就在一定水平上會限制該類封端劑的使用。

            1.3、光伏PET背膜干冷功能表征

            目前光伏背膜消費商的耐干冷功能測試通常是將PET膜在干冷老化箱中老化一定工夫后察看其外觀變化來調查的,如能否分層、氣泡以及色值b值的變化等。干冷條件爲85℃,85%HR,老化工夫1000h。爲了更進一步地掌握干冷老化后老化水平和相關功能的變化,學術研討中會在老化不同工夫(500h,1000h,1500h,2000h等一系列老化工夫)后做其他測試。

            如干冷老化后的力學功能測試、結晶度測試、紅外測試以及外表張力測試等。如唐景、王莉辨別在其研討中將光伏背膜在85℃,85%HR下干冷老化500h,1000h,1500h,2000h后,對PET膜停止了力學測試、DSC測試和紅外功能測試,測試后果標明PET膜老化后其力學功能、分子質量及結晶度是互相影響的,結晶度在38%以下時,背膜仍具有良好的維護和支撐功能。

            由于多層復合膜中PET膜是與其他膜經過EVA膠膜銜接在一同的,膜外表張力的大小則決議了膜間的結合才能大小,因而李茜茜在其研討中還測試了老化后PET膜的外表張力的變化,研討標明干冷老化500h后,外表張力由48dyn/cm下降至42dyn/cm,1500h則下降至36dyn/cm以下了,外表張力的變化與電暈處置和PET水解有親密關系,初期次要是電暈效果生效招致,前期水解水平添加,PET分子鏈變短,分子構造發作變化,外表張力也就隨之下降了。

            2、結語

            目前市場上光伏背膜的構造次要分爲TPT、TPE、氟涂層以及PET多層復合構造。由于氟膜制備技術次要由國外壟斷,除使用于范疇會采用氟膜復合外,從本錢和使用效果來看,運用氟涂層和PET多層復合構造也是能滿足運用需求。隨著光伏電能在整個動力體系占比的不時進步,以及使用范疇的擴展和不時細化,對無氟光伏背膜的需求也將進一步進步。

            而相較于含氟背膜而言,則對另外2種構造中的PET膜的耐干冷功能將提出更高的要求。我國曾經成爲了全球大的光伏電池組件需求和消費基地,在氟膜技術短期無法攻克的狀況下,開展無氟多層PET背膜將是一種趨向。

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