柳亚群： 光伏电池背板必须经受更多考验

 

TUV南德集团项目经理柳亚群

    第四届中国（无锡）国际新能源大会暨太阳能展览会11月1日—3日在江苏无锡太湖国际博览中心召开，本届大会主题为“新能源、新应用、新出路”，探索全球新能源产业发展，寻找中国新能源产业出路等。

　　TUV南德集团项目经理柳亚群表示，现在市场上出现了越来越多新的产品（电池背板），他们使用不同的材料，不同的结构，不同的工艺，包括温湿度控制，材料控制，怎么叠层等等。很多都是降低成本的考虑，但忽视了关键性能。

　　以下是柳亚群的发言：

　　大家好，谢谢季老师，简单子自我介绍一下，我叫柳亚群，来自TUV南德集团，今天很高兴有这样一个机会和大家分享一下，TUV南德在光伏原副材料方面做的一些工作。

　　今天的演讲大概分为三个部分。第一部分介绍一下背景知识；第二部分介绍一下我们做了一些什么工作；第三部分介绍一下我们对未来的展望。

　　大概两三年前我们谈起背板的时候，大概是三明治的结构。现在市场上出现了越来越多新的产品，他们使用不同的材料，不同的结构，不同的工艺，包括温湿度控制，材料控制，怎么叠层等等。很多都是降低成本的考虑，那就有一个问题出现了。这么多新的背板能不能符合组件的测试要求。这是来自于阿特拉斯演讲的一张图，上面介绍了背板在使用过程中经受的一些环境考验，包括日照、温湿度、淋雨、载荷等等。使用的环境包括炎热的沙漠，包括热带雨林，包括严寒。

　　也许有人说我们的背板只要符合IEC61215要求就可以了，有相关研究机构做过这样一个分析。也就是说这是组件的使用寿命跟失效比例的框图。在初期的五年，失效会非常非常多，渐渐的失效比例会慢慢降低，甚至基本不大可能出现失效。然后最后的十五年、二十年再出现失效。我们的61215往往模拟的是最初几年的失效。基于这个原因我们做了长期老化的分析，针对背板。

　　我们挑选了两样，一个是湿热测试，一个是气侯测试。我们一共进行了三千小时，到目前为止两千五百小时已经出来了。每隔五百小时会测一下背板的基本特征值。

　　我们想看一下第一代、第二代和第三代之间的差异，然后TPT不同背板的厂家差异。市场上大概有20种左右的产品，我们选择来进行分析。这是我们在做UV2500小时之后的结果。这个框图简单解释一下，横坐标代表的是不同背板产品，一共有20种产品。纵坐标代表的是特性，每一个框图里面有五部分组成，里面代表不同的时间、初始到测试2500小时后的特性。

　　我们看到背板初期性能非常好，但是做完UV1000小时以后出现衰减，这个衰减达到数十倍的衰减。然后我们可以看到初期的1000小时，它的衰减度是非常厉害的，但是1000小时的衰减速度明显降低了。

　　我们看到第三代的背板初期性能是非常好的，但是做完1000小时之后，相比第一代和第二代，衰减幅度会升高很多。不同的厂商之间，比如同样都是TPT一代和TPT二代结果并不明显，但是黑白背板的差异却非常明显。同样的材料厚一点的背板优势较薄背板优势好一些。

　　然后看一下背板和UV的玻璃长度，我们看到第二代和第一代背板，相对第一代背板的玻璃长度会明显有优势。然后在UV1000小时以后，第三代的衰减会超过第二代和第一代。

　　我们画了一条横线，以20N/cm，我们看到做完1000小时以后，没法满足基本要求。相比而言，我们选择如果是TPT背板的话，跟UV之间的玻璃强度会较弱一点。

　　黄变指数，我们看到第二代背板黄变指数会相对高一点。我们还做了水性透过率。同样是TPT结构，同样的厚度，我们可以认为是同一种背板，但水性透过率差别还是非常明显的。第一代水性透过率会较高一点，但还是在红线以下，说明还是符合我们测试要求的。

　　我们再看看湿热2000小时以后，2500小时对背板来说是比较严格的测试。我们看到很多背板做完1000小时到1500小时以后，背板就脆裂了，背板发生脆裂意味着丧失了基本的功能。第三代背板初始性能很好，但是后期它的衰减也同样非常明显。它原本的考虑是增加背板和EVA之间的黏合强度，我们考虑的基本原因是EVE这种材料比较软，会延缓这种材料的衰减。我们看到PET的衰减是比较缓慢的，如果把这个实验继续做下去的话，它的优势就没有那么明显了。

　　然后再看看跟EVA之间的玻璃强度的测试，相对来说PET背板跟EVA之间的玻璃强度差一点。第二代背板，第三代背板初始性还是很好的。第三代背板跟前面一样的它的初始性能很好，但后期的衰减同样很明显。白色跟黑色相比，白色比黑色有优势。

　　水性透过率所有的趋势都是上升的趋势，可能在做完2000小时以后，这个趋势会有所减缓，但还是在上升。在0-2000小时之间，所有背板都是有明显的黄变，但黄变的差异有好有坏。有些初始黄变不是很厉害，后期变化不是太大，但是我们看到做完湿热之后，这个黄变速度跟UA比的话是慢一些的。第二代跟第三代背板水性透过率优势更加明显一点。

　　总结一下，这次结论只是针对这次测试的样品。结论是在1500小时湿热以后，我们可以发现很多背板，特别是TPT跟PVDF背板的脆裂。我们可以看到针对同样结构背板的不同表现，表现完全不一样。可能跟工艺，材料稳定性都是影响的因子。第三代背板的初始性能很好，但后期优势没有那么明显。

　　PET如果衰减速度相对来说是较慢一点，因为PET加了一些耐厚性的因子，随着时间推移可能会慢慢消失，但我们做了2500小时还没有发现非常明显的变化。白颜色背板相比黑颜色背板要好一点。

　　局部放电的数据在这里面没有写出来，因为可能涉及到保密性的东西。我们发现做完湿热1500小时以后，很多背板不能通过局部放电的设施。这样就意味着连背板最基本的绝缘要求都没有办法满足。

　　未来TUV南德在材料方面的展望，在UV测试的时候加入一个黑暗阶段，IEC也在讨论要不要加入黑暗阶段。这个夜晚加入对背板的影响会是什么样子。我们还会做EVA跟硅胶长期老化的比较，谢谢大家。