p; 破壞方式* | 未經老化 | 老化后** |
陽極化處理 | C100 | C100 |
電泳涂層 | C100 | C100 |
* C =cohesion failure(內聚破壞),A=adhesion failure(界面破壞)
** 85℃、85%RH老化1000h
(b)背板材料與膠粘劑的粘接
TPT幾乎成了背板的代名詞,2007年整個太陽電池組件行業的產能劇增,背板材料的需求與供給矛盾突出,在買不到TPT的情況下,很多廠家試用PET、PVDF等新的背板材料。膠粘劑和背板類高分子材料粘接與否和背板材料的分子結構和表面能有很大關系。如果背板材料表面未經任何處理,其表面能很低,粘接強度很低,這些背板材料的表面只有經過適當的表面處理才可以粘接。這類高分子材料的表處理方法有電暈處理、等離子處理、火焰處理和底劑處理法。
表2 常見背板材料與1527 的粘接情況
背板材料 破壞方式* | 未經老化 | 老化后** |
一代TPT | C100 | C100 |
二代TPT | C100 | C100 |
未處理PVDF | A100 | A100 |
等離子處理PVDF | C100 | C100 |
1779底劑處理PVDF | C100 | C100 |
PET | C100 | C100 |
* C =cohesion failure(內聚破壞),A=adhesion failure(界面破壞)
** 85℃、85%RH老化1000h
2.電池片與玻璃、背板的封裝
電池片未經封裝不能長期穩定發電,作為電源用必須將若干單體電池片串、并聯連接并嚴密封裝成組件。
玻璃、電池片、背板材料需要通過膠粘劑進行封裝,這層膠粘劑不僅要提供良好的電絕緣性能,還須具備以下特性:高的透光率;紫外穩定性(不黃變);有一定的彈性,使電池片在熱變形及外力沖擊下不致破裂。
目前使用最為廣泛的封裝材料是EVA。EVA是一種熱熔膠粘劑,經過一定條件熱壓發生熔融粘接與交聯固化,并變成高透光材料。8L;N4I.q$v4z0{.\半導體,芯片,集成電路,設計,版圖,晶圓,制造,工藝,制程,封裝,測試,wafer,chip,ic,design,eda,fabrication,process,layout,package,test,FA,RA,QA,photo,etch,implant,diffustion,lithography,fab,fabless固化后的EVA能承受溫度變化且具有彈性,利用EVA將電池片和上層玻璃,下層背板,利用真空層壓技術粘合為一體。+c;`8d+[0t:C'v"Y,E
隨著光伏建筑一體化技術的發展,EVA材料的封裝工藝暴露出一定的局限性,特別是一些異型結構的雙玻璃太陽電池組件,采用常見的層壓工藝進行封裝難度較大。UV固化膠粘劑可以采用濕法灌膠工藝,無需加壓加溫,只需一定波長和光強的UV光照射數十秒鐘即可完全固化,達到封裝的要求,這項技術有望成為今后的發展方向。
3.接線盒的粘接
太陽電池組件封裝完成以后,需要通過膠粘劑把接線盒與背板粘接在一起。這就要求膠粘劑對各種背板及接線盒具有很好的粘接性能。為了確保接線盒在局部受力的情況下,即使長期老化后也不會從背板上脫落,要求膠粘劑具有較好的抗撕裂性能及耐老化性能。
4.接線盒的灌封
接線盒內元器件的絕緣性能要求很高,太陽電池組件在異常工作條件下會有大量電流通過旁路二極管并使其發熱,為提高接線盒的散熱性能及絕緣性能需要使用灌封膠,并達到防潮抗震的作用。灌封膠應具備以下特點:良好的流動性,能夠流到狹小的縫隙中;有一定的可操作時間和較快的凝膠時間;固化后應具有良好的絕緣性能;對匯流條沒有腐蝕;良好的耐老化性能。雙組分有機硅灌封膠具有良好的絕緣性能、導熱性和耐老化性能,無腐蝕性并具有良好的流動性,目前已被廣泛應用與接線盒的灌封。
5.匯流條與背板切口處的密封
未使用灌封膠灌封的接線盒,為了防止外界潮氣從匯流條背板切口處滲透到太陽電池組件內部,需要用膠粘劑來密封。膠粘劑應具有良好的絕緣性,同時對粘度有一定的要求,粘度低膠粘劑堆積厚度不夠,達不到密封的效果;粘度高不能很好的浸潤匯流條,影響密封性。
三、IEC和UL標準對太陽電池組件用膠要求的解讀
目前關于太陽電池組件認證的標準主要有IEC61215[1]、IEC61730[2,3]和UL1703[4],下面是這幾個標準對太陽電池組件用膠的要求。
1. IEC61215對太陽電池組件用膠的要求
根據10.3條規定,太陽電池組件中的載流部分與邊框或外部之間的絕緣電阻不應低于400MW(組件面積小于0.1m2)或40MW·m2(組件面積大于0.1m2),因此膠粘劑應具有良好的電絕緣性能。
根據10.3、10.10條規定,太陽電池組件需要進行室外曝露試驗和紫外預處理試驗,在測試試驗以后要求外觀沒有明顯的變化,并且絕緣電阻同10.3的規定,因此膠粘劑應具有良好的耐紫外光老化性能,并保持良好的電絕緣性能。
根據10.9和10.18條規定,太陽電池組件需要進行熱斑耐久試驗和旁路二極管熱性能試驗,在試驗過程中太陽電池組件會產生局部過熱的現象,因此膠粘劑應具有良好的耐高溫性能及良好的導熱性能。
根據10.11和10.12條規定,太陽電池組件需要進行-40℃~85℃的冷熱循環試驗和-40℃~85℃、85%RH的濕凍循環試驗,因此膠粘劑應具有良好的彈性來有效調節不同質材料間的熱膨脹差異,并且具有良好的耐高低溫和濕凍老化性能來滿足組件的粘接性能和電絕緣性能。
根據10.13條規定,太陽電池組件需要進行85℃、85%RH老化試驗,因此膠粘劑應具有良好的耐濕熱老化性能,并保持良好的電絕緣性能。
根據10.15條規定,要求太陽電池組件浸入一定的水溶液中,其絕緣電阻不應低于400MW(組件面積小于0.1m2)或40MW·m2(組件面積大于0.1m2),因此膠粘劑應具有良好耐濕性及濕漏電性能。
根據10.16、10.17條規定,太陽電池組件在85℃、85%RH老化試驗以后進行機械載荷和冰雹沖擊試驗,因此膠粘劑在濕熱老化以后仍然具有良好的粘接性能和變形能力。
2. IEC61730-1對太陽電池組件用膠的要求
根據5.2條規定,用作帶電部件外殼的膠粘劑應滿足以下的要求:5-V阻燃等級;浸水試驗(IEC 60095-1-1)以后仍然保持5-V阻燃等級;如暴露在太陽下使用的,耐紫外老化試驗以后滿足ANSI/UL746-C中的規定(阻燃級別保持5-V,機械性能保持50%);灼熱絲點燃試驗大于30s。
根據5.3條規定,用作帶電部件支撐的膠粘劑應滿足以下的要求:具有HB、V-2
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