氟碳背板拒绝内伤

前 言

  太阳能电池背板内层 (EVA表面) 和外层 (空气表面) 。外层因直接接触外部环境而受到广泛关注，因此背板制造商往往选择耐候性好的材料，如氟膜或氟涂层作为背板的外层，更典型的是杜邦Tedlar氟碳涂层由薄膜或氟树脂制成，以防止外部环境侵蚀基材和电池板。由于不直接接触外部世界，背板内层的重要性往往被忽视。然而，实际情况是，内层的外部损伤不容忽视。统计数据显示，一年内照射到组件表面的紫外线辐射量约为91.7kWh/m2.大约10%的紫外线可以通过前玻璃和封装材料EVA

到达背板内层后，背板内层25年内紫外辐射约为91.7x10%x25=229.25 kWh/m2.远远超过三倍IEC45 标准要求kWh/m2辐射量表明，背板内层的性能，特别是抗紫外线性能，不容忽视，否则会给终端电站的使用寿命带来很大的风险！光伏组件的设计寿命为25年，因此有必要系统地解释这个问题。所以回答什么样的背板内层是真正经得起考验的氟内层的基本问题。因此，有必要系统地解释这个问题。从而回答什么样的背板内层是真正的、经得起考验的氟内层的根本问题。

  反应氟和非反应氟

  与背板类似的外层材料可分为反应氟材料和非反应氟材料。前者是指大分子侧链中的活性基团，如羟基 (-OH) (图1)因此，氟材料可以通过化学反应导入背板内层并固定在基材表面。反应氟材料广泛应用于涂层背板，特别是在等离子体增强的涂层技术中，反应氟材料通过固化剂牢牢固定在背板内层。

  非反应性氟材料是指整个大分子中含任何反应活性基团，如常见PTFE，PVDF和PVF它们都是非反应氟材料 （图2）。由于分子链中没有活性基团，非反应氟材料只能以填料的形式添加到涂料中，或与其他膜材料混合，然后通过涂层技术或粘合复合技术将非反应氟材料引入背板内层。这种氟材料的形式将对涂层或膜材料的性能产生重大影响，终决定背板内层的可靠性。

  氟材料在背板内层的存在及其对背板性能的影响

  由于反应氟材料和非反应氟材料的结构不同，导入背板内层的形式也不同，导致背板内层的存在形式不同，终决定了背板的可靠性。由于活性基团的存在，反应氟材料可以在固化剂的作用下交联固化PET基材表面化学键连接，结构稳定 (图3) 。这种交联结构非常稳定，耐酸碱和紫外线，不会发生蠕变、迁移和降解。PET它有长期的保护作用。这种背板是中来股份FFC涂层背板是非常典型的。背板采用四氟树脂作为反应氟材料，采用等离子体增强表面涂层技术，将反应氟材料牢定在背板内层和基底上PET背板表面性能优异，可靠性高。紫外线高温高湿试验后，FFC涂层背板无涂层脱落、粉化、开裂现象，室外试验10年以上，充分证明了其稳定性和可靠性。

  相反，由于没有活性基团，非反应性氟材料只能以惰性填料的形式存在于背板内层（图4）。从示意图可以看出，缺乏化学键会蠕变和迁移非反应性氟材料，导致非反应性氟材料与主要材料的微分离，导致背板内层粉化开裂，使基材PET直接暴露在紫外线下，严重影响背板的整体性能。此外，加上非反应氟材料与其他材料的相容性，非反应氟材料的添加量非常低，不能长期保护背板的基材。这种背板目前在市场上使用XPO和XPM非常典型的是，这种背板通常采用复合背板的典型三明治结构，外层采用PVDF膜，中间层PET内层是聚烯烃和氟材料的混合物。内层被命名为含氟物O膜或者M膜不同于过去的纯聚烯烃膜，即PE或PO膜。

  XPO和XPM以聚烯烃/氟材料共混物为背板内层的类型背板实际上是取代上一代产品，即纯聚烯烃PE或PO为内层，PVDF膜为外层和PET背板是基材。聚烯烃是背板内层的优点EVA附着力大。然而，聚烯烃耐紫外线性差，使背板内层迅速暴露在紫外线湿热老化（图5）中。在高温、高湿度和紫外线照射下，内层PO膜和PE膜很快就会开裂和粉碎，这是由聚烯烃的结构决定的，这是不可避免的。据估计，制造商也意识到了这个问题。为了提高聚烯烃的耐候性，他们想尝试改性聚烯烃，并引入一些氟材料制备所谓的聚烯烃M膜或O薄膜，因为他们也知道双面氟背板具有优异的耐候性是行业共识。然而，由于添加氟材料是非反应氟材料，其成型方法只能是简单的机械混合，加上氟材料和聚烯烃相容性差，所谓的氟材料不仅含氟量低，而且添加氟材料在聚烯烃中微分离，结构松散，非交联分布，外部条件下容易** 加速蠕变和迁移，对背板内层的性能产生负面影响。具体来说，背板内层在高温、高湿度、紫外线照射下容易粉化、发黄、开裂(图6)，严重威胁组件的发电效果。

  此外，非反应性氟材料与聚烯烃相容性差，使其添加量不仅限制在很小的范围内，导致背板内层氟含量低 (图7、图8)(0.00-1.06%)在某些地方，氟含量实际上是0！很难想象背板基材氟含量这么低，氟分布这么不均匀PET起到保护作用。紫外线的破坏通常从氟含量为0的地方开始，然后逐渐扩展到氟含量上升的梯度。O膜和M膜材料分布不均匀，氟含量低，不符合组件长期可靠性的要求。

  以反应性氟材料为主体FFC涂层背板完全不同。涂层中的反应氟材料是与其他材料不相容的主要材料。氟的含量不仅可以保持在更高的水平(~20%)(图9)分布均匀。更重要的是，氟材料可以固化交联形式导入背板内层并固定。这种稳定的结构是正确的PET基材的保护完全可靠。涂层在实验表面能有效阻挡紫外线通过 (图10)PET起到保护作用。

  结 语

  可见把O膜或M薄膜被称为氟化物薄膜是不科学和不负责任的，因为它将严重误导组件制造商和终端电站的投资者，大大降低他们的投资回报，甚失去他们的资金，这也给标准化的背板市场带来了混乱。作为氟碳背板的，我们有责任揭露和曝光这个边缘球，以恢复真正的氟碳背板和氟背板的本质，为背板应用程序提供科学的基础，选择和识别性能优异的氟背板。沉积物并不可怕，大浪看黄金，氟碳背板/氟背板时间和应用环境的真正性能测试，值得组件制造商和电站投资者的信赖。