摘要：背板是光伏组件的主要构成部件，本研究经由过程对分歧类型背板手艺、出产和分析情况测试环境的引见，重点阐发了分歧类型背板的成长进程和优错误谬误，分歧背板出产手艺的对照、背板测试手艺的要点和将来可能晋升的要害，分析对照显示中等概况能四氟型太阳电池双面涂氟型背板手艺（FFC）和其产物具有较着劣势，双面涂氟手艺已成长成为太阳电池背板支流手艺。提出了针对太阳能光伏利用范畴开辟出合适光伏组件复杂利用情况要求下的含氟树脂和涂料的要求，认为涂氟型太阳电池背板功能化、平台化将是将来组件和背板成长的支流趋向。　　太阳能光伏组件首要由博璃盖板、乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）、电池片、背板、接线盒和边框等构成。因为背板对电池片起支持和庇护感化，且背板作为间接与外界天然情况年夜面积接触的封装材料，其机能间接决议了光伏组件的发电效力和利用寿命，背板必需具有优良的绝缘性、水汽阻隔性和耐候性等，是以背板出产和测试手艺的前进对太阳能光伏组件的影响十分主要。　　1背板类型　　现有的背板首要是以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为基板，在其单面或双面复合或涂覆具有功能性的氟材料，从而使背板具有杰出阻隔、耐候和绝缘机能，分歧类型背板其功能性差别较年夜，是以选择价钱公道、机能良好的背板对组件厂商出产及格、机能良好的太阳能光伏组件就显得尤其要害。图1为分歧类型背板市场利用转变趋向。　　从图1能够看出，跟着太阳能电池背板手艺的成长，2013年全球含氟背板和非氟背板的比例为8：2，2014年估计将到达9：1。氟材猜中因为氟元素电负性年夜，碳氟键之间的键能很是强，加上氟材料布局平分子摆列慎密、刚硬、光滑，使氟材料表示优良的耐候、耐热、耐温和耐化学品等机能，可知足组件在户外持久利用的要求。是以，氟材料是今朝市场上背板中主要的支持材料之一。　　1、1含氟复合型背板　　含氟复合型背板现首要有TPT、KPK、TPE和KPE这4品种型。此中T是指美国杜邦的聚氟乙烯（PVF）薄膜，P指PET基材，K为聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜，E为EVA。含氟复合型背板是在背板的单面（TPE和KPE）或双面（TPT和KPK）复合氟膜，属在第1代背板。因本钱压力，2008年今后，TPT、KPK内层用聚乙烯（PE）/EVA等非氟材料替换，制成单面含氟复膜背板，称之为TPE和KPE，该类型背板受光面为不含氟膜，用其他烯烃聚合物或PE、EVA等材料替换，但这些材料在利用进程中很轻易在紫外等情况下分化，组件背板进行加快UV老化测试，并经由过程金相显微镜不雅察发觉KPE／TPE内层E层（E为EVA层）有较着的微裂纹（如图2），组件背板很快呈现变黄、脆化等老化现象，严峻影响组件的持久发电效力，固然单面含氟背板具有本钱上的劣势，但因为其本身固有的缺点，其很难合适组件封装持久利用需要。　　别的，双面复合型背板因为其氟膜制形成本较高，且今朝仍为少数国外企业所垄断，而且单面和双面含氟复膜都具有复膜与PET基板或EVA之间的粘结问题，复膜层与PET之间是经由过程胶粘剂实现粘结，因为胶粘剂与PET和PVF（或PVDF）间的浸湿性分歧，且当前胶粘剂固化均是经由过程整卷熟化体例，具有较年夜不肯定性，是以，持久利用呈现分层现象的风险较年夜，影响组件持久靠得住性。是以，复合型背板手艺正在被其他新手艺所代替。　　1.2不含氟背板　　迫在本钱压力，2011-2013年背板材料呈现以强化PET代替TPE／KPE外层耐候氟膜的背板。强化PET采取在PET概况润色、添加助剂或其他改性的方式来改良PET的耐UV机能，但因为PET份子链中含有年夜量的酯基，其与水间接接触易发生水增塑，致使PET份子链降解，同时PET在间接利用中结晶度会增添，使材料变脆，耐冲击性下降。别的，在湿气情况下，温度升高、紫外辐射和热轮回感化下PET分化加倍敏捷，物理机器机能急剧降落。是以基在PET材料本身的缺点，不含氟背板其实不能知足复杂天然情况下组件利用要求。实验样品PET在65℃，相对湿度65％的前提下，用超强紫外（SUV）氙灯辐照60KWH后，对其进行500倍金相显微镜拍摄照片，成果见图3。　　从图3可见，PET概况呈现严峻开裂现象。该类型背板复合手艺采取PET与PET复合和PET与PE／EVA复合，是属在刚－刚复合和刚－柔复合2品种型，在界面上构成缺点要年夜在单一的刚－柔复合体例。图4是复合型背板横截面扫描电镜图，最外层PET面临应空气面。　　从图4能够较着看出PET与PET复合的刚－刚复合界面缺点较着年夜在PET与PE／EVA复合的刚－柔复合界面。是以，该类型背板持久利用靠得住性还具有较年夜风险。　　1.3含氟复涂型背板　　为领会决双面含氟背板的本钱压力，同时又避免单面含氟背板具有的固出缺陷，最近几年来良多背板厂家最先出产一面复合氟膜，另外一面涂覆含氟涂料的复涂型背板，如TFB布局背板（从空气面至粘结面顺次为杜邦Tedlar PVF膜、胶粘剂层、PET基材层、等离子体化学连系层、含氟粘结庇护层构成的5层复合材料）和KFB布局背板（同TFB布局背板，空气面庇护层为PVDF氟膜），这类类型背板逢迎了客户对保守双面氟膜背板的习惯性，且与保守TPT背板比拟具有较着的价钱劣势，属在第1.5代背板。　　1.4含氟涂覆型背板　　双面含氟涂覆型背板是将来首要利用的背板情势之一，属在第2代背板手艺，其首要是在PET双面涂覆含氟涂料实现背板的功能化。本研究经由过程膜胶一体化手艺实现了该类型背板（FFC）出产的冲破，其与保守背板光湿热机能的对照成果见表1。　　表1给出了层压件（即背板、EVA、博璃150℃，20min经由过程层压机热压后制成的摹拟测试样件）和背板的相干黄变参数。　　从表1可见，FFC手艺制成的双面涂氟型背板和其层压件在SUV1000MJ／M2抗UV老化实验中，黄变指数小，没有呈现较着的黄变；金相显微镜图片显示FFC概况没有呈现微裂纹（见图5）。　　TPT与FFC的压力锅蒸煮实验（PCT老化实验）后水蒸气透过率测试成果见表2。　　从表2能够看出，FFC颠末PCT老化实验后其水蒸气透过率较低，水蒸气透过率从早期的1.87g／（M2·d）增添到1.95g／（M2·d），增添幅度较小，而TPT的水蒸气透过率从初始的1.33g／（M2·d）增添到14.29g／（M2·d），增幅很是年夜，衰减率到达974.4％，TPT机能降落较着。首要缘由是年夜大都公司利用的ＰＥＴ基板材料耐水解性差，在PCT老化60h今后，PET基板产生水解，背板脆裂，因此致使水蒸气阻隔机能衰减很是严峻，而本研究操纵非凡的工艺手艺，采取强耐水解机能的PET基材，水蒸气阻隔性优良。　　本研究FFC双面涂覆手艺是操纵等离子体手艺对PET进行活化处置，双面涂覆FFC涂料，实现了FFC涂料与PET基材间的一体化，经由过程化学方式处理了物理界面问题。别的，对含氟涂层进行等离子体化学接枝处置，构成共价键，处理了背板与EVA间的持久粘结性困难。对FFC背板横截面进行扫描电镜阐发，成果见图6。图中A和B均为涂氟层，中心为PET层。　　从图6可见，PET与涂层间没有较着的边界，处理了保守背板“三明治”布局问题，下降了本钱，提高了背板与EVA间的粘结强度，具有较着的手艺劣势。同时，为了进一步验证FFC产物的手艺劣势，将FFC涂氟背板产物与其他类型涂覆型背板别离进行了PCT48h、滚水煮100h和双85／2000h（即氙灯耐天气老化箱测试参数为85℃温度，85％的相对湿度，氙灯寿命2000h）测试，粘结力测试成果显示FFC涂氟手艺背板产物附出力均为0级，与EVA、硅胶粘结力连结率年夜在80％，较着优在复合手艺类型产物。　　是以，双面涂氟手艺作为背板的第2代手艺，既知足了情况对背板双面耐候性的要求，又处理了保守背板依靠胶粘剂从而呈现机能短板的缺点，在持久利用靠得住性上具有较年夜劣势，涂覆手艺作为背板功能化的手艺平台更有益在新型功能化背板的加快研制。　　1.5导电型背板　　导电型背板是将来成长的一种新型背板，其首要是为了知足太阳能电池将正、负极转移到电池后背，构成背接触电池［金属层穿孔卷绕硅太阳能电池（MWT）、发射极环抱穿通硅太阳能电池（EWT）和交织板接触太阳能电池（IBC）而开辟的导电型背板，提高组件的发电效力。该类型背板因为含有导电金属箔，且需要对金属箔进行激光刻蚀或化学侵蚀，工艺进程复杂、出产效力低且本钱高，现有的手艺还不克不及底子处理这些问题，该类型背板还处在研究、开辟、试出产阶段，在市场上还不具有较着的合作劣势，需要手艺的进一步冲破。　　2背板的出产手艺　　各类型背板的出产手艺首要包罗复合手艺、涂覆手艺和熔融共挤手艺等，当前首要以复合手艺和涂覆手艺为主。　　2.1复合手艺　　复合型背板出产手艺首要是在PET基材上涂胶，经烘烤溶剂挥发，再将氟膜与PET经由过程胶粘剂进行复合，然落后行3-5d的熟化，获得复合型背板，工艺流程见图7。　　当前复合型背板厂家碰到的瓶颈为氟膜、PET、胶粘剂等材料在外，自立研发空间无限，且复合手艺制造工艺相对复杂，工艺周期长，良品率低且能耗高。保守背板因各界面采取物理粘结，首要材料如氟膜PVF和PVDF被国外年夜公司所垄断；现有氟膜国产化率低、质量程度较低，这些都限制了复合型背板手艺成长。　　2.2FFC涂覆手艺　　姑苏中来作为涂覆型背板出产手艺研发的代表企业，经由过程对PET双面进行等离子体刻蚀活化处置，然后涂覆含氟涂料，经由过程微波固化、等离子体接枝处置工艺，实现了胶膜一体化，提高了背板与EVA的粘结强度，制成涂覆型背板，工艺流程见图8。　　该出产手艺的特点是不消胶，在线制氟膜，膜与PET是化学键合，膜胶一体化不分层，良品率高，性价比高。　　3背板测试手艺　　若何保障太阳电池组件在户外高效、不变地运转，除组件本身基在国际电工委会员（IEC）各项尺度测试外，背板作为电池的主要庇护支持材料，其老化对组件机能转变具有主要的影响，因此近几年来在背板的IEC、国标、行标等尺度和针对性的测试方式上做了年夜量研究，并已构成了相干尺度、方式的报批稿和草案。背板测试手艺对背板质量黑白具有反馈感化，指导、改良背板相干研发和出产手艺，因此背板测试手艺的前进成长与测试程度的凹凸对提高背板质量和组件质量都具有十分主要的意义。　　现有背板测试手艺的要求是按照组件掉效的可能影响身分来制订的，且基在组件IEC尺度和相干国标、行标和差别化的情况合用性测定。若何快速、高效、正确测试背板的绝缘性、耐候性、平安性、靠得住性，对背板出产厂家和组件出产厂家都很是主要，今朝首要包罗层间附出力、与EVA粘接强度、击穿电压强度、局部放电电压、水蒸气透过率、耐滚水性、耐湿热老化性、耐UV、湿冻、热轮回、耐酸、耐碱和耐盐雾等27个测试项目和其组合测试序列。　　按照组件的掉效和可能利用的场所，将来的背板测试手艺将会拓展到更广的范畴，特殊是各类差别化的复杂情况下对背板、组件机能和发电效力的影响方面。是以，开辟具有功率、发电效力增溢型功能性、耐候性、阻燃性和持久靠得住性的太阳能光伏用双面涂氟型背板，是此后太阳能背板厂家所需要研究和存眷的新课题，其新型氟树脂、氟涂料的开辟不但鞭策了背板手艺、质量的提高，同时也使背板成为组件功能性实现的主要平台之一，为差别化的组件系统供给手艺保障。　　4结语　　跟着我国太阳能财产的延续成长，光伏组件和其相干财产也在高速会聚化成长，背板从保守一代手艺的单一功能向二代、三代背板手艺的多功能、平台化的标的目的成长，背板手艺也从国外往国内转移，颠末手艺与实践验证，以PET为基板的双面含氟背板作为太阳电池庇护和支持的主要材料仍将是支流并延续利用，若何在太阳能电池背板财产中立异的利用氟材料，需要继续研究切磋以下几方面问题。　　（1）背板已跨入了涂氟时期，含氟涂覆手艺工艺改良优化研究。　　（2）5年夜典型天气复合前提下，如高耐UV加湿热复合前提，发电组件氟材料耐老化机能优化的研究。　　（3）消弭氟材料与分歧材料界面问题的研究。　　（4）氟材料阻燃性、阻隔性晋升研究。　　（5）开辟合适太阳能光伏利用前提需要的氟树脂、氟涂料，付与更多功能化。　　总之，跟着太阳能电池背板材料的手艺平台不竭扩年夜、优化，太阳电池背板占有组件后背的最年夜面积也将阐扬出庞大的功能感化。氟材料的立异利用、背板多功能化和若何改良背板的出产和测试手艺等将是此后研发的主要课题。（本文来历《涂料工业》，作者来自姑苏中来光伏新材股分无限公司：夏文进、唐邓、章博、张育政、林建伟）