光伏背板环境老化测试黄变分析

目前常规晶体硅光伏组件采取“钢化玻璃/EVA/电池片/EVA/背板”这种夹心结构封装，背板是组件中直接与外界环境接触的封装材料，其性能的优劣直接影响到整个组件的寿命。

市场上常见的背板类型有复合型、涂覆型和共挤型三类。

背板类型背板结构描述

复合型TPT/ET：

美国杜邦公司生产的特能(Tedlar)膜，其成分为PVF(聚氟乙烯)

KPK/EK：

特指法国阿克玛生产的PVDF(聚偏氟乙烯)膜，另外还有一些PVDF膜的生产商，如韩国SKC等，目前也有部分国产PVDF膜应用于光伏背板上

APAA：

即PA，聚酰胺材质，俗称尼龙

涂覆型CPCC：

Coating的缩写，指的是氟碳涂料，主要成分为FEVE(氟烯烃-乙烯基醚共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)等氟碳树脂

共挤型AAA即PA/PA/PA：

三层聚酰胺

由于氟碳化合物中C-F键键能高，在紫外辐照下也不易断裂，所以含氟背板较非氟背板具有更好的耐紫外等耐候性能

针对背板材料的耐候性能，IEC有专门的测试项目和测试标准，如紫外老化，湿热老化(85度，85%湿度)，湿冻试验(HF，-40度至+85度，85%湿度)，温度循环(TC，-40度至+85度)等。然而依据IEC测试标准对背板材料进行测试时，我们研发团队发现，在试验结束时，多数背板都无明显破坏现象，与组件户外25年的表现，甚至10年的表现出入较大，致使我们无法对不同的背板的性能进行区分和合理地评价。因此，我们研发团队决定以IEC测试标准为基准，进行扩展测试。据此，我们从两方面对背板材料展开了耐候性测试，【1】在原有IEC测试标准上进行加倍;【2】整合多个IEC测试项目，进行序列老化测试。

我们选取市场上主流的TPA、KPK、KPE、CPC、AAA几种类型的背板作为测试对象，测试结束后，我们以各背板的黄变指数作为材料优劣的评判标准，也作为测试项目严苛程度的判定依据。

一、 针对单个IEC测试项目的加倍测试，进行了湿热1500h（1.5倍的IEC标准）、湿热2000h（2倍的IEC标准）、UV150kWh/m2三项试验。

湿热老化(85度，85%湿度)：在湿热1500h后，涂覆型背板的内层和外层，以及KPE背板的内层E层，即已发生不同程度的黄变(如图1)。至湿热2000h时，多数背板的内层及外层黄变程度均有加深，尤其是涂覆型背板的内层，以及KPE背板内层E层。TPA背板的内层A层及AAA背板内外层在湿热老化过程中有轻微黄变(不明显);个别PVDF膜表现较差，如试验中的背板KPE的外层PVDF，在湿热老化至2000h时，也发生了明显黄变;而特能? (Tedlar?)膜，在湿热老化过程中无明显黄变现象。总体而言，湿热老化过程中，涂覆型背板的涂层(尤其是内层涂层)较氟膜PVDF膜和特能? (Tedlar?)膜，以及AAA(聚酰胺)更容易发生黄变。

UV150kWh/m2(60℃-试验箱内空气温度，辐照度45W/m2)：UV试验时，背板外层对着紫外灯。在UV150kWh/m2后(图2)，涂覆型背板的内层和外层均发生了显著黄变;个别PVDF膜，如试验的KPK背板的内层PVDF层，也发生了显著黄变;而特能(Tedlar)膜和较好的PVDF膜，无明显黄变;KPE内层E层及AAA背板，也无明显黄变。之所以背板外层对着紫外灯，而背板内层仍然发生黄变，是由于试验箱中，紫外灯灯管沿箱子一侧的箱壁从上之下依次装配，背板材料只能也采取外层面向紫外灯管从上至下依次悬挂放置，而背板另一侧的箱壁(不锈钢制作)会不可避免反射紫外线至背板的内层，如此造成背板内层黄变现象的发生。总体而言，加强UV辐照下，涂覆型背板的涂层和一些PVDF膜，容易发生黄变，特能(Tedlar)膜则表现较好。