背板是保護電池(chi)片的(de)(de)重要(yao)封裝材(cai)料，其直接與戶外(wai)環境接觸。背板材(cai)料老化(hua)會使組件加速(su)失效，終導致太陽電池(chi)的(de)(de)穩定性與耐久(jiu)性無法(fa)得到保障，因而(er)背板材(cai)料需(xu)要(yao)具備優(you)異的(de)(de)絕緣性、水汽阻隔性和耐候性等。尤其是耐候性能，一直是背板考察的(de)(de)重點(dian)。目(mu)前(qian)考察背板耐老化(hua)性的(de)(de)方法(fa)基本依據(ju)IEC61215-2005C6]中(zhong)規定的(de)(de)相關測試方法(fa)，如紫外(wai)(Ultraviolet，簡稱UV)試驗、濕(shi)熱(Damp-heat，簡稱DH，又稱高溫高濕(shi))試驗.而(er)這(zhe)些項(xiang)目(mu)的(de)(de).測試周期(qi)都相對比較長，往往滿足不了當今快速(su)發.展(zhan)的(de)(de)光(guang)伏(fu)行業市(shi)場。
    筆(bi)者將濕熱試(shi)(shi)(shi)驗(yan)與紫外(wai)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)相(xiang)(xiang)結合(he)，同時對背(bei)板試(shi)(shi)(shi)樣進(jin)行加速老化試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，并(bing)與常規的單(dan)純(chun)濕熱試(shi)(shi)(shi)驗(yan)及(ji)單(dan)純(chun)紫外(wai)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的測試(shi)(shi)(shi)數據相(xiang)(xiang)比(bi)較，以期可以獲得(de)相(xiang)(xiang)同的試(shi)(shi)(shi)驗(yan)效果.并(bing)在較短時間(jian)內篩選(xuan)出質量較好的背(bei)板材(cai)料(liao)。
    1、試驗材料與設備
    1.1試(shi)驗材料
    選取市場上普遍(bian)采用(yong)的涂覆(fu)型(xing)、復合(he)型(xing)以及擠(ji)(ji)出型(xing)背(bei)板(ban)(ban)共13種.分別(bie)編號(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei)1~13號(hao)(hao)(hao)。其中.1~3號(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei)涂覆(fu)型(xing)背(bei)板(ban)(ban)，4~12號(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei)復合(he)型(xing)背(bei)板(ban)(ban)，13號(hao)(hao)(hao)為(wei)(wei)擠(ji)(ji)出型(xing)背(bei)板(ban)(ban)。測(ce)試(shi)試(shi)樣均采用(yong)背(bei)板(ban)(ban)裸(luo)片.當有(you)紫外光源照射時，背(bei)板(ban)(ban)空氣面面向光源。
    1.2 試驗(yan)設(she)備
    試驗(yan)采(cai)用(yong)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)濕(shi)(shi)熱(re)加速老(lao)化(hua)試驗(yan)箱進行(xing).紫(zi)(zi)外(wai)(wai)與濕(shi)(shi)熱(re)功能(neng)可獨立運(yun)行(xing)，也可同時運(yun)行(xing)。光源為金屬(shu)鹵素燈;紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光譜波(bo)(bo)長280~400 nm，其中中波(bo)(bo)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)線(xian)(UVB)波(bo)(bo)長280~ 320 nm.長波(bo)(bo)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)線(xian)(UVA)波(bo)(bo)長320~400 nm;輻照強度(du)120~250 W.m-2，UVB占紫(zi)(zi)外(wai)(wai)線(xian)總能(neng)量[UV(A+ B)]的3%~10%;輻照均(jun)勻(yun)度(du)優于±15%;溫(wen)度(du)控(kong)制精度(du)為±2.0 ℃.溫(wen)度(du)波(bo)(bo)動度(du)≤±1.0℃;相對濕(shi)(shi)度(du)控(kong)制精度(du)為±3%.相對濕(shi)(shi)度(du)波(bo)(bo)動度(du)為≤±(3~5)%。
    2、試驗(yan)方法(fa)與(yu)結果(guo)
    2.1高溫(wen)高濕試驗

    按(an)照IEC61215-2005進行耐高溫高濕(shi)試(shi)(shi)驗，試(shi)(shi)驗溫度為(wei)(wei)(85±5)℃，試(shi)(shi)驗相對(dui)濕(shi)度為(wei)(wei)85%±5%.試(shi)(shi)驗時間(jian)分別(bie)為(wei)(wei)1 000.1 500.2 000 h，分別(bie)表示為(wei)(wei)DH1 000，DH1 500，DH2 000。試(shi)(shi)驗后(hou)對(dui)背板試(shi)(shi)樣分別(bie)按(an)照GB/T 1040.3- 20065] 和ASTM E313 -2010進行斷(duan)裂伸長率(lv)以(yi)及黃變(bian)指數的(de)測(ce)試(shi)(shi).并按(an)照式(1)計算試(shi)(shi)驗后(hou)斷(duan)裂伸長率(lv)的(de)保(bao)持(chi)率(lv).具體測(ce)試(shi)(shi)結果如圖1~2所示(MD為(wei)(wei)縱向.TD為(wei)(wei)橫(heng)向)。

    由(you)圖(tu)1~2可知.隨(sui)著(zhu)高溫高濕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的增加.光伏背(bei)(bei)板的性(xing)能呈現下降(jiang)趨勢.尤其(qi)是復(fu)合型背(bei)(bei)板。這主要(yao)是由(you)于復(fu)合型背(bei)(bei)板中間(jian)(jian)層聚(ju)對苯二(er)甲酸乙二(er)醇酯(PET)材料(liao)結構在高溫高濕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)過程(cheng)中發(fa)生了變(bian)化，使得結晶度增大、材料(liao)變(bian)脆，從而使得斷裂(lie)伸(shen)長率下降(jiang)，導致產品整(zheng)體性(xing)能發(fa)生變(bian)化。整(zheng)個測試(shi)(shi)過程(cheng)只有在試(shi)(shi)驗(yan)(yan)時(shi)(shi)間(jian)(jian)達到2 000 h時(shi)(shi)，不同(tong)種(zhong)背(bei)(bei)板材料(liao)在性(xing)能方面的區別(bie)才比較明(ming)顯，而整(zheng)個試(shi)(shi)驗(yan)(yan)過程(cheng)需(xu)要(yao)將近3個月(yue).無法滿足背(bei)(bei)板材料(liao)技術工藝日益更新(xin)的要(yao)求。

    2.2紫(zi)外試驗

    依據IEC 61215- 2005對(dui)背板(ban)進(jin)(jin)行紫外試(shi)(shi)驗(yan)，試(shi)(shi)驗(yan)箱內(nei)溫(wen)度為(wei)(60±5)℃.試(shi)(shi)驗(yan)輻(fu)照度不得(de)高(gao)于250 W.m-2，累(lei)積(ji)輻(fu)照總(zong)量分別(bie)為(wei)60.90.120 kWh*m-2.分別(bie)表(biao)示為(wei)UV60， UV90. UV120. .對(dui)應的(de)試(shi)(shi)驗(yan)時間(jian)分別(bie)為(wei)16，24，32 d(天)。試(shi)(shi)驗(yan)后對(dui)背板(ban)試(shi)(shi)樣分別(bie)按(an)照GB/T 1040.3 - 2006 和(he)ASTME313- 2010 進(jin)(jin)行斷裂(lie)伸(shen)長率(lv)及黃變指數測試(shi)(shi)，并按(an)照式(1)計算紫外試(shi)(shi)驗(yan)后斷裂(lie)伸(shen)長率(lv)的(de)保持率(lv)，具體的(de)測試(shi)(shi)結果(guo)如(ru)圖3~4所示。

    ;光(guang)(guang)伏背(bei)板作為高分子化(hua)(hua)合物，其化(hua)(hua)學鍵極易受到紫外(wai)光(guang)(guang)的(de)破壞，致使光(guang)(guang)伏背(bei)板表(biao)面產生(sheng)裂紋(wen).使得中.間層失去了外(wai)層的(de)保護，繼而使PET直接暴(bao)露于(yu)空氣中，產生(sheng)水解、碎裂，從而使得整體性能下降。由圖3~4可知，在紫外(wai)輻照(zhao)總量達到120 kWh. m-2的(de)時候(hou)，不同種背(bei)板材(cai)料在性能方面的(de)區別(bie)才比較明顯，而這個測(ce)試(shi)需要經歷(li)1個多月。
    2.3紫(zi)外高溫高濕試驗
    試(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用(yong)的(de)紫外高溫高濕(shi)(簡稱uv+DH)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)萬款、無錫市產品質(zhi)量監督(du)檢驗(yan)(yan)在國內首次提(ti)出的(de)一種加(jia)速(su)老化(hua)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)目的(de)是(shi)將(jiang)兩(liang)個單純的(de)環境(jing)老化(hua)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結合考察，這樣可以.更加(jia)接近現實(shi)的(de)環境(jing)條(tiao)件(jian)。

    試驗(yan)(yan)溫(wen)度(du)為(wei)(85±5)℃.試驗(yan)(yan)相(xiang)對濕(shi)(shi)度(du)為(wei).85%±5% ，試驗(yan)(yan)輻照(zhao)(zhao)強度(du)不得高(gao)于250 W.m~2，累積(ji)輻照(zhao)(zhao)總量(liang)分別(bie)(bie)為(wei)15，30，60 kWh.m-8，對應(ying)的試驗(yan)(yan)時間分別(bie)(bie)為(wei)3.7.15 d.分別(bie)(bie)表示為(wei)UV15+ DH.UV30+ DH，UV60+ DH。試驗(yan)(yan)后(hou)對背板試樣分別(bie)(bie).按(an)照(zhao)(zhao)GB/T 1040.3- 2006和(he)ASTM E313-2010進行斷裂伸(shen)長(chang)率及黃變(bian)指數(shu)測(ce)試，并按(an)照(zhao)(zhao)式(1)計算紫外(wai)高(gao)溫(wen)高(gao)濕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)后(hou)斷裂伸(shen)長(chang)率的保持(chi)率，具體測(ce)試結果如圖5~6所示。

    2.4
    各試驗(yan)結(jie)果(guo)對比分析

    選(xuan)取1號(hao)涂覆型背板和8號(hao)復(fu)合型背板作(zuo)為典(dian)型來分析各試(shi)驗結果之(zhi)間(jian)的(de)(de)關系，結果如圖7~8所示。可(ke)以看出，紫外(wai)(wai)高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)濕(shi)老化(hua)試(shi)驗得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)斷裂(lie)伸(shen)長率保持率與(yu)紫外(wai)(wai)試(shi)驗及高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)濕(shi)試(shi)驗得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)結果趨(qu)勢基(ji)本一(yi)致，黃變指數也均滿足現(xian)有背板產(chan)品的(de)(de)標準要(yao)(yao)求，可(ke)以認為紫外(wai)(wai)高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)濕(shi)試(shi)驗的(de)(de)數據是可(ke)靠的(de)(de)，而且(qie)整個測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)僅(jin)僅(jin)用(yong)了(le)15 d。在光伏行業快(kuai)(kuai)速(su)發展的(de)(de)今天，該測(ce)試(shi)方(fang)法能(neng)夠在短(duan)期內快(kuai)(kuai)速(su)篩選(xuan)出需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)背板，不(bu)僅(jin)節約了(le)大量的(de)(de)試(shi)驗時(shi)間(jian)，而且(qie)加速(su)老化(hua)試(shi)驗也正滿足了(le)日益提高(gao)(gao)的(de)(de)產(chan)品要(yao)(yao)求。

    3、結(jie)論
    相較于單(dan)純的(de)(de)濕熱(re)(re)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)及紫外試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)來說，紫外高溫高濕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)結(jie)合了光照、溫度(du)(du)、濕度(du)(du)三重(zhong)影響因(yin)素，可以在短(duan)時間內評價(jia)(jia)背板(ban)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)質量，是一(yi)(yi)個相對快速的(de)(de)篩(shai)選(xuan)方法(fa)，可以得(de)到與(yu)單(dan)純的(de)(de)濕熱(re)(re)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)和紫外試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)--致的(de)(de)結(jie)果(guo)。該方法(fa)能(neng)夠(gou)同時評價(jia)(jia)組成背板(ban)的(de)(de)幾種關(guan)鍵(jian)材(cai)料(liao)(liao)，而不(bu)用(yong)一(yi)(yi)-種材(cai)料(liao)(liao)分幾種方法(fa)單(dan)獨(du)評價(jia)(jia).是一(yi)(yi)種評價(jia)(jia)背板(ban)材(cai)料(liao)(liao)比較可靠的(de)(de)加速老化試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)。
    對于(yu)光伏(fu)背(bei)板(ban)(ban)(ban)生產廠家而言(yan)，該(gai)方(fang)(fang)法可(ke)以(yi)指導新材(cai)料的開(kai)發.加快(kuai)(kuai)新產品(pin)的研發速(su)度。對于(yu)光伏(fu)組件廠商而言(yan).該(gai)方(fang)(fang)法可(ke)以(yi)指導其對光伏(fu)背(bei)板(ban)(ban)(ban)進(jin)行(xing)檢測與(yu)遴選，尋(xun)找優(you)性價比的光伏(fu)背(bei)板(ban)(ban)(ban)以(yi)用于(yu)不同地區(qu)的光伏(fu)系(xi)統。對于(yu)光伏(fu)產品(pin)檢測認(ren)證機構而言(yan)，該(gai)方(fang)(fang)法可(ke)以(yi)加快(kuai)(kuai)光伏(fu)背(bei)板(ban)(ban)(ban)的測試(shi)速(su)率.同時保證光伏(fu)背(bei)板(ban)(ban)(ban)的檢測認(ren)證在更(geng)好的模擬白然環境中進(jin)行(xing)。