光伏背板耐老化性能試驗(yàn)

光伏背板是光伏組件中重要組成部分，起著保護(hù)、絕緣、阻隔水汽等作用，它的好壞直接決定光伏電池的使用壽命以及轉(zhuǎn)化效率。然而光伏背板作為光伏組件的外層材料，在實(shí)際使用過程中會(huì)受到環(huán)境因素如光、熱、氧、液體介質(zhì)等作用使材料發(fā)生老化，進(jìn)而影響其使用性能。目前業(yè)內(nèi)對光伏組件的使用壽命要求為25年，這就要求光伏背板需提供持續(xù)保障，因此，人們設(shè)計(jì)出一些加速老化試驗(yàn)方法如濕熱加速老化試驗(yàn)、紫外加速老化試驗(yàn)和高低溫老化試驗(yàn)等，在短時(shí)間內(nèi)模擬戶外的老化情況，以此考察背板的耐老化性能。標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司是老化試驗(yàn)箱的廠家，歡迎有需求的客戶電詢。
目前，對背板老化性能的評測主要是通過單一不同的加速老化試驗(yàn)方法考察背板相應(yīng)的耐老化性能，例如采用濕熱加速老化試驗(yàn)進(jìn)行2000h或3000h的老化試驗(yàn)來模擬背板在戶外抵抗?jié)駸崂匣那闆r。
試驗(yàn)材料：
光伏背板：市場主流的3款不同廠家不同型號的背板，分別為背板A、背板B和背板C。
試驗(yàn)儀器：
紫外老化試驗(yàn)箱，恒溫恒濕試驗(yàn)箱，高低溫交變箱，色差儀。

單一加速老化試驗(yàn)：
紫外老化試驗(yàn)
將背板A、背板B和背板C放入紫外老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行老化(UV)，照射面為空氣面，試驗(yàn)條件：溫度60℃，累積輻照量為180kWh/m2(其中UVA約為93%，UVB為7%) 。
濕熱老化試驗(yàn)
將背板A、背板B和背板C放入恒溫恒濕老化箱中進(jìn)行老化(DH)，試驗(yàn)條件：溫度(85±2)℃，濕度(85±5)%，累積老化時(shí)間為3000h。
冷熱循環(huán)老化試驗(yàn)
將背板A、背板B和背板C放入高低溫交變箱中進(jìn)行老化(TC)，試驗(yàn)條件：在溫度－40～85℃的條件下進(jìn)行高低溫交變試驗(yàn)，其中要求在-40℃和85℃的溫度下至少保持10min，溫變速率不超過100℃/h，一次循環(huán)周期不超過6h，共進(jìn)行300個(gè)循環(huán)周期。
不同序列老化試驗(yàn)：
設(shè)計(jì)了3組不同序列老化試驗(yàn)，具體如表1所示。

將背板A、背板B和背板C分別按上述3組序列老化試驗(yàn)進(jìn)行老化。
黃色指數(shù)測試：
采用色差儀對老化前后背板空氣面及EVA粘結(jié)面的黃色指數(shù)進(jìn)行測試，計(jì)算老化前后背板材料的黃變。
結(jié)果分析：
高分子材料在使用過程中，會(huì)因受到光、熱、氧、水分等環(huán)境因素的作用而老化，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，甚至失去其優(yōu)良的使用價(jià)值。在發(fā)生老化的過程中，高分子材料會(huì)伴隨顏色發(fā)黃的現(xiàn)象，即黃變。所以黃變不僅影響高分子材料的外觀，而且還是其結(jié)構(gòu)與性能發(fā)生變化的重要信號，所以本文通過測定老化前后背板材料的黃色指數(shù)比較不同老化方式對背板材料老化的影響。
經(jīng)單一加速老化試驗(yàn)后背板材料的黃色指數(shù)變化情況如圖1所示。

圖1單一加速老化試驗(yàn)后背板黃變
從圖1可以看出，在三種不同單一加速老化試驗(yàn)中，濕熱老化對背板材料影響相對較大，根據(jù)背板國標(biāo)GB/T31034－2014，每項(xiàng)單一加速老化試驗(yàn)項(xiàng)目均嚴(yán)于國標(biāo)要求，且三款不同背板產(chǎn)品經(jīng)不同加嚴(yán)老化測試后，其黃變指數(shù)變化范圍均小于3，符合國標(biāo)要求。

圖2為經(jīng)序列老化試驗(yàn)一、序列老化試驗(yàn)二、序列老化試驗(yàn)三后背板外觀的黃變情況。
圖3為序列老化試驗(yàn)一、試驗(yàn)二和試驗(yàn)三后背板材料的黃色指數(shù)變化情況。

圖3序列老化試驗(yàn)后背板黃變
從圖2、圖3可以看出，不同廠家的背板經(jīng)不同的序列老化試驗(yàn)后外觀黃變情況出現(xiàn)明顯差異。A背板雙面及B背板空氣面經(jīng)不同序列老化試驗(yàn)后背板的外觀良好; B 背板EVA 粘結(jié)面經(jīng)序列老化試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重; C 背板空氣面經(jīng)序列老化試驗(yàn)二、試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重，EVA 粘結(jié)面經(jīng)序列老化試驗(yàn)一、試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重。
通過本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然單一加速老化試驗(yàn)的試驗(yàn)強(qiáng)度較大，但三款背板均能通過測試，而在不同的序列老化試驗(yàn)中，每項(xiàng)老化測試的強(qiáng)度僅為單一加速老化試驗(yàn)強(qiáng)度的1/3或不足1/3，但疊加后卻使不同的背板材料發(fā)生不同程度的老化黃變，區(qū)分出三款背板耐老化性能的優(yōu)劣。這主要是當(dāng)進(jìn)行單一老化試驗(yàn)時(shí)，如UV老化，在紫外光照射下，高分子材料中的大分子鏈會(huì)產(chǎn)生斷鍵或交聯(lián)而導(dǎo)致材料降解，但高分子結(jié)構(gòu)對紫外光的吸收速度較小，而且多數(shù)背板材料中會(huì)添加TiO2作為光屏蔽劑，它能反射或吸收紫外光，阻止紫外光深入聚合物內(nèi)部，從而使聚合物得到保護(hù)，這就使得一些背板材料在紫外光的照射下老化程度較低，耐UV老化性能較好。但進(jìn)行序列老化試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)經(jīng)紫外光輻照后，發(fā)生光降解的部分會(huì)產(chǎn)生一定的親水基團(tuán)，在隨后進(jìn)行的濕熱老化試驗(yàn)中，這些親水基團(tuán)會(huì)促進(jìn)材料原有的水降解反應(yīng)，同時(shí)溫度的變化會(huì)影響高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，還會(huì)影響高分子材料中添加劑的擴(kuò)散速度，從而影響其老化降解速度。而且每種材料的結(jié)構(gòu)、成分也不盡相同，故對不同的序列老化試驗(yàn)表現(xiàn)出不同的耐老化能力。