紫外辐射量对光伏组件材料的影响探讨-尤迁-solarbe文库

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CYBRID Polymer Materials Solutions Provider 紫外辐射量对光伏组件材料的影响探讨苏州赛伍应用技术股份有限公司尤迁 2018年 11月 08日 Confidential CYBRID Valued by Innovations 目录 实际电站中组件受紫外辐射量的影响 目前市面上主要背板耐紫外性能 目前市面上主要胶膜耐紫外性能 关于紫外辐射量的国际标准及厂商标准 总结 Confidential CYBRID Valued by Innovations 实际案例一、实际电站中组件受紫外性能的影响 ➢组件运行 6年，使用此背板组件约 5GW ➢背板内层出现严重开裂和粉化现象 ➢背板为某日本 TR背板（内层为 PO膜）开裂和粉化美国某电站案例一案例二德国某电站 ➢组件运行 4年，使用此背板组件约 4GW ➢电池串间出现严重开裂和粉化现象 ➢背板为某日本 TO背板（内层为 PO膜）开裂和粉化 Confidential CYBRID Valued by Innovations 实际案例 ➢组件运行 5年，使用此背板组件约 5GW ➢背板空气面出现规律性条状开裂现象中国新疆某电站案例三案例四中国浙江某屋顶组件 ➢组件运行 6年 ➢背板内层面严重发黄胶膜发黄室外组件无法满足寿命 25年的要求。一、实际电站中组件受紫外性能的影响 Confidential CYBRID Valued by Innovations 黄变性能二、市面上主要背板耐紫外性能取 9种典型背板 UV照射 EVA面，照射 100kwh/m2,200kwh/m2。测试条件环境温度为 60℃ ， UVB占整个 UV光的 3-10，符合 IEC61215标准。 0 2 4 6 8 10 12 Akpf BKPK CTPT DCPC EKPO1 FKPO2 GKPE1 HKPE2 IPPE △ b △ b（ UV100kwh） △ b（ UV200kwh） Hunterlab黄变指数仪 ➢背板内层为含氟类背板（ A-D） ,黄变值均小于 2，耐紫外黄变性能较好。 ➢聚烯烃类背板 F/G/I的黄变值普遍大于 4以上，最高者甚至达到 10以上，耐紫外性能较差。 EVA面出现开裂现象背板样品 Confidential CYBRID Valued by Innovations 外观性能 Akpf BKPK CTPT DCPC NOVTEC-ATLAS 内部情况➢内层含氟内背板经 UV200kwh/m2后外观较好，无开裂粉化。二、市面上主要背板耐紫外性能取 9种典型背板 UV照射 EVA面照射 200kwh/m2后用显微镜 100倍观察。测试条件环境温度为 60℃ ， UVB占整个 UV光的 3-10。 100倍 100倍 100倍 100倍 Confidential CYBRID Valued by Innovations 外观性能 GKPE1 HKPE2 IPPE EKPO1） FKPO2 ➢背板 E-I经 UV200kwh/m2后，均出现比较严重的开裂和粉化，横截面图看出开裂较深。二、市面上主要背板耐紫外性能 100倍 100倍 100倍 100倍 100倍取 9种典型背板 UV照射 EVA面照射 200kwh/m2后用显微镜 100倍观察。测试条件环境温度为 60℃ ， UVB占整个 UV光的 3-10。横截面图 IPPE 100倍 Confidential CYBRID Valued by Innovations 280 300 320 340 360 380 400 420 440 344nm Wavelength[nm] C-C 347 260240 243nm C-F 489 288nm C-H 414 335nm 360 C-O 387nm C-N 305 330nm 376 300nm 393 C-H·C-H · 364m C-Cl 326 KJ/mol PolyamidePA N-H 389 Bond Energy 含氟材料中的 C-F键键能最大，破坏其结构需要较大的能量 PO 膜包含很多的叔氢键二、市面上主要背板耐紫外性能机理分析 Confidential CYBRID Valued by Innovations 透光率三、市面上主要胶膜耐紫外性能 90.0 90.5 91.0 91.5 92.0 92.5 93.0 93.5 初始 UV120kwh UV210kwh UV300kwh T A B C D E F 不同 UV高透型胶膜 380-1100nm波段的透光率制样方法取双层胶膜样品放入两层石英玻璃间层压后制得。测试方法环境温度为 60℃ ，照射 UV一段时间后测透光率。 A-C为紫外高透型 EVA胶膜， D-F为高透型 POE胶膜 ➢在可见光波段，高透型胶膜初始透光率均达到 91.5以上 ➢UV300kwh/m2照射后，胶膜的透光率值有一定下降，约 0.5-1左右 ➢POE的透光率衰减更低，耐紫外性能更强。 UV-2600 石英玻璃样品 可见光波段透光率 Confidential CYBRID Valued by Innovations 84.0 85.0 86.0 87.0 88.0 89.0 90.0 91.0 92.0 93.0 94.0 初始 UV120kwh UV210kwh UV300kwh T H I J K L M 透光率三、市面上主要胶膜耐紫外性能不同 UV截止型胶膜 380-1100nm波段的透光率 H-J为紫外截止型 EVA胶膜， K-M为紫外截止型 POE胶膜 ➢在可见光波段，截止型胶膜（ K-M与高透型胶膜（ A-F）表现一致，透光率下降小于 1。 ➢经 UV300kwh/m2 ， J样品由于发黄明显导致透光率下降较多，达到 3.88。 UV-2600 可见光波段透光率制样方法取双层胶膜样品放入两层石英玻璃间层压后制得。测试方法环境温度为 60℃ ，照射 UV一段时间后测透光率。 J样品 Confidential CYBRID Valued by Innovations 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0 初始 UV120kwh UV210kwh UV300kwh T A B C D E F 透光率不同 UV高透型胶膜 280-380nm波段的透光率 A-C为紫外高透型 EVA胶膜， D-F为高透型 POE胶膜 ➢在紫外波段，紫外高透型胶膜的初始透光率 85左右，不阻隔紫外线。 ➢由于紫外光导致材料老化，高透型 EVA胶膜（ A,C）透光率损失达到 10以上， POE胶膜（ D,E）透光率损失在 3以上。 UV-2600 三、市面上主要胶膜耐紫外性能制样方法取双层胶膜样品放入两层石英玻璃间层压后制得。测试方法环境温度为 60℃ ，照射 UV一段时间后测透光率。 紫外光波段透光率 Confidential CYBRID Valued by Innovations 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 初始 UV120kwh UV210kwh UV300kwh T H I J K L M 透光率不同 UV截止型胶膜 280-380nm波段的透光率 H-J为紫外截止型 EVA胶膜， K-M为紫外截止型 POE胶膜三、市面上主要胶膜耐紫外性能制样方法取双层胶膜样品放入两层石英玻璃间层压后制得。测试方法环境温度为 60℃ ，照射 UV一段时间后测透光率。 紫外光波段透光率 ➢在紫外波段， UV截止型胶膜初始透光率均在 30以下，可以有效的阻隔紫外线。 ➢H与 I号样品（市场份额在 75以上）在 UV200kwh/m2后透光率突然增大到 70以上，失去阻隔紫外性能，可能原因是紫外吸收剂已消耗殆尽。 ➢组件采用紫外截止型胶膜并不能降低背板内层的耐紫外要求。 H样品 I 样品 Confidential CYBRID Valued by Innovations 紫外标准四、关于紫外辐射量的国际标准及厂商标准地区一类地区二类地区三类地区太阳光年辐射量＞ 90kwh/m2 70-80kwh/m2 ＞ 55kwh/m2 25年背板总辐射量（ 15散射）＞ 300kwh/m 2。 250kwh/m2 200kwh/m2 典型地区青海西部、西藏地区、宁夏地区广东地区、山东、河南等地中国的沿海地区标准 IEC61215 组件制造商背板制造商耐紫外辐射量 60kwh 60-120kwh 300kwh IEC标准中对组件材料的耐紫外辐射量要求可能偏低制定文献孙家悦， Thomas fine,朱立宁，谭熙禹 .晶体硅光伏组件封装背板的耐候性解决方案 [J].太阳能光伏， 2016（ 11） . 注背板内层紫外辐射量要参考截止型胶膜阻隔紫外性能而定。 Confidential CYBRID Valued by Innovations 需要综合考量现行标准，为材料开发商和组件材料使用者制定一个合理的紫外辐射量要求五、结论 1.背板理论上 25年承受紫外辐射量达到 300kwh/m2 2.目前 IEC标准 60kwh/m2,背板制造商控制 300kwh/m2 目前标准 1.光伏组件往往 4-6年出现背板内层开裂粉化，发黄现象。实际电站 1.内层含氟背板经 UV200kwh后外观较好，无开裂粉化。 2.内层含 O膜背板经 UV200kwh均出现比较严重的开裂光伏背板 1.紫外光会导致胶膜出现发黄现象。 2.截止型胶膜使用数年后可能失去阻隔紫外线性能。封装胶膜 CYBRID – Polymer Material Solutions Provider Markets that Follow the Sun. 尤迁 M86 15295586290 youqiancybrid.net.cn CYBRID Valued By Innovations www.Cybrid-International.comww .cybridtechnologies.c