光伏组件用背板

1.1.1背板的作用

背板用于组件的背面，是主要封装材料之一。组件背表面的关键特征是它必须具有很低的热阻，并且必须阻止水或者水蒸汽的进入，对电池起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。一般具有三层结构，外层保护层，具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为具有良好的绝缘性能，内层和EV A具有良好的粘接性能。背板是光伏组件一个非常重要的组成部分，用来抵御恶劣环境对组件造成伤害，确保组件使用寿命。

1.1.2光伏组件对背板材料的要求

背板材料如图5－4所示，应当是2层以上的复合材料，内层主要提供机械强度和电气绝缘强度，外层应能够提供耐候防护和水、气隔离功能；背板各复合层中，其主要组成部分的单膜材料和胶连剂的UL阻燃等级应好于HB；背板各复合层中，主要组成部分的单膜材料和交联剂的UL RTI（相对耐热指数）值应当高于105℃；背板材料应符合有关有害元素控制的法规要求；必须提供有效的认证证书；

图5－4 背板膜

1.1.3背板材料分析

常用的背板可以分为TPT、TPE、全PET和PET/聚烯烃结构。其中T指美国杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）薄膜，其商品名为Tedlar。P指双向拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，即PET薄膜，又名聚酯薄膜或涤纶薄膜。E指乙烯-醋酸乙烯树脂EV A。聚烯烃指各种以碳碳结构为主链的塑料。在各个注明的结构层之间使用合适的胶粘接复合而成太阳能电池背板。

5.5.3.1 氟塑料薄膜在背板上的使用

要讲清楚太阳能电池背板的性能，就必须首先清楚各种氟材料的性能。目前最多使用的氟塑料薄膜为PVF薄膜。国际上生产PVF的供应商非常少，杜邦公司最早将其推广使用在太阳能电池的背板保护上，随近几年太阳能电池组件需求的猛增，Tedlar的需求也随之猛增，以至供不应求。由于PVF的供应商很少，许多公司争相使用其它氟材料薄膜来替代PVF薄膜。目前已经商品化的背板使用的氟塑料薄膜有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（ECTFE）、四氟乙烯-

六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）。从实际使用情况看，前述的四种氟塑料性能均能满足太阳能电池背板对耐候性的要求。

各个氟塑料薄膜对水汽的阻隔能力不同，其中以ECTFE为最优。使用同样厚度为100μm的膜，在40℃、95%的湿度下，PVF的水汽透过率超过10-20克/天平方米，PVDF的水汽透过率为2克左右，而常用的PET不超过10克。当氟塑料薄膜和PET薄膜复合成背板后，多数供应商都声称其背板的水汽阻隔性能小于2克。

5.5.3.2 聚氟乙烯（PVF）薄膜

PVF薄膜加工非常麻烦，在加工中需要加入较大偶极矩的试剂作为潜溶剂。由于PVF薄膜的制造工艺的特殊性，其薄膜表面有较多的针孔，PVF薄膜是上述四种氟塑料中水汽阻隔能力最差的。由于PVF薄膜针孔的存在和材料本身含氟量最小，所以PVF薄膜需要较厚的厚度来保证其性能。但是PVF是所有氟材料中成本最低的，考虑太阳能电池将来的大规模使用，其仍是一种非常合适的材料。

杜邦公司的Tedlar是最广泛使用的PVF薄膜，其有第一代和第二代之分。从实际使用情况而言，第一代产品质量更好一些。其厚度在30μm左右，目前较多供应欧美市场。第二代产品成本低一些，厚度为25μm，表面有肉眼可见的针孔，供应亚洲市场较多。目前杜邦公司已有第三代产品，但目前市场上还未见成熟产品推广。

5.5.3.3 聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜

PVDF是使用量第二大的氟塑料，品种完善，供应商众多。其熔点和分解点相差大，可以使用热塑性塑料加工方法进行加工。无论从世界范围内的供应量、加工适应性还是耐候性、阻隔性而言，其都是最合适的太阳能电池背板耐候材料。同样厚度的PVDF薄膜的透湿性大约只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高，耐候非常优异。

5.5.3.4 三氟氯乙烯-乙烯共聚物（ECTFE）和四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）

ECTFE由杜邦公司在1946年开发成功，由CTFE和乙烯的50%：50%的交替共聚物。其有典型的氟塑料的性能——耐化学腐蚀，没有一种溶剂在120℃下能侵蚀ECTFE或使其应力开裂。高耐候性和阻隔性，ECTFE的阻隔性比其它氟塑料更好。从这两个方面而言，在商品化的背板中ECTFE是最好的耐候层的材料。

THV是美国Dyneon公司在20世纪80年代开发，是目前商品化最柔软的氟塑料，当和其它材料复合成多层结构时，其优异的柔韧性非常突出。另一个重要的特点是THV本身容易粘接，无须表面处理就能和其它材料粘接，这对生产背板的复合工艺和用硅胶粘贴接线盒而言都十分重要。综合而论，在一些对背板要求柔软的场合，THV的背板比任何其它材料都更合适。

5.5.3.4 氟碳涂料

由于前几年太阳能电池背板需求旺盛，国外公司均不对中国供应氟塑料薄膜，所以国内开发了其它国家没有的使用涂料的背板。该类背板的设计思路是使用氟炭涂料涂布到PET薄膜上以替代氟塑料薄膜。目前国内较多作为涂覆材料的有四氟的PTFE（聚四氟乙烯，即塑料王）、PVDF、FEVE。

PTFE结构为-（CF2-CF2）n-，含有四个氟原子。涂料为乳液，可以使用常用的涂布工艺涂覆于需要保护的材料上，但其在90℃烘干后必须再经过370-400℃下烧结才能形成完整的氟涂膜，不经烧结的涂层没有使用价值。由于其工艺的要求和背板使用熔点在280℃的PET薄膜作为骨架层，所以以四氟PTFE为组分的

涂料在背板领域没有使用价值。

PVDF氟塑料涂料是使用最广泛的含氟涂料，其户外使用寿命超过30年无需保养，已经使用在北京机场、东方明珠等建筑上。有机溶剂型的PVDF涂料性能优异，是目前主要使用的建筑涂料，一般使用预涂工艺。但其含有挥发性化合物（VOC）不环保，涂料需要高温烘烤浪费能源，用量已经开始萎缩。目前有公司开发环境友好的PVDF涂料，但性能仍无法和溶剂型的涂料相当。

FEVE是氟乙烯（四氟乙烯或三氟氯乙烯）与乙烯基醚的共聚物，由日本的旭硝子公司发明并实现商业化。其是唯一一种真正能在常温下固化的氟塑料。

综上所述，只要选择合适的材料和使用工艺，各种氟塑料本身的耐候性能均能满足太阳能电池背板对耐候性的要求。在实际使用中，应更多的考察氟塑料的其它性能，比如粘合性、和背板中其它材料的匹配性等。

1.1.4T PT背板

TPT（聚氟乙烯复合膜），用在组件背面，作为背面保护封装材料。厚度0.17mm，纵向收缩率不大于1.5%，用于封装的TPT至少应该有三层结构：外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层PVF需经表面处理和EV A具有良好的粘接性能。封装用Tedlar必须保持清洁，不得沾污或受潮，特别是内层不得用手指直接接触，以免影响EV A的粘接强度。TPT背板由PVF（聚氟乙烯薄膜）-PET（聚脂薄膜）-PVF三层薄膜构成的背膜，简称TPT；TPT 有三层结构：外层保护层PVF 具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层PVF 经表面处理和EV A 具有良好的粘接性能。TPT必须保持清洁，不得沾污或受潮，特别是内层不得用手指直接接触，以免影响和EV A 的粘接强度。

太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。

TPT背板具有良好的耐候性、极佳的机械性能、延展性、耐老化、耐腐蚀、不透气，以及耐众多化学品、溶剂和着色剂的腐蚀。有出色的抗老化性能并在很宽的温度范围内保持了韧性和弯曲性。

白色TPT对阳光起反射作用，提高组件吸收光的能率。因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。增强组件的抗渗水性。对组件背部起到了很好密封保护作用，延长了组件的使用寿命；提高了组件的绝缘性能。

TPT背膜应避光、避热、避潮运输，平整堆放。背膜的最佳贮存条件：放在恒温、恒湿的仓库内，其温度在0-40℃之间，相对湿度小于60%。避免阳光直照，不得靠近有加热设备或有灰尘等污染的地方，并应注意防火。保质期为12月。

1.1.5背板的储存

太阳能背板应避光、避热、避潮。受潮的太阳能背板可能在组件层压时容易出现气泡的现象，因为潮气可能在层压高温时变成水蒸汽，但又被EA V阻隔而

无法及时排出。太阳能背板的最佳贮存条件是放在恒温、恒湿的仓库内，其温度在0-40℃之间，相对湿度小于60%。运输时应平整堆放，避免碰伤。

1.1.6背板材料的检验