紫外辐射量对光伏组件材料的影响探讨-尤迁

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-HC-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