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光伏組件的基本使用壽命要求是“在戶外工作25年后,其還能保持初始值80%的輸出功率,并且還要求其可有效抵抗外力的沖擊”。
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光伏組件主要由太陽電池、背板、光伏玻璃、封裝材料、接線盒、邊框等組成。
光伏組件的使用壽命和發(fā)電性能在很大程度上受環(huán)境因素,如氧氣、溫度、光照、相對濕度,以及外力沖擊等的影響。這些均是導致組件失效的主要原因,其中,背板、光伏玻璃、封裝材料等是保障光伏組件使用壽命的短板。而背板、封裝材料等對環(huán)境的依賴性較大,易受溫度和光氧老化現(xiàn)象的影響造成性能下降。因此,下文對光伏玻璃、封裝材料、背板分別進行分析研究。
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光伏背板位于光伏組件的背面,主要起到保護和支撐太陽電池的作用[20]。作為用于光伏組件最外層大面積封裝的高分子材料,光伏背板是影響光伏組件使用壽命的最關鍵材料。目前光伏行業(yè)較常用的背板為TPT背板,該背板為3層結構,即PVF(聚氟乙烯薄膜)-PET( 聚脂薄膜)-PVF 結構。外層PVF 具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力,中間層PET具有良好的絕緣性能,內層PVF經(jīng)表面處理后與EVA膠膜具有良好的粘接性能[21]。資料顯示,PVF與PET的脆性溫度都在-70℃,由于含氟材料PVF較薄,因此其低溫性能一般可滿足極端氣候環(huán)境,而PET在背板結構中較厚,在極端低溫下其彈性會大幅降低,導致其承受外力沖擊的能力下降,從而會產生隱裂或磨損,保護性能也會受到影響。同時,TPT背板作為高分子材料,在強紫外輻射下,其外層保護層產生裂紋會使其中間層直接與戶外環(huán)境接觸,造成PET產生水解及光氧老化現(xiàn)象,最終導致其保護性能下降[22]。
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因此,在極端氣候環(huán)境下使用的TPT背板,除了需具備耐候性、絕緣性、水汽阻隔、耐腐蝕和耐風沙磨損等各種平衡的性能之外[23],還需加強低溫機械強度、韌性及抗老化性能,如此才可使光伏組件更長期有效的耐受極端氣候環(huán)境,保證組件的使用壽命和發(fā)電性能不受影響。
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