摘要:水蒸氣透過率是表征太陽能背板(膜)對(duì)外界水蒸氣(濕氣)阻隔性能的重要性能指標(biāo),可有效監(jiān)測(cè)太陽能背板對(duì)內(nèi)部電池組件的保護(hù)性能的強(qiáng)弱,避免太陽能電池在外界環(huán)境下被氧化。本文利用濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)制造的C330H水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)對(duì)太陽能背板(膜)進(jìn)行水蒸氣透過率測(cè)試,并簡(jiǎn)述了設(shè)備的參數(shù)、適用范圍及試驗(yàn)過程,從而為太陽能設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)如何驗(yàn)證太陽能背板材料對(duì)外界濕氣的阻隔性提供參考。
關(guān)鍵詞:水蒸氣透過率、阻濕性、水蒸氣阻隔性、太陽能背板(膜)、太陽能電池、電池氧化、水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)
1、意義
太陽能設(shè)備中核心部件即太陽能電池板,它可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,使得可再生能源與清潔能源被開發(fā)利用。而目前太陽能產(chǎn)品使用年限大多被要求需滿足25年以上,因此其關(guān)鍵組件太陽能電池背板(本文簡(jiǎn)稱太陽能背板)必須對(duì)內(nèi)部光伏組件的電池片具有非常高的保護(hù)作用。太陽能電池模組一般由“光伏玻璃-EVA膠膜-太陽能電池板-EVA膠膜-背板"疊合于鋁合金框內(nèi),現(xiàn)在常用的太陽能背板材料主要有TPT背板、BBF背板、TPE背板、EVA背板等,其中TPT背板的阻隔性較高,其為PVF(或PVDF)/PET/PVF(PVDF)的三層復(fù)合膜。
因太陽能電池模組長(zhǎng)期放置在室外,所以背板必須具有非常好的絕緣性、阻水性、耐老化等性能,同時(shí)應(yīng)具有較高的剝離強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及良好的熱收縮率等性能,其中最重要的指標(biāo)是水蒸氣透過率,即對(duì)外界濕氣的阻隔性指標(biāo)。如果背板(膜)的水蒸氣透過率較大,即對(duì)外界空氣中水蒸氣(濕氣)的阻隔性較差,則濕氣會(huì)滲入背板至太陽能背板內(nèi)部,使得EVA所擁有的粘結(jié)性能發(fā)生劣變,導(dǎo)致背板與EVA脫離,導(dǎo)致更多的濕氣接觸到電池片而使電池片被氧化。本文采用濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研制的W3/330水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)對(duì)太陽能背板(膜)進(jìn)行水蒸氣透過率測(cè)試,以求驗(yàn)證太陽能背板材料對(duì)外界濕氣的阻隔性如何。
圖1 太陽能電池模組結(jié)構(gòu)圖
圖2 太陽能背板材料
2、現(xiàn)狀
目前,國(guó)內(nèi)有關(guān)軟塑材料水蒸氣透過率的測(cè)試方法有稱重法(杯式法)、電解法、濕度法與紅外法,可參考的方法標(biāo)準(zhǔn)有GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法杯式法》、GB/T 16928-1997《包裝材料試驗(yàn)方法透濕率》、GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測(cè)定——電解傳感器法》、GB/T 30412-2013《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測(cè)定濕度傳感器法》(已發(fā)布,2014年12月1號(hào)實(shí)施)。
本文采用電解法測(cè)試肉松包裝的水蒸氣透過率,所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測(cè)定——電解傳感器法》。
3、試驗(yàn)樣品
某品牌太陽能電池背板(膜)。
4、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用的試驗(yàn)設(shè)備為Labthink蘭光C330H水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)。
圖3 C330H水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)
4.1 試驗(yàn)原理
C330H采用電解傳感器法測(cè)試原理,將預(yù)先處理好的試樣夾緊于測(cè)試腔之間,具有穩(wěn)定相對(duì)濕度的氮?dú)庠诒∧さ囊粋?cè)流動(dòng),干燥氮?dú)庠诒∧さ牧硪粋?cè)流動(dòng);由于濕度差的存在,水蒸氣會(huì)從高濕側(cè)穿過薄膜擴(kuò)散到低濕側(cè);在低濕側(cè),透過的水蒸氣被流動(dòng)的干燥氮?dú)鈹y帶至電解水分傳感器,不同的水蒸氣濃度產(chǎn)生不同的電量,通過分析計(jì)算得出濃度數(shù)值,進(jìn)而計(jì)算試樣的水蒸氣透過率。對(duì)于包裝件而言,干燥氮?dú)鈩t在包裝件內(nèi)流動(dòng),包裝件外側(cè)處于高濕狀態(tài)。
4.2 設(shè)備參數(shù)
l 薄膜類試樣測(cè)試范圍0.005~50 g/(m2·day)(標(biāo)準(zhǔn)),容器類試樣測(cè)試范圍為0.000025~0.25 g/(pkg·day),0.001 g/(m2·day) 。
l 試驗(yàn)的溫度范圍為10℃ ~ 55℃,控溫精度為±0.2℃;濕度范圍為5%RH~90%RH,100%RH,控濕精度為±1%RH。
l 設(shè)備先進(jìn)流體力學(xué)和熱力學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)試集成塊,三個(gè)測(cè)試腔均可獨(dú)立設(shè)計(jì),試驗(yàn)過程互不干擾,試驗(yàn)結(jié)果獨(dú)立顯示。
l 儀器搭載Labthink自主研制的新型電解法水分分析傳感器,具有優(yōu)異的精準(zhǔn)性、重復(fù)性和壽命。
l 設(shè)備測(cè)試腔各自安裝溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)溫濕度情況,控制測(cè)試過程更加精準(zhǔn)。
l 搭載高性能處理器和Windows10操作系統(tǒng),通用各種軟件和設(shè)備;支持DataShieldTM數(shù)據(jù)盾系統(tǒng),對(duì)接用戶數(shù)據(jù)集中管理要求,支持多種數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出。
4.3 適用范圍
(1) 本設(shè)備適用于薄膜類、片材類、紙張、紙板及其復(fù)合材料類、容器類等包裝件的水蒸氣透過率的測(cè)試。其中薄膜類包括各種塑料薄膜、塑料復(fù)合膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜、玻纖鋁箔紙復(fù)合膜等;片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料,如PP片材、PVC片材、PVDC片材等;紙張、紙板及其復(fù)合材料類包括紙張、紙板等,如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復(fù)合片材等;該設(shè)備還可擴(kuò)展用于太陽能背板、液晶顯示屏膜、醫(yī)藥泡罩、藥品塑料瓶、無菌護(hù)創(chuàng)膜、汽車油箱、電池塑料外殼等特殊包裝件水蒸氣透過率的測(cè)試。
容器類包括塑料、橡膠、紙、紙塑復(fù)合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的水蒸氣透過率測(cè)試,如可樂瓶、花生油桶、真空包裝袋、金屬包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品軟管包裝、牙膏軟管包裝、果凍杯等。
(2) 本設(shè)備符合ISO 15106-3、ASTM F3299、GB/T 21529、YBB 00092003-2015等多項(xiàng)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
5、試驗(yàn)過程
(1) 用專用裁樣器從試樣表面裁取108 mm × 108 mm的樣品3片。
(2) 將3片樣品分別裝夾在儀器的3個(gè)測(cè)試腔上,擰緊測(cè)試腔。
(3) 設(shè)置樣品厚度、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度等參數(shù)信息。
(4) 調(diào)節(jié)氮?dú)獾膲毫?,使測(cè)試腔內(nèi)的濕度達(dá)到設(shè)定值,并通過氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)旋鈕,使上、下腔內(nèi)的氮?dú)饬髁窟_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
(5) 點(diǎn)擊開始試驗(yàn)選項(xiàng),試驗(yàn)開始。儀器自動(dòng)記錄試驗(yàn)過程中低濕側(cè)的水分子含量變化,并計(jì)算出最終的試驗(yàn)結(jié)果。
圖4 試樣裝夾過程
6、試驗(yàn)結(jié)果
3個(gè)樣品的水蒸氣透過率測(cè)試值分別為:1.2405 g/(m2·24h)、1.3114 g/(m2·24h)、1.3075 g/(m2·24h)。
7、結(jié)論
C330H水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)是專業(yè)用于薄膜、片材、容器對(duì)外界水蒸氣阻隔性能的檢測(cè)設(shè)備,具有檢測(cè)精度高、測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),通過對(duì)太陽能背板(膜)水蒸氣透過率的測(cè)試可有效監(jiān)控太陽能電池的使用期限。除水蒸氣透過率檢測(cè)設(shè)備外,Labthink蘭光還可為您提供可測(cè)試太陽能背板(膜)拉伸性能及剝離強(qiáng)度的拉力試驗(yàn)機(jī)等物理機(jī)械強(qiáng)度性能的檢測(cè)設(shè)備,有關(guān)設(shè)備的具體信息您可登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看或致電咨詢。愈了解,愈信任!濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司愿借此與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。
郵箱:marketing@labthink.cn
地址:濟(jì)南市無影山路144號(hào)
微信公眾號(hào)
掃一掃加微信