光伏背板是光伏組件中重要組成部分,，起著保護(hù)、絕緣,、阻隔水汽等作用,，它的好壞直接決定光伏電池的使用壽命以及轉(zhuǎn)化效率。然而光伏背板作為光伏組件的最外層材料,，在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)受到環(huán)境因素如光,、熱、氧,、液體介質(zhì)等作用使材料發(fā)生老化,，進(jìn)而影響其使用性能。目前業(yè)內(nèi)對(duì)光伏組件的使用壽命要求為25年,，這就要求光伏背板需提供持續(xù)保障,，因此，人們?cè)O(shè)計(jì)出一些加速老化試驗(yàn)方法如濕熱加速老化試驗(yàn),、紫外加速老化試驗(yàn)和高低溫老化試驗(yàn)等,，在短時(shí)間內(nèi)模擬戶外的老化情況，以此考察背板的耐老化性能,。

       目前,，對(duì)背板老化性能的評(píng)測(cè)主要是通過(guò)單一不同的加速老化試驗(yàn)方法考察背板相應(yīng)的耐老化性能,，例如采用濕熱加速老化試驗(yàn)進(jìn)行2000 h 或3000 h 的老化試驗(yàn)來(lái)模擬背板在戶外抵抗?jié)駸崂匣那闆r。本文主要選用3 款不同廠家,、不同型號(hào)的背板( A,、B、C) ,，分別進(jìn)行單一加速老化試驗(yàn)以及不同組合的序列老化試驗(yàn),，比較、分析不同老化試驗(yàn)后背板材料的老化情況,。

1 試驗(yàn)

       1. 1 試驗(yàn)材料與儀器

       1. 1. 1 試驗(yàn)材料

       光伏背板: 市場(chǎng)主流的3 款不同廠家不同型號(hào)的背板,，分別為背板A、背板B 和背板C,。

       1. 1. 2 試驗(yàn)儀器

       紫外老化試驗(yàn)箱; 恒溫恒濕試驗(yàn)箱; 高低溫交變箱; 色差儀,。

       1. 2 單一加速老化試驗(yàn)

       1. 2. 1 紫外老化試驗(yàn)

       將背板A、背板B和背板C放入紫外老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行老化(UV),，照射面為空氣面,，試驗(yàn)條件為: 溫度60℃，累積輻照量為180kWh /m2 ( 其中UVA約為93%,，UVB為7%) ,。

       1. 2. 2 濕熱老化試驗(yàn)

       將背板A,、背板B 和背板C 放入恒溫恒濕老化箱中進(jìn)行老化( DH) ,，試驗(yàn)條件為: 溫度( 85 ± 2) ℃，濕度( 85±5) %,，累積老化時(shí)間為3000h,。

       1. 2. 3 冷熱循環(huán)老化試驗(yàn)

       將背板A、背板B和背板C放入高低溫交變箱中進(jìn)行老化( TC) ,，試驗(yàn)條件為在溫度－40～85℃的條件下進(jìn)行高低溫交變?cè)囼?yàn),，其中要求在-40℃和85℃的溫度下至少保持10min，溫變速率不超過(guò)100℃/h,，一次循環(huán)周期不超過(guò)6h,，共進(jìn)行300個(gè)循環(huán)周期。

       1. 3 不同序列老化試驗(yàn)

       設(shè)計(jì)了3 組不同序列老化試驗(yàn),，具體如表1所示,。

       將背板A、背板B和背板C分別按上述3組序列老化試驗(yàn)進(jìn)行老化,。

       1. 4 黃色指數(shù)測(cè)試

       采用色差儀對(duì)老化前后背板空氣面及EVA 粘結(jié)面的黃色指數(shù)進(jìn)行測(cè)試,，計(jì)算老化前后背板材料的黃變。

2 結(jié)果與分析

       高分子材料在使用過(guò)程中,，會(huì)因受到光,、熱,、氧、水分等環(huán)境因素的作用而老化,，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化,，甚至失去其優(yōu)良的使用價(jià)值。在發(fā)生老化的過(guò)程中,，高分子材料會(huì)伴隨顏色發(fā)黃的現(xiàn)象,，即黃變。所以黃變不僅影響高分子材料的外觀,，而且還是其結(jié)構(gòu)與性能發(fā)生變化的重要信號(hào),，所以本文通過(guò)測(cè)定老化前后背板材料的黃色指數(shù)比較不同老化方式對(duì)背板材料老化的影響。

       經(jīng)單一加速老化試驗(yàn)后背板材料的黃色指數(shù)變化情況如圖1 所示,。

圖1 單一加速老化試驗(yàn)后背板黃變

       從圖1 可以看出,，在三種不同單一加速老化試驗(yàn)中，濕熱老化對(duì)背板材料影響相對(duì)較大; 根據(jù)背板國(guó)標(biāo)GB /T 31034 － 2014,，每項(xiàng)單一加速老化試驗(yàn)項(xiàng)目均嚴(yán)于國(guó)標(biāo)要求,，且三款不同背板產(chǎn)品經(jīng)不同加嚴(yán)老化測(cè)試后，其黃變指數(shù)變化范圍均小于3,，符合國(guó)標(biāo)要求,。

       圖2 為經(jīng)序列老化試驗(yàn)一、序列老化試驗(yàn)二,、序列老化試驗(yàn)三后背板外觀的黃變情況,。

       圖3 為序列老化試驗(yàn)一、試驗(yàn)二和試驗(yàn)三后背板材料的黃色指數(shù)變化情況,。

圖3 序列老化試驗(yàn)后背板黃變

       從圖2,、圖3可以看出，不同廠家的背板經(jīng)不同的序列老化試驗(yàn)后外觀黃變情況出現(xiàn)明顯差異,。A背板雙面及B背板空氣面經(jīng)不同序列老化試驗(yàn)后背板的外觀良好; B 背板EVA 粘結(jié)面經(jīng)序列老化試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重; C 背板空氣面經(jīng)序列老化試驗(yàn)二,、試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重，EVA 粘結(jié)面經(jīng)序列老化試驗(yàn)一,、試驗(yàn)三后外觀黃變嚴(yán)重,。

       通過(guò)本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然單一加速老化試驗(yàn)的試驗(yàn)強(qiáng)度較大,，但三款背板均能通過(guò)測(cè)試,，而在不同的序列老化試驗(yàn)中，每項(xiàng)老化測(cè)試的強(qiáng)度僅為單一加速老化試驗(yàn)強(qiáng)度的1 /3 或不足1 /3,，但疊加后卻使不同的背板材料發(fā)生不同程度的老化黃變,，區(qū)分出三款背板耐老化性能的優(yōu)劣。這主要是當(dāng)進(jìn)行單一老化試驗(yàn)時(shí),，如UV 老化,，在紫外光照射下,，高分子材料中的大分子鏈會(huì)產(chǎn)生斷鍵或交聯(lián)而導(dǎo)致材料降解，但高分子結(jié)構(gòu)對(duì)紫外光的吸收速度較小,，而且多數(shù)背板材料中會(huì)添加TiO2作為光屏蔽劑,，它能反射或吸收紫外光，阻止紫外光深入聚合物內(nèi)部,，從而使聚合物得到保護(hù),，這就使得一些背板材料在紫外光的照射下老化程度較低，耐UV 老化性能較好,。但進(jìn)行序列老化試驗(yàn)時(shí),，當(dāng)經(jīng)紫外光輻照后，發(fā)生光降解的部分會(huì)產(chǎn)生一定的親水基團(tuán),，在隨后進(jìn)行的濕熱老化試驗(yàn)中,，這些親水基團(tuán)會(huì)促進(jìn)材料原有的水降解反應(yīng)，同時(shí)溫度的變化會(huì)影響高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng),，還會(huì)影響高分子材料中添加劑的擴(kuò)散速度,，從而影響其老化降解速度。而且每種材料的結(jié)構(gòu),、成分也不盡相同,，故對(duì)不同的序列老化試驗(yàn)表現(xiàn)出不同的耐老化能力。

3 結(jié)論

       通過(guò)背板單一加速老化試驗(yàn)及序列老化試驗(yàn)對(duì)比,，發(fā)現(xiàn)序列老化試驗(yàn)的試驗(yàn)強(qiáng)度雖不高,，但對(duì)背板老化程度的影響較大，而且不同的序列老化試驗(yàn)對(duì)背板材料的老化產(chǎn)生不同的影響,。

       背板在戶外使用,，經(jīng)歷的老化過(guò)程是多重,、復(fù)雜的,，單憑單一加速老化試驗(yàn)無(wú)法模擬實(shí)際的老化過(guò)程，無(wú)法對(duì)不同背板的耐老化性能做出準(zhǔn)確判定,，因此需建立更加有效的序列老化試驗(yàn)來(lái)評(píng)測(cè)背板的耐老化性能,，篩選出性能優(yōu)異的背板，使背板可提供持續(xù)保障,。