探索光伏组件封装材料 | PET背板拉力试验

太阳能作为分布广泛、储量丰富的绿色能源，备受关注。在光伏系统中，PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是光伏背板的主要材料。而局部放电（PD）是导致PET绝缘和机械性能恶化的挑战之一，对光伏背板的使用寿命有严重影响。本期内容将围绕局部放电后的PET断裂伸长率和拉伸强度展开，来自美能光伏的拉脱力综合测试仪，卧立一体设计，助力制造商生产高质量组件！

 

组件背板核心结构 - PET太阳能电池板主要由光伏玻璃、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）薄膜、太阳能电池、接线盒、背板等组成，如图1所示。背板大面积与外界环境接触，不仅要在恶劣的环境下保持组件的优异性能，还要保证组件的长期可靠性。

 

图1.电池板结构示意图

 

常见的背板结构是TPT[聚氟乙烯(PVF)/PET/PVF]，如图2所示。核心部分通常由具有耐热性、耐化学性和电性能的PET制成，背板的寿命直接影响组件的性能，与太阳能电站的安全运行和经济效益密切相关。

 

图2.TPT背板结构

 

PET背板需要具有保持电绝缘的能力，研究发现，EVA薄膜和背板之间的路径显著增加了局部放电的风险，由电位诱导衰减（PID）引起的漏电流会对背板产生影响，最终导致电击穿。通过对比不同的局部放电持续时间，PET局部放电后的断裂伸长率（EAB）和拉伸强度（TS）的变化机制来评估背板的使用寿命和可靠性。

 

PET样品的拉力试验将样品垂直固定在夹具中，如图3所示。使用局部放电后的样品进行拉伸试验，分析其力学性能，包括断裂伸长率和拉伸强度，拉伸速度为50±5mm/min。

 

图3. 夹具示意图

拉力试验结果试验结果相应的相位分辨局部放电（PRPD）结果如图4所示，图中红色部分为局部放电信号密集出现的区域，黑色为信号较少的区域；对于放电量较小的PRPD图，放电时间相对较短，频率相对较高；放电强度较高的PRPD图，放电时间相对较长，频率相对较低；随着局部放电持续时间的增加，局部放电点数量显着增加，振幅也显着增加。

 

图4. 持续30(a)、60(b)和120(c)分钟后的PRPD图

 

对局部放电后的样品进行拉力试验：断裂伸长率和拉伸强度是反映绝缘材料机械强度的两个常用指标。

 

断裂伸长率是指样品在整个拉力试验过程中断裂时的位移值与原始长度的比值，以百分比表示，公式如下：公式中，L为材料的原始长度，ΔL为材料试验后的位移长度。

 

拉伸强度反映了无数值（或微小）均匀变形的断裂抗力，公式如下：

 

其中P是材料上的最大拉力，b和d分别是材料的厚度和宽度。

图5显示了拉力试验之前和之后的样品，拉伸区域位于红色虚线内。

图5. PET样品断裂前(a)和断裂后(b)

 

图6显示了拉力试验中未部分放电的PET的力与位移的关系：材料的拉伸过程首先经历弹性变形阶段，达到屈服点后发生变形，达到断裂点后，发生断裂。

 

 

图6. 未局部放电的PET力与位移关系图

 

 

将未局部放电的样品试验后的数据代入上述两个公式后发现，断裂伸长率和拉伸强度的计算值与实验测量值几乎相同，从而得出结论：实验中测得的数据同时满足上述两个公式。随着局部放电时间的增加，PET发生水解反应后易破裂，使机械性能下降，加快了材料的绝缘损坏速度，最终导致材料和设备的可靠性下降。

 

 

美能拉脱力综合测试仪

 

 

介绍：

 

美能拉脱力综合测试仪，采用卧立一体式设计，立式测试模块配备50N，1000N各一个力量传感器可用于材料的拉伸，压缩，弯曲等静态物性的试验，专用于光伏行业硅晶片、硅料、电池组件等相关产品的剥离力、抗拉强度等测试。

 

满足标准:

 

GB/T16491-2009，GB/T16491-96，JB/T17797-95 

 

特点：

 

•独特的卧立一体式设计，同时兼具卧式180°剥离强度测试和立式电池片弯曲测试；

 

•卧式测试模块可达到28个传感器同时使用；

 

•立式测试模块可用于成品电池或材料的拉伸、压缩、弯曲等试验；

 

•单面测试时间＜1分钟，比单组测试速度至少提高10-18倍

 

光伏组件的质量和性能对太阳能发电系统的长期稳定运行至关重要。美能拉脱力综合测试仪，凭借精心设计测试细节部件和多主栅测试功能，广泛应用于组件力学性能的评估，成为光伏行业中不可或缺的重要检测设备，美能光伏将通过持续创新和技术升级，助力太阳能发电行业迈向更加可持续和繁荣的未来。