涂覆型透明前板在轻质光伏组件中的应用研究

双面涂覆型透明前板主要应用于轻质光伏组件的正面，前板的抗紫外性能直接决定了轻质组件的户外使用寿命。

研究者根据计算得出，若光伏组件如要达到25年的使用寿命，则前板至少要能承受 1000ｋＷｈ／ｍ２ 的紫外剂量照射。

该实验以双面涂覆型透明前板为研究对象，进行紫外测试，分析其紫外老化后的力学性能、透光率、黄变、涂层附着力及水汽透过率。

实验结果：

1.力学性能

ＳＥＭ 观察发现样品表面已出现粉化

由于外层涂覆型高分子化合物的化学键受到紫外光的破坏，外层氟涂层粉化后中间PET层失去了保护。

PET在紫外老化下易发生光降解，经自由基重排反应，其大分子主链发生断裂， 并产生CＯ 和CＯ２气体等副 产物，力学性能发生变化，拉伸强度和断裂伸长率持续下降。

2.透光率及黄变性能

采用紫外分光光度计对不同紫外剂量下的样品进行了，透光率及黄变测试。

测试结果显示：随紫外剂量的不断增加，透光率不断下降，黄变指数不断上升，样品整体呈现发黄现象。

其本质原因是紫外剂量增加，外层涂覆层抗紫外性能下降，紫外线穿透并作用于中间层PET，使其芳环上产生氢过氧化基团并进一步生成一酚羟基或二酚羟基衍生物 ，这些荧光产物导致了黄变。

3.外层涂覆附着力

采用百格法对老化前后的样品进行附着力测试，结果表明当紫外剂量达到1000kWh/m2 时，涂层附着力降至4级以上，说明随紫外剂量的增加涂层有脱落的风险。

4.水汽透光率

采用红外法在38 ℃ 、相对湿度90％条件下分别对经紫外老化的样品进行水汽透过率测试。

随着紫外老化测试进行，水汽透过率整体变化趋势较小，原因在于紫外老化后前板虽然力学性能下降，但PET由于涂层的保护未出现龟裂、小裂纹等情况，依然保持了较好的水汽阻隔性能。

由于涂覆型透明前板中间芯材为PET，在高温高湿的条件下非常容易水解。因此，研究者对样品耐温高湿试验 （DH 试验)、试 验 在（85±５）℃ 、相对湿度（85±５）％条件下进行，试验时长分别为500ｈ、1000ｈ、1500ｈ 及 2000 ｈ。

实验结论显示：

2000h的DH测试后拉伸强度及断裂伸长率保留率仍在80％以上，但整体上随试验的进行材料性能呈下降趋势。 

这主要是由于PET材料在DH试验过程中发生了变化，结晶度增大、材料变脆，从而出现力学性能下降。

由上表可知：随湿热老化时长的增加，材料黄变指数呈上升趋势，但 DH2000ｈ 后，黄变指数 Δｂ 仍能保持在3以内。

光伏组件在工作时温度升高，局部温度最高可能达到170 ℃ 以上，产生热斑效应。

并且前板长期受热，容易老化降解，致使分子链断裂、分子量降低，并造成耐热性能下降，容易引发火灾。 

鉴于此， 对透明前板进行耐热性能测试， 将样品于175 ℃ 、180 ℃ 放置不同时长，测定其收缩率及黄变。

随温度升高收缩率呈上升趋势，其中纵向收缩率在两个温度水平下变化均较小，横向收缩率在175 ℃ 下变化较大，在180 ℃ 下变化较小。

整体收缩率可满足前板技术指标要求，表明目前涂覆型透明前板在耐热性能方面可满足使用要求。

轻质组件应用广泛，多应用于化工厂、水泥厂、酒厂、海边等场景，会遭受氨气、盐雾等腐蚀。 前板腐蚀后会出现开裂、黄变等现象。

为模拟户外使用环境，将样品于 ｐＨ＝11的碱性溶液与 ｐＨ ＝3的酸性溶液中浸泡。

在 PH＝11 的碱性溶液中浸泡的样品，其涂层在 72ｈ 出现气泡，说明涂层已开始脱落，样品在PH＝3的酸性溶液中浸泡24h、48h、72h、后外观无变化，表明在酸性环境中涂覆型透明前板性能表现稳定。

轻质光伏组件为了避免隐裂、抵抗冰雹，需在减重的前提下保有一定的挺度。 目前常通过增加透明前板厚度的手段来提升组件挺度。

因此选取不同厚度的透明前板进行了透光率及雾度测试结果。透明前板随厚度增加，透光率呈下降趋势，雾度上升。