一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法与流程

1.本发明涉及一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法。


背景技术：

2.光伏组件设计使用寿命要求25年以上，因此，对构成组件的材料也提出了相应的工作寿命要求。光伏背板作为光伏组件中的关键材料，位于组件的最外层，对光伏组件起到保护和支撑作用。光伏背板的寿命直接影响到光伏组件的寿命，因此如何准确评价光伏背板的性能衰减情况就显得尤为重要。
3.随着光伏产业的发展，提升光伏组件单位面积发电效率的诉求就更加迫切，双面发电技术应运而生。双面发电技术是利用光伏组件背面的地面或屋顶的反射光进行发电，因此要求光伏组件背面的材料是透明材料。为了进一步降低组件的制造成本和光伏电站的建造成本，近两年透明背板技术作为双玻光伏背板的替代技术发展迅猛。
4.光伏背板的基本结构一般分为三层，空气面的最外层，起主要的隔绝外部环境的作用；中间层提供力学支撑；最内层组件面，一般需要优异的粘接性能方便与组件结合。
5.当前绝大部分的光伏背板材料是白色不透明的，因此，对光伏背板的可靠性评价方法主要是通过比较人工或自然环境老化试验前后光伏背板性能下降情况来评判，例如断裂强度、层间剥离强度等力学性能和水蒸气透过率等物理性能等。背板材料内部结构的变化需要通过裁切等机械手段破坏了材料的结构完整性后，利用显微分析手段才能获知。这期间，样品制备过程会直接影响到最终的判定结果，对试样制作要求较高。
6.对于透明光伏背板，目前没有专用的可靠性评价方法，借鉴不透明光伏背板的可靠性评价方法，存在测试时间长，测试成本高的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提出一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法，可以快速获知光伏背板的可靠性，降低了时间和成本。
8.一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法，包括，
9.s1：用所述光伏背板制作标准试样，在避开所述标准试样边缘的区域划定观测区域；
10.s2：所述观测区域分成若干单元，一部分单元通过不会与所述光伏背板的组分发生反应的深色辅助染色剂附着在所述光伏背板上染成深色；
11.s3：定义结构缺陷包括：a)空气面观察到的缩孔，在光学显微镜下体现为亮斑，b)空气面观察到的夹杂，在光学显微镜下体现为黑点，c)所述观测区域染成深色的单元，在光学显微镜下观察到组件面的微裂纹；
12.s4：用光学显微镜在放大倍数≥100的条件下观察所述标准试样的所述结构缺陷，获得所述缩孔、所述夹杂在所述观测区域对应单元的面积占比，以及获取所述观测区域对应单元的微裂纹交点的个数；
13.s5：取按设定周期做完耐候性试验的所述光伏背板制作标准试样，按照步骤s1～s4获取所述耐候性试验后所述缩孔、所述夹杂在所述观测区域对应单元的面积占比，以及获取所述观测区域对应单元的微裂纹交点的个数；
14.s6：根据初使状态的所述光伏背板以及至少一次耐候性试验后所述光伏背板在同一放大倍数下观察到的所述结构缺陷，统计所述缩孔、所述夹杂以及所述微裂纹的扩展规律，作为评价依据。
15.本发明通过光学显微镜观察透明光伏背板，制作的标准试样，进行染色，染色单元可以观察到微裂纹，其他单元可以观察到缩孔和夹杂。通过微裂纹、缩孔、夹杂三种结构缺陷评价光伏背板的可靠性。
16.本发明还具有以下优选设计：
17.所述标准试样的观测区域具有经染色后面积相等的五个宫格，每个宫格为正方形。
18.所述宫格≥5mm
×
5mm，在光学显微镜下，可达到上百个观测视场。
19.所述辅助染色剂为黑色，优选的染色工具为，日本zebra油性记号笔yyts5 1mm款，该辅助染色剂不与光伏背板组分反应，且具有良好的附着力，便于染色观察。
20.所述光伏背板的耐候性试验为温度、湿度、辐照条件下的加速老化试验，作为优选，所述光伏背板的耐候性试验为紫外辐照量15kwh、85℃、相对湿度85％的紫外湿热加速老化试验和/或紫外辐照量30kwh、85℃、相对湿度85％的紫外湿热加速老化试验，将做过以上两组耐候性试验的光伏背板制作标准试样，然后在光学显微镜下观察结构缺陷，随机选择观察视场，统计缩孔、夹杂的面积占比，以及微裂纹交点的个数为评价依据。根据实际要求还可以选择氙灯辐照，湿冻，干热等老化试验。
21.作为优选，所述光学显微镜观察所述观测区域的放大倍数为200倍。
22.本发明具有以下有益效果：
23.1.本发明提供了一种通过透明光伏背板微观结构来评价性能的新方法，以透明背板的失效初期主要体现为裂纹、缩孔(气孔)、夹杂等内部结构缺陷的特点，观察并统计光伏背板的缩孔、夹杂的面积占比，以及通过染色解决透明背板因高透光而难以观察表面缺陷的微裂纹问题，根据微观分析光伏背板内部结构缺陷的变化，从而快速了解背板材料的性能衰减，作为评判透明背板可靠性的一种便捷辅助手段。
24.2.本发明可以不进行性能测试试验，通过光学显微镜观察在一定程度上评价透明背板的可靠性，极大的节省了时间并降低了经济成本。
25.3.本发明的评价方法作透明光伏背板结构缺陷评价时，操作简单，检测程序方便快捷。
附图说明
26.图1是本发明一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法通过辅助染色剂将光伏背板部分区域染色后在光学显微镜下观察的微裂纹、缩孔及夹杂；
27.图2是本发明一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法在光学显微镜下观察光伏背板的缩孔；
28.图3是本发明一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法在光学显微镜下观察光伏
背板的夹杂；
29.图4是实施例中制作的一种染色后的标准试样；
30.图5是实施例中耐候性试验前的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的微裂纹；
31.图6是实施例中做完15kwh耐候性试验时的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的微裂纹；
32.图7实施例中做完30kwh耐候性试验时的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的微裂纹；
33.图8是实施例中耐候性试验前的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的缩孔和夹杂；
34.图9是实施例中做完15kwh耐候性试验时的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的缩孔和夹杂；
35.图10实施例中做完30kwh耐候性试验时的光伏背板在光学显微镜观测视场下观察到的缩孔和夹杂。
36.附图标记说明：
37.1.缩孔；2.夹杂；3.微裂纹。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。
39.如图1至图3所示，由于生产工艺和条件的限制，背板可能存在肉眼不易发现的结构缺陷，成型时材料的不均匀和混入气体会产生缩孔1，也可称气孔，在显微镜下体现为亮斑；原材料和生产环境不达标会使背板内部存在夹杂2，并在使用过程中析出，其在显微镜下体现为黑点，成型时内应力的存在会导致微裂纹3。
40.通过以上对复合型透明光伏背板的性能研究，进一步得到
41.一种复合型透明光伏背板可靠性评价方法，包括，
42.s1：用光伏背板制作标准试样，在避开所述标准试样边缘的区域划定观测区域；
43.s2：所述观测区域分成若干单元，一部分单元通过不会与所述光伏背板的组分发生反应的深色辅助染色剂附着在所述光伏背板上染成深色，与所述光伏背板的自身颜色相区别，具体如图4所示，观测区域具有经染色后面积相等的五个宫格，每个宫格为正方形，所述宫格≥5mm
×
5mm，在光学显微镜下，可达到上百个观测视场，本实施例中，染色的五个宫格采用日本zebra油性记号笔yyts5 1mm款作染色工具染成黑色；
44.s3：定义结构缺陷包括：a)空气面观察到的缩孔，在光学显微镜下体现为亮斑，b)空气面观察到的夹杂，在光学显微镜下体现为黑点，c)所述观测区域染成深色的单元，在光学显微镜下观察到组件面的微裂纹；
45.s4：用光学显微镜在放大倍数≥100的条件下观察所述标准试样的所述结构缺陷，获得所述缩孔、所述夹杂在所述观测区域对应单元的面积占比，以及获取所述观测区域对应单元的微裂纹交点的个数；
46.s5：取按设定周期做完耐候性试验的所述光伏背板制作标准试样，按照步骤s1～
s4获取所述耐候性试验后所述缩孔、所述夹杂在所述观测区域对应单元的面积占比，以及获取所述观测区域对应单元的微裂纹交点的个数；
47.本实施例中，所述光伏背板的耐候性试验为紫外辐照量15kwh、85℃、相对湿度85％的紫外湿热加速老化试验以及紫外辐照量30kwh、85℃、相对湿度85％的紫外湿热加速老化试验，将做过以上两组耐候性试验的光伏背板制作标准试样，然后在光学显微镜下观察结构缺陷，随机选择观察视场，统计缩孔、夹杂的面积占比，以及微裂纹交点的个数为评价依据。
48.光学显微镜观察所述观测区域的放大倍数为200倍时，如图5至图10所示，观测视场下光伏背板空气面覆膜的缩孔和夹杂、以及观测视场下经染色后体现的组件面微裂纹情况如下表1：
49.表1可靠性评价表(200倍定倍观察)
50.结构缺陷类型初始参数15kwh加速老化30kwh加速老化微裂纹(个)2066126缩孔(％)＜0.10.232.24夹杂(％)＜0.1＜0.10.41
51.0.1％以下忽略不计。在其他实施例中，根据光伏背板的实际特点，耐候性试验可以为其他形式的温度、湿度、辐照条件下的加速老化试验，例如选择选择氙灯辐照，湿冻，干热等老化试验。对比实验前后缩孔、夹杂、微裂纹的变化。
52.s6：根据初使状态的所述光伏背板以及至少一次耐候性试验后所述光伏背板在同一放大倍数下观察到的所述结构缺陷，统计所述缩孔、所述夹杂以及所述微裂纹的扩展规律，作为评价依据。
53.本实施例中，以选用的光伏背板为标准参照评价其他光伏背板，参照表1中光学显微镜200倍放大后的观测视场，若被评价光伏背板经15kwh加速老化的耐候性试验后，或30kwh加速老化的耐候性试验后，若其微裂纹交点的个数、缩孔占比面积、夹杂占比面积的增加率大于标准参照的光伏背板，则说明被评价光伏背板的性能比标准参照更差。
54.综上所述，本发明通过光学显微镜观察透明光伏背板，制作的标准试样，进行染色，染色单元可以观察到光伏背板组件面的微裂纹，其他单元可以观察到光伏背板空气面覆膜的缩孔和夹杂。通过微裂纹、缩孔、夹杂三种结构缺陷可评价光伏背板的可靠性。
55.上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。