近年来,太阳能光伏组件发展十分迅速,其中叠瓦组件是目前最具成本效益的主流组件产品。
叠瓦组件采用导电胶粘剂粘接电池片,不但要求导电胶必须有极低的电阻率和较高的粘接力,还得要在苛刻的工作环境中使用寿命能长达25年。
实验室中,为了快速评估导电胶的老化性能,常在85℃85%r.h.的极端环境对导电胶进行1000小时的老化实验,而后测试性能的变化。
目前,不少导电胶的抗湿热老化性差,在85℃,85%的老化条件下,接触电阻会随着老化时间而升高。今天,我们介绍一款耐湿热老化的叠瓦组件用导电胶黏剂。
它的性能如下所示:
首先,该胶黏剂粘度适中,为28000mPa.s,适合叠瓦组件的印刷或 点胶工艺;其次,固化速度快,在150℃下,只需要1分钟便可实现固化;接着,拥有较低的体积电阻与接触电阻,满足叠瓦导电胶要求的体积电阻<1x10-3 Ω.cm的要求;最后,耐湿热老化性能优异,85℃,85%r.h.环境下老化1000小时后,接触电阻才只有0.15 Ω.cm。
究竟如何提高导电胶的耐湿热性能?一起从配方角度深入探索技术途径。
其中,式(1)丙烯酸酯预聚物的结构如下所示:
为了提高耐湿热老化性能,研究者选用了含有环己烷和烷基的丙烯酸酯预聚物结构,因为此类化学结构具有较好的耐水和耐热性能;同时,搭配上具有疏水性能的丙烯酸单体,从而赋予了导电胶良好的粘接力和优异的耐湿热老化性能。
对于式(2)抗老化剂,它的存在不是为了减缓高分子聚合物的老化,而是保护导电填料银片在储存和使用过程中被氧化。当银被氧化后,导电率会明显下降, 而式(2)抗老化剂的结构不但可以减缓银的氧化,而且当其被氧化后会转变成短链二元酸,从而附着在银表面,形成良好的电子转移通道,保持良好的导电率。
对于导电填料方面,研究者选择了两种形状尺寸的导电银粉,目的是为了实现协同效应,也就是1+1>2的导电效果:研究发现,大比表面的片状银粉,可以增加银粉的接触或形成有效电子通道的几率。其外,在达到相同导电率的条件下,使用大比表面的片状银粉可以减少银粉的用量,从而获得优异性价比的产品。而细银粉的加入,可以填充片状银粉之间的缝隙,增加银粉之间的接触面积,从而降低体积电阻与接触电阻。
总的来说,通过引入具有耐水、耐热性的预聚体和抗老化助剂,可以提高导电胶在湿热老化下的导电稳定性,而两种不同形貌银粉的搭配则能提高导电性能,从而得到了具有较好导电性同时又耐湿热老化的叠瓦组件用导电胶。
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