KPK® 背板在中国西部电站的适用性

13 05月 2015

2015-05-13 17:07

1、KPK®背板

在化学结构上，氟碳键是最强的化学键，完全不受UV破坏。所以氟聚合物的耐老化性与聚合物内的氟含量有直接关系。举例来说，PVF聚合物的氟含量是41%，而Kynar®PVDF的氟含量是59%，Kynar®PVDF的户外耐候性要好于PVF。

KPK®是阿科玛公司注册的商标，是Kynar®3层结构膜/PET/Kynar®3层结构膜三层复合的专利结构背板。其中K层的Kynar®PVDF3层结构膜是由外部2层纯PVDF，中间一层添加颜料的PVDF层组成。

表面的纯PVDF层能够提供如下性能，

-抗霉菌性

-耐盐雾性

-耐粉化性

-热稳定性

-最好的阻隔性能

中间一层含颜料的PVDF层则可以阻隔紫外线和反射来自太阳的热量。

通过这样的结构设计可以完全发挥出Kynar®PVDF的优异性能。

2.KPK®背板的性能

本文从耐候性，热稳定性，和耐风沙侵蚀几个方面说明KPK®背板在中国西部电站的适用性。

2.1耐候性

以下测试通过QUV测试及佛罗里达天然加速老化条件下来证明KPK®背板仍能保持极好的性能，从而保证了PET层及整体背板的机械强度。

QUVA测试条件是：8小时光照，1.55辐照（340nm），温度60摄氏度；然后4小时无光，45摄氏度水冷凝。（ASTMG154，6个循环）

QUVB测试条件是：8小时光照，0.89辐照（313nm），温度60摄氏度；然后4小时无光，45摄氏度水冷凝。（ASTMG154，6个循环）

佛罗里达：45度倾角直接正面曝晒

紫外线的波长越小，能量越高。因为QUVB的波长（313nm）小于QUVA（340nm），所以QUVB测试要比QUVA测试环境更加苛刻。QUVB测试更适合用来模拟中国西部的严酷自然环境。

图1表明经过5000小时的QUVB老化测试，KPK®背板具有很好的性能保持性。从图2中可以清晰看出KPK®背板的耐候性要好于PVF背板。经过5000小时QUVA老化后，PVF背板的光泽保持率只有不到20%，电镜微观分析表明这是PVF材料表面遭受侵蚀和降解粉化的结果。而KPK®背板在5000小时QUVB老化后的光泽保持率仍然是100%。

（*5000小时QUVA紫外老化测试剂量相当于中国西部户外组件背面的21年辐照总量。）

所有加速老化测试和2006年使用至今的数据表明KPK®板能够很好满足中国西部电站极端耐气候的要求。

2.2热稳定性和热反射

中国西部地区白天的温度很高，背板材料的热稳定性和热反射对背板性能很关键。Kynar®膜具有很高的相对热指数（RTI）值说明，在长期热老化后，Kynar®膜能够保持良好的性能，主要原因是表皮纯的PVDF优异的抗氧化性能。

另外，沙漠地帯日照强烈，如果热量积聚会影响发电效率。如果背板的总太阳光反射率（TSR）越高，越好，可以有效反射大部分的热量。图3显示Kynar®三层结构膜的TSR（85%）高于PVF膜（70%）。原因是白色比灰白色具有更好的热反射性。

2.3耐风沙侵蚀

耐沙磨性是中国西部沙漠地区的特殊要求，众所周知，扬沙的大小分布每个沙漠都是不同的，Mitchelletal对中国宁夏的风沙研究结果是当地的风沙中间值是189微米。下图演示了风力对不同粒径沙粒输送高度，风力吹起风沙对背板才会磨蚀背板，在宁夏存在着包括大于189微米的沙子是可以被吹起的。

所以，我们试验采用ASTM的砂子尺寸为600微米。这样可以包括在所有严苛条件下来测试背板耐磨性，并在紫外老化测试耐磨性。

从表1可以看出：

（1）从新膜的耐磨蚀性能来看，Kynar®三层结构膜耐磨系数是1.90L/µm,PVF是1.82L/µm。30微米的Kynar®三层结构膜和38微米的PVF接近。

（2）在5000小时紫外老化后，相当于21年的户外应用。PVF膜耐磨性下降20%，即老化后耐磨性保持率为80%；Kynar®三层结构膜耐磨性下降14%，即老化后耐磨性保持率为86%。

（3）Kynar®三层结构膜而且表面没有粉化，而PVF开始粉化。由此，表征经过紫外老化后的性能最佳，可以适用于沙漠地帯长期耐沙蚀。