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晶体硅太阳组件塑料背板的户外实证老化测试

2016-8-8 13:44| 发布者: 阳阳| 查看: 3070| 评论: 0|原作者: 冯皓、孙家悦|来自: 光伏测试网

摘要: 塑料的老化机理主要分为四种形式,其中包括被溶解、溶胀;高温熔融,软化;热、辐射、化学侵蚀导致化学键断裂;机械、冷热、风沙,流体冲击破坏。塑料的耐气候老化最严酷的条件是同时存在强烈紫外、高温、冷热冲击( ...
       塑料的老化机理主要分为四种形式,其中包括被溶解、溶胀;高温熔融,软化;热、辐射、化学侵蚀导致化学键断裂;机械、冷热、风沙,流体冲击破坏。塑料的耐气候老化最严酷的条件是同时存在强烈紫外、高温、冷热冲击(高温淋雨再曝晒)、风沙、盐雾。
 
       所以,美国佛罗里达被世界公认是最佳的户外加速老化测试场所。一般背板在佛罗里达户外面对阳光曝晒2年,根据变化趋势就可推断其25年后的状况。
佛罗里达的基本气候数据


       海南琼海大气试验站暴露场地处海南琼海市,位于海南省东部,距闻名的万泉河1公里,离海边十余公里,属于典型热带湿润乡村气候。海南琼海湿热自然环境试验站是我国内陆试验面积最大、试验能力最强、试验项目最强的自然环境试验站,是全球典型自然环境试验网络成员和国家材料环境腐蚀试验站网示范站。

       海南琼海的基本气候数据


       相对佛罗里达,琼海纬度更高,温度更高,雨量更多,太阳辐射稍少些。

       世界各地典型气候的平均年度计量和背面估算


       下图一显示的是美国双玻组件各地的典型年份最高气温下,支架通风和屋面无通风时电池运行最高温度。当气温达到47℃时,带支架组件的温度达到80℃,而不通风的屋面温度高达97℃。

       下图二显示的则是美国双玻组件各地的最高温年份最高气温下,支架通风和屋面无通风时电池运行的最高温度。当气温达到57℃时,带支架组件的温度达到90℃,而不通风的屋面温度高达108℃。

       海南琼海测试站,最近十年紫外辐射大约86KWh/m2  ,湿度在86%,组件高温接近80℃。所以,大约3.5年户外空气面直接曝晒,可以完全判断25年背面的使用状况。中国电器科学研究院工业产品环境适应性国家重点实验室已经对各种市场销售的背板进行了3.5年的实际户外曝晒,另外,和玻璃复合之后背面已曝晒3.6年,有关测试和研究将继续进行。

       如果背板在湿热地区应用,推测25年的使用年限,建议采用5000小时QUVA测试,或更完整的实地正面曝晒加速老化3.5年。

附  录
1) 总太阳光谱能, 由于臭氧、水汽、颗粒的反射、阻隔和吸收能够到达地球的光谱是0.295 ~2.5 微米(99.9%),其中:
<0.4微米是紫外7%;(UVB 280 ~315nm;UVA 315~400 nm);
0.4~0.76微米是可见光50%
>0.76微米是红外43%
对塑料和皮肤(有机物)降解作用力巨大的是紫外线光子能量是3.10~4.43。相对雨天,阴天到达地面的紫外线在总辐射的比例会更少些。
 
2)5852MJ/m2=1626KWh/m2 (1626*1000*3600秒/1000,000)   
 
3) 中国光伏五类地区的划分:

致  谢

感谢中国电器科学研究院工业产品环境适应性国家重点实验室在晶体硅太阳组件塑料背板的户外老化实证测试做了大量详实的基础工作。
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