聚對二甲苯涂層及其低工作溫度晶硅光伏組件上的應用研究.pdf

1、太陽能光伏組件的輸出功率具有明顯的溫度特性，組件的最大輸出功率（Pm）隨溫度的上升而下降，呈現(xiàn)出負溫度系數(shù)特性，衰減率約為-0.5％/℃。全球光伏發(fā)電系統(tǒng)由數(shù)量巨大的單塊光伏組件所組成，組件溫度升高造成了太陽能的巨大浪費。本論文通過在光伏組件電池片和背板上涂覆超薄絕緣涂層聚對二甲苯，并用鋁背板代替常規(guī)背板的方法設計了兼具絕緣性與良好散熱性的光伏組件。
　　首先，我們研究了用Gorham化學氣相沉積法方法（CVD）沉積Parylen

2、e-C薄膜，在太陽能電池片上進行Parylene的真空涂覆。用FTIR-ATR表征了薄膜的化學結構。用SEM觀察薄膜的微觀形貌，Parylene-C薄膜按電池片背部原先的形貌進行外延生長，具有致密的包覆性能。DSC和TGA分析了薄膜熱性能，其熔融溫度范圍約為260~290℃，249℃附近才開始分解，不會對Parylene-C薄膜在組件層壓后的性能有影響。
　　再次，研究了用等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）沉積Parylen

3、e-N薄膜。通過改變射頻電源功率、對二甲苯單體流量、沉積時間三個參數(shù)，來研究PECVD制備的Parylene-N薄膜的性能，并得到了以下結論：1．在一定的氣體流量和沉積時間下，隨著功率增加，parylene沉積速率逐漸增加；在高輸入能量下，沉積速率降低。隨著輸入能量的增加，會提高直流擊穿強度；當功率增加至100 W以上，會導致薄膜的擊穿強度降低。輸入功率越高，薄膜的疏水性越好，反之，親水性好。2．在一定輸入功率下和沉積時間下，隨著單體流

4、量的增加，會增加對二甲苯單體自由基之間的碰撞幾率，提高了parylene的聚合速率與沉積速率。隨著單體氣流的增加，射頻電源加載在單體上的能量減小，減弱了分子鏈的交聯(lián)反應，結構致密性變差，擊穿強度也隨著降低。對二甲苯單體流量越小，薄膜疏水性越好，反之，親水性好。3．在一定輸入功率和氣體流量下，薄膜厚度與沉積時間呈現(xiàn)出一個線性正比變化趨勢。隨著沉積時間的增長，等離子體會對聚合完成的薄膜繼續(xù)交聯(lián)，使沉積時間較長的薄膜具有稍高的擊穿強度。用等離

5、子體裂解代替高溫裂解單體，可在一個腔體中進行基材表面清洗、改性與沉積過程，不僅薄膜直流擊穿強度和CVD法相當，且原料成本很低。
　　最后，自行設計一種為電池片與鋁背板都經(jīng)Parylene-C CVD涂覆的設計，另一種為電池片經(jīng)Parylene-C CVD涂覆和純鋁背板的設計的低溫組件。對所設計的低工作溫度組件進行了室內(nèi)測試和戶外溫度測試。所組裝的低工作溫度組件滿足了EVA與背板粘結力要求與絕緣性能要求。從穩(wěn)態(tài)模擬曝曬實驗、紅外熱像

6、圖和背板實時溫度監(jiān)控三部分實驗，論證了我們所設計的低工作溫度光伏組件具有比常規(guī)組件更好的散熱降溫性能。我們觀測到，當太陽輻照度低于300 W/m2時，低工作溫度組件最大功率損失較常規(guī)光伏組件將減少約0~0.5%，當輻照度逐漸攀升至800 W/m2以上時，低工作溫度組件最大功率損失較常規(guī)組件減少約0.5~1.4%，并且風速越大，鋁背板組件的降溫效果也越明顯。所設計的地工作溫度組件既保證絕緣性能，又提高了組件散熱性能，減少了組件的功率損耗。