聚對(duì)二甲苯涂層及其低工作溫度晶硅光伏組件上的應(yīng)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(fù)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(fèi)。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(duì)二甲苯，并用鋁背板代替常規(guī)背板的方法設(shè)計(jì)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(xué)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(jìn)行Parylene的真空涂覆。用FTIR-ATR表征了薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)。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(jìn)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(huì)對(duì)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(qiáng)化學(xué)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(duì)二甲苯單體流量、沉積時(shí)間三個(gè)參數(shù)，來研究PECVD制備的Parylene-N薄膜的性能，并得到了以下結(jié)論：1．在一定的氣體流量和沉積時(shí)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(huì)提高直流擊穿強(qiáng)度；當(dāng)功率增加至100 W以上，會(huì)導(dǎo)致薄膜的擊穿強(qiáng)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(shí)間下，隨著單體流

4、量的增加，會(huì)增加對(duì)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(yīng)，結(jié)構(gòu)致密性變差，擊穿強(qiáng)度也隨著降低。對(duì)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(shí)間呈現(xiàn)出一個(gè)線性正比變化趨勢(shì)。隨著沉積時(shí)間的增長，等離子體會(huì)對(duì)聚合完成的薄膜繼續(xù)交聯(lián)，使沉積時(shí)間較長的薄膜具有稍高的擊穿強(qiáng)度。用等離

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

6、圖和背板實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控三部分實(shí)驗(yàn)，論證了我們所設(shè)計(jì)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(cè)到，當(dāng)太陽輻照度低于300 W/m2時(shí)，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(dāng)輻照度逐漸攀升至800 W/m2以上時(shí)，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(fēng)速越大，鋁背板組件的降溫效果也越明顯。所設(shè)計(jì)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。