高(gāo)溫高濕(shī)對材(cái)料阻隔(gé)性(xìng)能的影響
1.分子動(dòng)力(lì)學(xué)角度：在高(gāo)溫高濕環境下，材料(liào)內(nèi)部的(dí)分子(zǐ)運動(dòng)進一(yī)步加(jiā)劇。對(duì)於(yú)聚合物(wù)材(cái)料，溫度和濕(shī)度的升(shēng)高(gāo)都會(huì)使(shǐ)其分(fēn)子(zǐ)鏈(liàn)的熱運動能(néng)量大幅增加，分子(zǐ)鏈(liàn)段的(dí)運(yùn)動速(sù)度更快(kuài)，分子鏈之間(jiān)原(yuán)本緊(jǐn)密(mì)的排列(liè)變(biàn)得更(gēng)加疏(shū)鬆，空(kōng)隙(xì)增大。以光(guāng)伏組件(jiàn)的封裝材(cái)料(liào) EVA 為例，在高(gāo)溫(wēn)高濕條件下，其分(fēn)子(zǐ)鏈(liàn)更容(róng)易(yì)出現較大(dà)的空隙(xì)，水汽分子(zǐ)不僅可(kě)以通(tōng)過高溫時產生的間(jiān)隙，還(huán)能借助高濕度(dù)環境下(xià)更多的(dí)水(shuǐ)汽(qì)聚集和擴(kuò)散(sàn)作用，更(gēng)容易(yì)地滲(shèn)透進入材(cái)料內部，從而(ér)嚴重(zhòng)降(jiàng)低材(cái)料(liào)的(dí)阻(zǔ)隔性能。此(cǐ)外(wài)，根據(jù)菲(fēi)克定律，高溫高(gāo)濕(shī)會(huì)使(shǐ)水(shuǐ)汽(qì)分子在(zài)材料中的(dí)擴(kuò)散係數(shù)顯(xiǎn)著增(zēng)大，其(qí)在材料中的擴(kuò)散速度(dù)更快，更容易，進(jìn)一(yī)步削(xiāo)弱了(liǎo)材料對(duì)水(shuǐ)汽的阻隔(gé)能(néng)力(lì)。
2.材(cái)料物理化學性質(zhì)變化角度：
物(wù)理變化：許多(duō)材料在高溫高(gāo)濕(shī)環境下會發(fā)生(shēng)更明顯的(dí)物(wù)理變化(huà)。熱(rè)塑性(xìng)封(fēng)裝材(cái)料(liào)在(zài)高(gāo)溫(wēn)高濕條件(jiàn)下，從較(jiào)硬的玻(bō)璃(lí)態轉(zhuǎn)變(biàn)為(wéi)柔軟的高彈態的(dí)速(sù)度加快(kuài)，且由(yóu)於(yú)濕(shī)度(dù)的影響，材料的體積膨脹(zhàng)程(chéng)度更大，內(nèi)部結構(gòu)變得更(gēng)加(jiā)鬆散。比(bǐ)如(rú)光伏組(zǔ)件中的密(mì)封膠，在(zài)高(gāo)溫(wēn)高濕下(xià)其體(tǐ)積膨脹加(jiā)劇，更容(róng)易使(shǐ)密(mì)封處出(chū)現(xiàn)微(wēi)小縫(féng)隙，大(dà)量水(shuǐ)汽和氧氣能(néng)夠(gòu)輕易地(dì)通過這些縫(féng)隙進入光伏(fú)組件內部。
化學變化：高溫(wēn)高濕(shī)還(huán)會引發(fā)材料更復(fù)雜的化(huà)學變(biàn)化。在光(guāng)伏組件(jiàn)材(cái)料中，化(huà)學鍵(jiàn)在這種(zhǒng)環(huán)境(jìng)下(xià)更容易(yì)斷裂或(huò)重組(zǔ)。對於(yú)含(hán)有添加劑的材料，添(tiān)加劑在(zài)高(gāo)溫高(gāo)濕(shī)下的分解反應可(kě)能會加速，產生(shēng)更(gēng)多的(dí)小分子(zǐ)物質(zhì)，這些小(xiǎo)分子物質不(bù)僅會(huì)在材料內(nèi)部形成更多的通道，還(huán)可能與(yǔ)水(shuǐ)汽(qì)發(fā)生(shēng)反應，改變材(cái)料(liào)的化(huà)學(xué)結構(gòu)，使其變(biàn)得更易被水汽(qì)和氧(yǎng)氣穿(chuān)透(tòu)。含(hán)碳 - 氫（C - H）鍵(jiàn)的(dí)材(cái)料(liào)，在(zài)高(gāo)溫，高(gāo)濕(shī)和氧氣存(cún)在(zài)的(dí)情況下，氧(yǎng)化反(fǎn)應速(sù)率加快(kuài)，對(duì)材料(liào)的阻隔性能破(pò)壞(huài)更為嚴重(zhòng) 。
以(yǐ)乙(yǐ)烯 - 醋酸乙(yǐ)烯(xī)酯共聚(jù)物（EVA）為(wéi)例，常(cháng)溫下通過分(fēn)子(zǐ)鏈的相(xiāng)互(hù)作用，對水汽和氧氣有一(yī)定的阻隔作(zuò)用，並(bìng)且具有(yǒu)良好(hǎo)的(dí)柔(róu)韌(rèn)性和粘結性，能將(jiāng)電(diàn)池(chí)片(piàn)與(yǔ)其他(tā)組件(jiàn)材料很好地封裝在一起。當(dāng)處(chǔ)於(yú)高溫高(gāo)濕(shī)環(huán)境時，EVA的(dí)阻隔性(xìng)能下降更為顯著(zhù)。一方麵，EVA作為熱塑性(xìng)材料(liào)，在高(gāo)溫(wēn)高濕下(xià)分子鏈運動劇(jù)烈，分(fēn)子鏈之(zhī)間(jiān)的間(jiān)距進(jìn)一步增(zēng)大(dà)；另(lìng)一方(fāng)麵，EVA 中的醋酸乙(yǐ)烯酯（VA）成分在高溫高濕下分(fēn)解反(fǎn)應(yīng)加速，產生(shēng)的小分(fēn)子物(wù)質(zhì)增(zēng)多(duō)，這(zhè)些因素共同作用，使(shǐ)得 EVA 的(dí)水(shuǐ)汽透(tòu)過率(shuài)比常溫(wēn)下(xià)成(chéng)倍增加(jiā)，對(duì)光(guāng)伏組(zǔ)件內部(bù)的電(diàn)池片(piàn)等部(bù)件的(dí)保護(hù)極為不(bù)利 。
高溫(wēn)高濕(shī)下(xià)阻隔性(xìng)能的(dí)測(cè)試(shì)方法與評估標準
1.測試方法
➣水汽(qì)透(tòu)過率測試(shì)
紅外傳感器(qì)法：利用(yòng)紅(hóng)外傳(chuán)感器(qì)檢(jiǎn)測透過材(cái)料(liào)的(dí)水(shuǐ)汽濃度。在高(gāo)溫高濕的測(cè)試(shì)環(huán)境(jìng)下，將材(cái)料置(zhì)於傳感器和(hé)水汽(qì)源之間，傳感(gǎn)器(qì)可實時(shí)測(cè)量(liáng)透過(guò)材料(liào)的(dí)水汽(qì)量，進而快(kuài)速計算(suàn)出水汽(qì)透(tòu)過率(shuài)。如使用(yòng)廣(guǎng)州標際研發(fā)生產 W413 2.0 水蒸氣(qì)透過率測(cè)定(dìng)儀搭配(pèi) GB-YBT 光(guāng)伏片(piàn)材測試(shì)平台，可(kě)在(zài)模(mó)擬高溫高濕的條(tiáo)件下準(zhǔn)確(què)測量(liáng)材(cái)料(liào)的水汽透過性(xìng)能(néng)。
▲W413 2.0 水蒸氣(qì)透過率(shuài)測定儀(yí)+GB-YBT光伏片(piàn)材測試平(píng)台
➣氧氣(qì)透(tòu)過率測試(shì)
庫(kù)倫電(diàn)量法(fǎ)：利(lì)用庫(kù)侖(lún)傳感器(qì)檢測透過樣品(pǐn)的(dí)氧氣。將(jiāng)預先(xiān)處理好的試樣固定(dìng)在測(cè)試腔中間(jiān)，高純氧(yǎng)氣在薄(báo)膜(mó)的上腔流(liú)動(dòng)，高純(chún)氮氣（載(zǎi)氣）在下(xià)腔流動，氧(yǎng)分子透過薄膜擴(kuò)散(sàn)到(dào)另一(yī)側的氮(dàn)氣中，被流動的(dí)氮(dàn)氣攜帶(dài)至傳感器，通過對(duì)傳(chuán)感器測量(liáng)到(dào)的(dí)氧(yǎng)氣(qì)濃(nóng)度進行分(fēn)析(xī)，計算出氧氣(qì)透(tòu)過率。該方(fāng)法靈(líng)敏(mǐn)度(dù)高，可檢(jiǎn)測極低的氧氣(qì)透過(guò)率(shuài)，適(shì)用於評估高阻(zǔ)隔(gé)性能的背板材料(liào)，尤其適(shì)用於(yú)對氧氣阻隔性能(néng)要求苛刻的光(guāng)伏(fú)組件和其(qí)他(tā)對氧氣(qì)敏(mǐn)感(gǎn)的(dí)應用(yòng)領域，如(rú)使用 Y310 2.0 氧(yǎng)氣透過(guò)率(shuài)測(cè)定儀(yí)搭(dā)配 GB-YBT310 光伏(fú)片(piàn)材測(cè)試(shì)平台。
▲Y310 2.0氧(yǎng)氣透過率測定(dìng)儀+GB-YBT310光(guāng)伏片材(cái)測試(shì)平(píng)台
評(píng)估標準
在光(guāng)伏行(háng)業，不(bù)同國(guó)家和(hé)地區對(duì)背(bèi)板材料的(dí)水(shuǐ)蒸氣透過率要求有(yǒu)所不同。日本(běn)夏普，京(jīng)瓷等企業要求嚴格，必(bì)須(xū)低於 0.3 g/m²・day；德(dé)國，奧(ào)地利同類(lèi)產(chǎn)品(pǐn)要(yào)求(qiú)為 1.6 g/m²・day，而(ér)國內(nèi)行業(yè)標準規定 WVTR 小(xiǎo)於(yú) 2.5 g/m²・day 。對於(yú)水汽(qì)透過(guò)率和氧(yǎng)氣透過(guò)率(shuài)等(děng)阻隔(gé)性能指(zhǐ)標，均有相(xiāng)應(yīng)的合(hé)格範(fàn)圍(wéi)標(biāo)準。若(ruò)材料在(zài)高(gāo)溫(wēn)高濕(shī)下(xià)的阻隔性(xìng)能測試結果超(chāo)出了這些標(biāo)準範(fàn)圍，則該材料(liào)可能(néng)不(bù)適合用於光(guāng)伏組件(jiàn)，或者(zhě)需(xū)要進(jìn)一步(bù)改進其配(pèi)方和生產工藝(yì)，以(yǐ)確(què)保光(guāng)伏(fú)組(zǔ)件(jiàn)在實際的高(gāo)溫(wēn)高濕應用環境中的(dí)可靠(kào)性(xìng)，耐(nài)久(jiǔ)性(xìng)和安全性(xìng) 。