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太阳能背板(膜)对外界水蒸气阻隔性能的监测

水蒸气透过率是表征太阳能背板(膜)对外界水蒸气(湿气)阻隔性能的重要性能指标,可有效监测太阳能背板对内部电池组件的保护性能的强弱,避免太阳能电池在外界环境下被氧化。本文利用W3/330水蒸气透过率测试系统对太阳能背板(膜)进行水蒸气透过率测试,为如何验证太阳能背板材料对外界湿气的阻隔性提供参考。
工具/原料
1

太阳能电池背板材料(膜)

2

W3/330水蒸气透过率测试系统

检测意义

因太阳能电池模组长期放置在室外,所以背板必须具有极好的绝缘性、阻水性、耐老化等性能,同时应具有较高的剥离强度、拉伸强度及良好的热收缩率等性能,其中最重要的指标是水蒸气透过率,即对外界湿气的阻隔性指标。如果背板(膜)的水蒸气透过率较大,即对外界空气中水蒸气(湿气)的阻隔性较差,则湿气会渗入背板至太阳能背板内部,使得EVA所拥有的粘结性能发生劣变,导致背板与EVA脱离,导致更多的湿气接触到电池片而使电池片被氧化。本文采用W3/330水蒸气透过率测试系统对太阳能背板(膜)进行水蒸气透过率测试,以求验证太阳能背板材料对外界湿气的阻隔性如何。

现状

目前,国内有关软塑材料水蒸气透过率的测试方法有称重法(杯式法)、电解法、湿度法与红外法,可参考的方法标准有GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法 杯式法》、GB/T 16928-1997《包装材料试验方法 透湿率》、GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定——电解传感器法》、GB/T 30412-2013《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 湿度传感器法》(已发布,2014年12月1号实施)。本文采用电解法测试肉松包装的水蒸气透过率,所依据的标准为GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定——电解传感器法》。

试验原理

采用电解传感器法测试原理,具有稳定相对湿度的氮气在薄膜的一侧流动,干燥氮气在薄膜的另一侧流动;由于湿度梯度的存在,水蒸气会从高湿侧穿过薄膜扩散到低湿侧;在低湿侧,透过的水蒸气被流动的干燥氮气携带至传感器,进入传感器时会产生同比例的电信号,通过对传感器电信号的分析计算,从而得出试样的水蒸气透过率等参数。对于包装容器而言,干燥氮气则在容器内流动,容器外侧处于高湿状态。

试验步骤
1

用专用裁样器从试样表面裁取108 mm × 108 mm的样品3片。

2

将3片样品分别装夹在仪器的3个测试腔上,拧紧测试腔。

3

设置样品厚度、试验温度、试验湿度等参数信息。

4

调节氮气的压力,使测试腔内的湿度达到设定值,并通过氮气流量调节旋钮,使上、下腔内的氮气流量达到标准规定值。

5

点击开始试验选项,试验开始。仪器自动记录试验过程中低湿侧的水分子含量变化,并计算出最终的试验结果。

试验结果

3个样品的水蒸气透过率测试值分别为:1.2405 g/(m2·24h)、1.3114 g/(m2·24h)、1.3075 g/(m2·24h)。

适用范围
1

适用于薄膜类、片材类、纸张、纸板及其复合材料类、容器类等包装件的水蒸气透过率的测试。其中薄膜类包括各种塑料薄膜、塑料复合膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、玻纤铝箔纸复合膜等;片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料,如PP片材、PVC片材、PVDC片材等;纸张、纸板及其复合材料类包括纸张、纸板等,如烟包镀铝纸、纸铝塑复合片材等;该设备还可扩展用于太阳能背板、液晶显示屏膜、医药泡罩、药品塑料瓶、无菌护创膜、汽车油箱、电池塑料外壳等特殊包装件水蒸气透过率的测试。

2

容器类包括塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的水蒸气透过率测试,如可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属包装袋、金属三片罐、塑料化妆品软管包装、牙膏软管包装、果冻杯等。

3

符合GB/T 21529、ISO 15106-3、DIN 53122-2、YBB 等多项国家和国际标准。

结论

W3/330水蒸气透过率测试系统是专业用于薄膜、片材、容器对外界水蒸气阻隔性能的检测设备,具有检测精度高、测试结果重复性好等优点,通过对太阳能背板(膜)水蒸气透过率的测试可有效监控太阳能电池的使用期限。

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