太阳能背板材料PVDF聚偏氟乙烯薄膜的等离子体改性处理

在当今能源问题日趋突出的环境下，太阳能作为一种可再生的能源，一直是各国重点研究的课题。而太阳能电池板利用光生伏特效应，将太阳能转化为电能，是利用太阳能的一种重要装置，已逐渐被人们广泛应用到众多行业，其需求日益扩大，市场前景非常可观。然而一般来说太阳能电池的设计使用年限在25年以上，要保证其长期稳定的性能，太阳能电池背板起到至为重要的作用。太阳能电池背板作为光伏组件中电池片的保护膜，需要拥有优异的耐候性，可靠的绝缘性，以及低的水汽渗透率与良好的粘接性能等。通常太阳能电池背板为TPT结构的复合膜，其中外层T指含氟膜，具有良好的抗环境侵蚀能力，一般选用含氟量较大、性能较好的PVDF聚偏氟乙烯薄膜；中间层P为PET聚酯薄膜，具有良好的绝缘性能，如图1-1所示。这种结构的耐候性、机械强度、抗紫外抗老化等方面均比较理想，但其缺陷在于层间剥离力弱，存在背板分层失效的风险。究其原因，在于PVDF薄膜含氟量大，表面能较低，极性较小，导致其疏水性强，难以与PET薄膜粘接。因此，在PVDF薄膜进行粘接之前，应先对其进行低温等离子体表面改性处理，以提高薄膜的表面活性。
图1-1 太阳能电池背板结构示意图
PVDF薄膜等离子处理实验工具与测试方法
在实验室中，通常采用润湿接触角来表示材料表面能的大小。接触角是指液滴在材料表面停留稳定时，在气、液、固三相交点处所作的气-液交界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ，如图1-2所示。接触角越小，说明材料越亲液，其表面能也越大；接触角越大，材料则是憎液的，表面能较小。PVDF薄膜只有经过低温等离子体处理使表面能增大，与胶形成充分接触，才能使粘接效果加强，粘接力变大，以提高背板的整体性能。所以本文首先采取测量接触角的方式来判断等离子体处理效果的优劣程度。
图1-2 接触角示意图
低温等离子体处理太阳能电池背板材料的直接目的就是为了改善背板间的粘接性能，提高剥离强度。未处理的PVDF薄膜接触角为75°，处理之后的水滴角为42°左右可见经过低温等离子体改性处理之后，薄膜的接触角迅速减小，其表面能有效提高，说明等离子体对改善PVDF薄膜的表面亲水性能是行之有效的。
图1-3 处理速度与处理效果的关系
等离子处理速度对处理效果与处理均匀性的关系，如图 1-3 所示，等离子表面处理速度的变化对改性的效果有一定的影响，处理速度越快，接触角呈增长态势，说明改性的效果越差；处理速度越慢，薄膜接触角越小，意味着处理时间的增长可以促进薄膜充分改性。24405