杭福阻水背板性能评估报告

摘       要

光伏用高阻水背板是太阳能组件封装的关键材料，其核心功能在于通过优异的水汽阻隔性能保护电池片及内部结构免受环境湿气侵蚀，从而提升组件的长期可靠性与发电效率。本文针对高阻水背板的设计，提出一种多层复合结构，包括耐候性聚合物基材（如PET）、高阻隔功能层（如氟膜或镀铝层）以及增强型粘合剂体系，通过优化材料组合与工艺参数，显著降低水蒸气透过率（WVTR）至0.1 g/(m²·day)以下。测试结果表明，该背板在湿热（85℃/85% RH）、PCT锅等严苛环境下仍能保持稳定性能，同时具备优异的阻水性能，经过PCT48h，湿热1000h，电池片的EL无发黑现象出现。。相较于传统背板，其阻水效率提升50%以上，可有效延长组件寿命至25年以上，降低系统运维成本。研究结果对推动高可靠性光伏技术发展及适应复杂气候环境应用具有重要意义。

1   前言

随着全球能源结构向清洁化、低碳化转型加速，光伏发电作为可再生能源的核心技术之一，其规模化应用对组件可靠性及寿命提出了更高要求。在光伏组件的封装体系中，背板作为保护电池片免受外界环境侵蚀的关键屏障，其性能直接影响组件的长期发电效率与耐久性。尤其是在湿热、盐雾、高辐照等复杂气候环境中，水汽渗透引发的电池片腐蚀、封装材料老化及电势诱导衰减（PID）等问题，已成为制约光伏系统寿命与稳定性的主要瓶颈。

传统光伏背板多采用单层或简单叠层结构，其水蒸气阻隔能力（通常WVTR>1.5 g/(m²·day)）难以满足高湿度地区的长期防护需求。近年来，针对背板材料的水氧阻隔性能优化，行业聚焦于开发多层复合结构，通过功能层设计与界面强化提升综合防护能力。然而，现有技术仍面临材料兼容性差、工艺成本高、极端环境适应性不足等挑战，亟需在材料体系创新与工艺协同优化方面取得突破。

本研究基于高阻水、耐候性与机械稳定性的协同设计目标，提出一种新型光伏用高阻水背板结构。该背板通过耐候性基材、高阻隔功能层与界面增强层的复合化设计，结合精密涂覆与层压工艺优化，显著提升水汽阻隔性能与界面粘接强度，并通过加速老化测试验证其在长期户外服役中的可靠性。研究旨在为高可靠性光伏组件的开发提供理论支撑与技术解决方案，助力光伏技术在复杂环境下的广泛应用与降本增效。

2   实验内容

2.1 原料与仪器

实验设计所需的原材料和仪器设备见表1和表2所示。

2.2 观察和结果

2.2.1 阻水背板的基本性能

阻水背板的基本性能，见表3

从表3的结果上可以看出，杭福阻水背板的基本性能都是满足要求的。

2.2.2 阻水背板的水透值

裸背板的初始和PCT24h/PCT48h后的水透值，见表4

从表4的结果上可以看出，杭福阻水背板水汽透过率低于0.1 g/m2. 24h，并且PCT24h后，其水透值无变化，这一结果说明杭福阻水背板具有很好的阻水性能，且具有优异的耐湿热老化性能。

2.3 杭福阻水背板搭配N型TOPCON电池的EL结果

2.3.1 双层POE胶膜--PCT加速测试

以下测试的BOM组合：背板//POE胶膜//电池片//POE胶膜//光伏玻璃，采用铝箔封边。

此次实验使用电池片由客户提供， EL测试结果，见表5。

从表5的结果上来看，搭配双层POE胶膜，普通CPC背板PCT48h后电池片中间发黑的问题，PCT96h后电池片已经出现大面积发黑；而杭福阻水背板，PCT96h后只是边上出现轻微发黑，这一结果说明杭福阻水背板具有很好的阻水性能，且具有优异的耐湿热老化性能。

2.3.2 双层EPE胶膜--PCT加速测试

以下测试的BOM组合：背板//EPE胶膜//电池片//EPE胶膜//光伏玻璃，采用铝箔封边。

此次实验使用TOPCON电池片由客户提供， EL测试结果，见表6。

从表6的结果可以明显看出普通CPC背板搭配EPE胶膜和EPE胶膜，PCT48h后电池片已经发黑较严重，PCT96h后整个电池片已经完全发黑了；而杭福阻水背板，PCT48h无明显变化，PCT96h后只是出现轻微的发黑。这一结果也证实杭福阻水背板良好的阻水性能。并且杭福阻水背板搭配双层EPE胶膜阻水效果也是较好的。

2.3.3 EPE胶膜+EVA胶膜--PCT加速测试

以下测试的BOM组合：背板//EPE胶膜//电池片//EVA胶膜//光伏玻璃，采用铝箔封边。

此次实验使用TOPCON电池片由客户提供， EL测试结果，见表7。

从表7的结果可以明显看出普通CPC背板搭配EPE胶膜和EVA胶膜，PCT48h后整个电池片已经发黑，PCT96h后整个电池片已经完全发黑了；而杭福阻水背板，PCT48h仍然无明显变化，PCT96h后也只是中间出现的一小块发黑。这一结果也进一步证实杭福阻水背板良好的阻水性能。并且杭福阻水背板搭配EPE胶膜和EVA胶膜的阻水效果也是较好的，这也可以进一步降低整个组件成本。

2.3.4 EPE胶膜+EPE胶膜--DH测试

以下测试的BOM组合：背板//EPE胶膜//电池片//EPE胶膜//光伏玻璃，采用铝箔封边。

此次实验使用TOPCON电池片由客户提供， EL测试结果，见表8。

从表8的结果可以看出，杭福阻水背板经过DH 1000h，EL测试，整个电池片基本无明显变化，而使用普通背板，电池片已经出现发黑的情况。这一结果也进一步表明杭福阻水背板的长期阻水效果也是好的。

3 结论：

针对光伏组件在复杂环境下的长期可靠性需求，杭福成功开发了一种高阻水复合背板，通过多层结构设计与工艺优化实现了水汽阻隔性。实验表明，该背板的水蒸气透过率（WVTR）可稳定控制在0.1 g/(m²·day)以下，较传统背板阻水效率提升超50%，且在湿热（85℃/85% RH）测试中均表现出优异的性能保持率，DH 1000h电池的EL未出现发黑现象。其核心优势在于：

1）采用氟碳涂层（PVDF膜）与改性PET基材的复合结构，兼顾高阻隔性与抗紫外能力；

2）界面增强技术有效提升层间粘接强度，避免湿热循环下的脱层风险；

3）材料体系与组件封装工艺兼容，量产成本增幅低，具备显著经济性。