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要了解室內(nèi)高溫高濕模擬環(huán)境與戶外真實高溫高濕環(huán)境下失效模型之間的差異，首先需要要了解室內(nèi)和戶外的失效過程。圖2是戶外高溫高濕環(huán)境下失效組件前后層EVA膠膜的紅外譜圖。有意思的是，與電池正面EVA膠膜不同的是，電池背面EVA膠膜并未出現(xiàn)水解峰(3200 cm-1~3700cm-1)，也未出現(xiàn)醋酸鉛的峰。
水汽是通過背板滲透到組件內(nèi)部的，為什么電池背面EVA膠膜卻沒有出現(xiàn)水解峰呢?這主要與背板的水汽的滲透和析出相關(guān)，我們知道濃度的擴散都是從高濃度向低濃度擴散。B. Lalagun[1]等人做過組件內(nèi)部水汽滲透和析出的實驗。將表1中不同水透背板的組件置于雙85的環(huán)境下，除PVDE/PET背板由于其水透較低，在雙85環(huán)境下40小時左右組件內(nèi)外部濕氣達到平衡，其余三款背板在雙85環(huán)境下4~10小時后，組件內(nèi)外部濕氣就達到了平衡，如圖3所示。而當(dāng)組件從環(huán)境箱中取出放置在50℃烘箱中，組件內(nèi)部的濕氣很快析出，如圖4所示。我們知道在戶外的實際環(huán)境下，濕度會隨著環(huán)境溫度升高而降低。通常晚上環(huán)境溫度低，相對濕度較高，因此水汽通常會在晚上滲透到組件內(nèi)部達到內(nèi)外平衡，對于背板水透高的組件濕度在更短時間內(nèi)擴散到電池正面，對于背板水透低的組件濕氣擴散到電池正面需要更長的時間。白天溫度升高，相對濕度較晚上低，同時由于組件開始工作，組件溫度升高，加速組件內(nèi)部的濕氣向外部擴散，而電池背面的濕氣相對于電池正面濕氣能更快速的逸出。因此對于戶外失效的組件，我們可以發(fā)現(xiàn)電池背面的EVA沒有出現(xiàn)水解現(xiàn)象，因此也就不會出現(xiàn)醋酸腐蝕現(xiàn)象，水汽滲入和逸出組件內(nèi)部的情況如圖5所示。
那對于室內(nèi)高溫高濕模擬環(huán)境下的失效過程又是如何呢?圖6是室內(nèi)失效組件的紅外譜圖。從圖上我們可以看到室內(nèi)失效組件的前層EVA和戶外失效組件的前層EVA的紅外譜圖完全一致，有明顯的水解峰(3200 cm-1~3700cm-1)和醋酸鉛的峰(-1574cm-1)，但是后層EVA的紅外譜圖與戶外失效組件的后層EVA紅外譜圖有較大差異，水解峰(3200 cm-1~3700cm-1)和醋酸鉛的峰(-1574cm-1)在后層EVA上同樣被檢測到，只是相對于前層EVA，后層EVA上醋酸鉛的峰(-1574cm-1)相對較弱。這是由于室內(nèi)高溫高濕模擬環(huán)境下由于組件一直處于雙85的環(huán)境，組件內(nèi)部的濕度在一定時間后就會與外部達到平衡一直處于85%R.H.狀態(tài)，因此后層EVA就會出現(xiàn)水解現(xiàn)象。后層EVA上醋酸鉛的峰(-1574cm-1)相對較弱是由于后層EVA水解產(chǎn)生醋酸后相對于前層EVA所產(chǎn)生的醋酸能更容易的擴散至組件外部，因此后層的醋酸腐蝕相對于前層要弱。
相同點：正面EVA都會由于水汽滲入，出現(xiàn)水解產(chǎn)生醋酸導(dǎo)致金屬部件腐蝕。
差異點：室內(nèi)高溫高濕模擬環(huán)境下由于濕度是恒定的，組件內(nèi)外部濕度會在一定時間后達到平衡，因此背面EVA會長期處于高濕環(huán)境下也會出現(xiàn)水解產(chǎn)生醋酸導(dǎo)致金屬部件腐蝕。而戶外環(huán)境由于濕度是變化，因此當(dāng)組件內(nèi)外部濕氣存在差異時，組件內(nèi)部的濕氣會溢出，所以背面EVA不會出現(xiàn)水解腐蝕現(xiàn)象。
基于以上高溫高濕環(huán)境下失效模型之間的差異的研究，對于后續(xù)解決組件醋酸問題提供了思路：
正面膠膜應(yīng)盡可能的采用低醋酸釋放的EVA或是使用POE;
背面膠膜無需做改進
背板水透盡可能低，可以盡可能的降低到達組件正面的濕氣量
目前基于組件醋酸腐蝕失效的嚴(yán)峻形勢，業(yè)內(nèi)膠膜廠商也紛紛致力于開發(fā)低醋酸抗腐蝕的膠膜以解決這一失效現(xiàn)象。如杭州福斯特2020年SNEC期間推出愛比壽TMEVA封裝膠膜，采用日本京瓷專利技術(shù)，可減少EVA中醋酸的產(chǎn)生。2021年SNEC期間SVECK也推出了可以減少EVA中醋酸產(chǎn)生的Taisan TS系列EVA。還有一些膠膜廠商雖然沒有展出相關(guān)的產(chǎn)品，但在2021年SNEC期間也紛紛提出低醋酸釋放的下一代膠膜概念。從目前膠膜廠家推出的低醋酸釋放的EVA產(chǎn)品看，膠膜前層和后層均采用了低醋酸釋放的EVA，這樣成本會有明顯的上升，實際上可以采用前層低醋酸釋放EVA，后層常規(guī)EVA的封裝組合就可以有效的降低組件醋酸腐蝕現(xiàn)象。
參考文獻：
[1] B. Lalaguna, “OMPARISON OF MOISTURE INGRESS IN PV MODULES WITH DIFFERENTBACKSHEETS USING HUMIDITY SENSORS”, 23rd European Photovoltaic Solar EnergyConference, September 2008, Valencia, Spain.
原標(biāo)題：室內(nèi)高溫高濕模擬環(huán)境與戶外真實高溫高濕環(huán)境下失效模型的異同
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