BNEVA复合导热太阳能电池组件设计与特性分析.docx

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1、本科生毕业论文题目：BN/EVA复合导热太阳能电池组件设计与特性分析摘要1关键词1AbstractIIKeywordsII引言11.复合导热材料的制备21.1实验材料21. 2实验仪器22.实验材料的制备过程22. 1BN/EVA复合材料的制备22. 2测试53组件的制备过程与特性测试73.1组件设计73. 2组件制备步骤83. 3电气特性测试94. 4应用特性测试104.结论12参考文献12致谢13BN/EVA复合导热太阳能电池组件设计与特性分析摘要：为了提高太阳能电池组件的导热性，通过在EVA胶膜中掺入氮化硼导热材料，进行导热BN/EVA复合胶膜的制备，并测试分析其热传导性能和材料特性等，

2、结果表明BN对胶膜热导率的影响较大。另外，利用导热胶膜制备了导热太阳能电池组件，并对其电气特性进行分析，结果表明复合胶膜能够提高组件散热能力，提高散热降温提高组件效率。关键词：导热性；掺入；氮化硼；复合胶膜；组件效率DesignandcharacteristicanalysisofBN/EVACompositethermalconductivesolarcellmoduleAbstract:Inordertoimprovethethermalconductivityofsolarcellmodules,theBN/EVAcompositefilmwaspreparedbymixingboron

3、nitridethermalconductivematerialintoEVAfilm,anditsthermalconductivityandmaterialpropertiesweretestedandanalyzed.TheresultsshowthatBNhasagreatinfluenceonthethermalconductivityofthefilm.Inaddition,thethermalconductivesolarcellmodulewaspreparedbyusingthethermalconductivefilm,andtheelectricalcharacteris

4、ticswereanalyzed.Theresultsshowthatthecompositefilmcanimprovetheheatdissipationcapacityofthemodule,improvetheheatdissipationandcoolingandimprovetheefficiencyofthemodule.Keywords:thermalconductivity;Blendin;Boronnitride;Compositefilm;ComponentefficiencyBN/EVA复合导热太阳能电池组件设计与特性分析引言当今社会，随着化石能源的大量开发使用，随之出

5、现了许多问题，如生态环境破坏、大气污染、温室效应、全球变暖、海平面上升等各种问题。发展可再生能源技术成为应对这些问题的重要方式，太阳能光伏发电成为了一种极具发展潜力的新能源，近几年，我国光伏发电发展迅速，发电成本不断下降，安装规模也在迅速扩大。影响光伏发电效率的一个主要因素是温度效应。在光伏发电领域，仅有部分太阳光中的光能可被光伏组件所利用，只有不到15%的光能被太阳能电池转化为电能，而其余的大部分能量则被组件吸收，导致温度升高，从而降低了其转换效率。光伏组件的工作温度每升高C,发电效率降低0.4%。同时，太阳能电池内部的温度过高，还会影响电池组件的使用寿命。因此，如何解决太阳能电池组件过热是

6、一个很重要的问题，增加组件中EVA板块的热传导将能很大限度的进行散热，降低温度进而提升组件效率。相关学者提出通过对常规EVA材料掺杂改性以提高太阳能电池组件EVA膜的热导率，达到及时带走光伏组件发电产生的热量以降低其工作温度提高发电效率的目的。在硅片下方的EVA封装材料中添加SiC、MgO、A1.2O3等纳米颗粒后，可以有效提升复合胶膜的导热性能叫孙林等采用氧化镁为导热填料，制备出了一种具有较高导热系数的MgO/EVA导热绝缘复合胶膜，并对其导热性能、绝缘性能和粘结性进行了试验研究。研究发现，随着MgO含量的增大，MgO/EVA绝缘导热夏合胶膜的热导率也随之增大。但是，在MgO含量高于50%之

7、后，其绝缘性能和粘结性就越来越不能满足作为光伏封装材料的要求。沈明霞等以氧化铝为导热填料，结果表明，AI2O3的掺杂，EVA胶膜的导热性能得到明显提升。褚路轩等选取了粉状Zno和晶须ZnO作为导热填充材料，制备了Zn。/EVA导热复合胶膜。最终得出，与粉状ZnO粒子相比，ZnO晶须具有更强的互相接触能力，使得其粘接性和结合力更强，从而使得ZnO/EVA复合胶膜的导热性得到进一步改善。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)热熔胶膜是一种低温黏接胶膜，具有良好的透光性，组成结构较均一，且密封良好，常温条件下无黏性，热压可以熔融黏结和交联固化，广泛应用于光伏组件、玻璃工艺品等行业。EVA胶膜能将光伏玻璃、

8、电池片、背板粘在一起，对电池片有保护作用。制备光伏组件使用的EVA胶膜，其乙酸乙烯酯含量一般在28%33%(W)卬。太阳光中的大多数能量不能经过光伏组件形成光生电流，而是以非辐射的方式转变为热能，这些热能会导致光伏组件的温度升高，而EVA胶中的增塑剂、稳定剂等物质会在温度上升的同时迁移到EVA胶表面，EVA材料的热稳定性下降，光伏组件效率随之下降。所以，将高导热率材料添加到EVA胶膜中，对确保组件效率、使用可靠性等是很有帮助的。增强聚合物材料的导热性能，加入导热性材料是很好的方法，通过向EVA中添加一定量的BN,可增大其热导率。复合导热材料组件具有广阔的应用前景，BN/EVA复合导热材料能够提

9、高导热性能，提高组件的散热能力，降低温度对组件效率的影响。本文以提高EVA胶膜导热性为目的,BN作为导热填料,通过对EVA掺杂不同含量的BN,最终实现提高EVA胶膜的导热性和热稳定性。并且组件背板选取PVDF作为背板材料，并对其进行BN的掺杂，进一步提高复合导热太阳能电池组件的散热能力，通过散热降温降低温度对组件效率的影响。研究EVA掺杂BN的机理，可以深入了解填料对EVA材料性能的影响，为研究和开发其他填料掺杂EVA亚合材料提供理论基础和实验数据。01.复合导热材料的制备1.1 实验材料EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）是一种常用的导热绝缘材料，具有温度稳定性好、韧性好、耐化学性强等特点。然而，

10、单纯的EVA导热性能不够高，为了提高EVA导热性能和绝缘性能,我们尝试将其与其他材料进行更合制备。氮化硼，一种高导热、高绝缘的材料，利用BN作为填料制备的BN/EVA导热胶膜具有高导热、高绝缘的特性。它一般被用作高温、高压和高频场的绝缘材料，也常常被应用于制作高效热导材料和高强度的复合材料等。BN结构紧密稳定，硬度高，化学稳定性好，同时也是一种很好的电绝缘体材料，热传导性能高，因此是制造热导材料和绝缘材料的重要材料之一。BN作为填料掺入EvA中，可以有效提高EVA的热稳定性和耐候性，使其具有更好的耐高温、耐老化和耐紫外线等特性。BN的添加可以显著提高EVA的硬度、强度和耐磨性，同时降低EVA的

11、变形和蠕变行为，从而增强EVA材料的力学性能。1.2 实验仪器表17使用设备种类名称型号用途开炼机KY-3203B-60炼制BN/EVA复合材料压片机PC-15B制作实验样品片导热率测试仪（热流法）DR1.-III导热率测试智能电子拉力试验机CP413拉断力、剥离力测试电子天平CP413称量激光机SDS50电池片切割半自动层压机BGKJ-2200*2200组件层压模拟光源TYD-PDl提供稳定的光照条件太阳能电池分析仪PR0VA-200A组件伏安特性测试数据采集器采集、传输温度数据高低温交变湿热试验箱GDJS-100b组件老化实验02.实验材料的制备过程1.1 BN/EVA复合材料的制备过程将

12、EVA和BN粉末按照一定比例混合均匀，将二者在高温下进行热压复合，制备出导热绝缘EVA复合材料。1.1.1 工艺步骤步骤1：所需原材料的称取：使用电子天平对EVA和BN粉末进行称量，分别选取五组EVA和BN的组合材料，一组纯EVA材料，组合材料每组两者的总版量为100g,EVA分别称取90g、80g、70g、60g、50g,BN分别称取50g、40g、30g、20g.10g,组成五个总重量为100g的组合。选取聚偏氟:乙烯（PVDF）60g与BN40g组合一组，作为背板材料。将称好的材料放入袋中，封装并贴标签。步骤2：使用开炼机进行BN/EVA复合材料的制备。开炼机前轴温度调至75,后轴温度调

13、至79,前轮与后轮间隙不宜太大，避免倒入粉末时掉落。等待前后轮温度升到设置温度后，使用一定量干净的EVA对开炼机的两个滚轮就行清洗，清洗后放入EVA90g,待EVA融化后倒入BNlOg粉末，期间用铲子进行铲合，时长40min以上，使其BN粉末更好的融入EVA中，直至BN粉末完全融入EVA膜中，最后用铲子铲出，放凉装盒贴标签。随后进行剩余四个组合的制备，操作与第一个组合一致。BN/EVA五个组合的复合材料制备完成后，将前轴温度调至175C,后轴温度调至180,待前后轮温度升到设置温度后，使用一定量的PVDF粉末对开炼机的两个滚轮就行清洗，清洗掉残留的EVA,清洗后放入PVDF粉末60g,待PVD

14、F粉末融化后倒入BN40g粉末，期间用铲子进行铲合，时长40min以上，使其BN粉末更好的融入PVDF中，直至BN粉末完全融入PVDF膜中，最后用铲子铲出，放凉装盒贴标签。图17BN/EVAxBN/PVDF复合材料的制备图1-2制备好的BN/EVA、BN/PVDF复合材料实物图1.1.2 导热率测试材料制备使用压片机对混炼成膜后的BN/EVA复合材料进行热压片处理。使用图1-3所示模具对热导率测试材料进行热压，模具厚度为1mm。将压片机的温度设为65左右，等待温度升到所设温度的同时，利用电子天平分别称量不同BN含量10g-50g的EVA各8g放入盘中备用。在下加热平台上按一层耐高温PET模具（

15、模具中均匀放入称量好的BN/EVA材料）3PET的顺序放置，拧紧上加热平台，待温度达到设定温度后，拧紧压力阀，加压到IOMPa左右，关闭加热，等待冷却。降温后，拧松压力阀、上加热平台，取出材料，得到55mm75mm的样品。重复同样的步骤，将所有做好的样品装袋贴标签。1.1.3 拉断力测试材料的制备使用压片机对拉断力实验材料进行制备。利用电子天平分别称量不同含量BN的EVA各0.6-0.9g左右，用如图1-4所示模具上述重复导热率测试材料制备步骤。得65mm9mm的样品，将做好的样品装袋贴标签。图1-4拉断力测试材料压片模具图1.1.4 组件所需BN/EVA膜的制备使用压片机对组件所需BN/EVA膜进行制备。利用电子天平分别称量不同含量BN的EVA各3.5g,用如图所示模具上述重复导热率测试材料制备步骤。得65mm9mm的样品,将做好的样品装袋贴标签。图1-5制备好的BN/EVA复合材料膜实物图图1-6组件所需BN/EVA膜压片模具图1.2 测试1.3 2.1力学特性测试拉断力测试：使用智能电子拉力测试仪对实验样品进行拉断力测试。将事先压好的材料规定在智能电子拉力测试仪上，将测试选项选为拉断力测试，保存参数，随后点击试验，直至材料被拉断，保存好相关数据