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关键词AbstractIIKeywordsII引言11.复合导热材料的制备21.1实验材料21. 2实验仪器32.实验材料的制备过程32. 1BN/EVA复合材料的制备32. 2测试63组件的制备过程与特性测试103. 1组件制备步骤104. 2电气特性测试123.3应用特性测试143.4老化测试154.结论错误!未定义书签。参考文献14致谢15BN/EVA复合导热太阳能电池组件设计与特性分析摘要：本文研究了BN/EVA复合导热材料组件的制备和特性分析。通过对EVA热熔胶膜掺入微量杂质元素（如BN等）以改变EVA膜的导热性

2、能，达到提高组件散热降温的目的。通过对复合导热材料进行测试，结果表明，掺杂后BN后的EVA胶膜具有较高的热传导性能、机械强度和热稳定性能，并且其性能表现稳定，具有良好粘合性和韧性。关键词：BN/EVA复合导热材料组件；掺入；热传导性能；机械强度；热稳定性能DesignandcharacteristicanalysisofBN/EVACompositethermalconductivesolarcellmoduleAbstract:Inthispaper,thepreparationandcharacteristicanalysisofBN/EVAcompositethermalconducti

3、vematerialcomponentswerestudied.Byaddingtraceimpurityelements(suchasBN,etc.)tochangethethermalconductivityofEVAfilm,toimprovethepurposeofheatdissipationandcoolingcomponents.Throughthetestofcompositethermalconductivitymaterials,theresultsshowthatthedopedBNEVAfilmhashighheatconductivity,mechanicalstre

4、ngthandthermalstability,anditsperformanceisstable,withgoodadhesionandtoughness.Keywords:BN/EVAcompositethermalconductivitymaterialcomponents;Blendin;Heatconductivity;Mechanicalstrength;ThermalstabilityBN/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，人类文明与科学技术快速发展，许多方面都得到了很大的突破，但随着化石能源的大量开发使用，也随之出现了许多问题，如生态环境破坏、大气污染、温

5、室效应、全球变暖、海平面上升等各种问题。能源形式也正在向“新能源与可持续发展演变。因此发展可再生能源技术成为应对这些问题的重要方式,太阳能光伏发电被认为是最有发展前景的可再生能源技术之一。近年来,光伏发电正在飞速发展，发电成本逐步降低，光伏组件安装量快速增加。效率影响因素：光伏发电的温度效应是制约光伏发电效率的重要因素，光伏组件只能利用太阳光中的光能部分，无法利用光热部分，只有不到15%的光能被太阳能电池电池利用转换成电能，剩余的大部分能量都不能被利用，太阳光的热能被组件吸收后能使太阳能组件的温度升高，且长时间保持高温状态。同时，太阳能电池在进行光伏发电过程中会产生大量热量使电池温度升高。而光

6、伏组件的工作温度每升高发电效率降低0.45%。太阳能电池内部的温度过高，高温不仅会大幅降低电池的光电转化效率，还会影响电池组件的使用寿命。因此，如何将太阳能电池组件内部的多余热量及时疏散成为一个十分重要而又有意义的课题。如果能提高组件中EVA胶膜的导热性，就可最大限度提高组件的散热性。SiC.ZnO.AI2O3等可改善EVA的导热性。研究历程：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。乙烯乙酸乙烯共聚物（EVA）热熔胶膜是一种低温黏接胶膜，具有良好的透光性，常温条件下无黏性，热压可以熔融

7、黏结和交联固化，广泛应用于光伏面板、玻璃工艺品等行业。应用于光伏组件的EVA胶膜，其乙酸乙烯酯含量在28%33%（W）OEVA胶膜的主要作用是将光伏玻璃、电池片、背板黏在一起，起到保护电池片、隔绝空气的作用。太阳光中的大部分能量并没有通过光伏组件产生光生电流，而是以非辐射的方式转变为热能，热量使光伏组件的温度升高，而EVA胶中的增塑剂和稳定剂会随着温度的升高而迁移到EVA胶表面，从而降低了EVA材料的热稳定性，光伏组件效率随之下降。因此，在EVA胶中添加高热导率材料有利于保证组件的转化效率和使用可靠性。为了提高聚合物材料的热导率，可在其中加入一些导热性材料，在EVA材料中加入一定量的BN,可增

8、大其热导率。有学者研究发现，在硅片下方的EVA封装材料中添加SiC、ZnO和BN的纳米颗粒后，EVA材料的热导率分别升高了2.62、2.03和L85Wm-lK-l,提高了组件的散热能力和光电转换效率。应用前景：随着科技的不断发展，人们对导热材料的需求也越来越高，因此，寻求一种高性能、高质量的导热材料变得尤为重要，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，

9、并对其进行BN的掺杂，进一步实现发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。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，单纯的EVA导热性能不够高，无法满足某些应用的要求。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复合制备。BN,属于半导体材料，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

10、料的主要原料之一。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。2.提高力学性能：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的变形和蠕变行为,从而增强EVA材料的力学性能。3.发展新型功能材料：采用EVA掺杂BN的方法，可以研制出具有新型功能的材料，如导热、导电、阻燃、吸波等性能的EVA复合材料,在汽车、电子、建筑等领域有广泛的应用前景。4.探究掺杂机理：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笈合材料提供理论基础和实验数据1.2 实验仪器表17使用设备

11、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）DRL-IH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0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0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0采集、传输温度数据真空干燥机0剥离力测试材料制备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2.1 BN/EVA复合材料的制备过程将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

12、备出导热绝缘EVA复合材料。2.1.1 工艺步骤选取五组EVA和BN的组合材料，一组纯EVA材料，组合材料每组两者的总质量为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PVDF60g与BN40g组合一组，作为背板材料。因PVDF60g与BMOg组合的热导率、柔韧性等各项数据总体效果要好，故选取此组合。步骤1：不同质量的材料的称取：使用电子天平对EvA和BN粉末进行称量，称好的材料放入袋中，封装并贴标签。使用电子天平对PVDF粉末和BN粉末进行称量，称好后放入袋中，封装并贴标签。步骤2：使

13、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,后轴温度调至79C,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BNIOg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175,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

14、就行清洗，清洗掉残留的EVA,清洗后放入PVDF粉末40g,待PVDF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,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ITBNEVAxBN/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2.1.2 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Imm。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

15、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（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。2.1.3 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14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2.1.4 剥离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和纯EVA各0.8g,用如图15所示模具上述重免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。样品压好后，选取宽度一致、长度为样品长度2倍和3倍的铝片各6块，每个样品使用不同长度的铝片各一块。使用酒精将铝片清洗干净后，将样品贴在铝片的一端，随后将另外一块铝片贴在样品上面，用夹子夹好，做好标记，其余样品使用同样方法。将真空干燥机温度设置为150,待温度达到后