摘要：水蒸氣透過(guò)率是表征太陽(yáng)能背板（膜）對外界水蒸氣（濕氣）阻隔性能的重要性能指標，可有效監測太陽(yáng)能背板對內部電池組件的保護性能的強弱，避免太陽(yáng)能電池在外界環(huán)境下被氧化。本文利用濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)制造的W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統對太陽(yáng)能背板（膜）進(jìn)行水蒸氣透過(guò)率測試，并簡(jiǎn)述了設備的參數、適用范圍及試驗過(guò)程，從而為太陽(yáng)能設備生產(chǎn)行業(yè)如何驗證太陽(yáng)能背板材料對外界濕氣的阻隔性提供參考。

　　關(guān)鍵詞：水蒸氣透過(guò)率、阻濕性、水蒸氣阻隔性、太陽(yáng)能背板（膜）、太陽(yáng)能電池、電池氧化、水蒸氣透過(guò)率測試系統

1、意義

　　太陽(yáng)能設備中核心部件即太陽(yáng)能電池板，它可以將太陽(yáng)能轉化為電能，使得可再生能源與清潔能源被開(kāi)發(fā)利用。而目前太陽(yáng)能產(chǎn)品使用年限大多被要求需滿(mǎn)足25年以上，因此其關(guān)鍵組件太陽(yáng)能電池背板（本文簡(jiǎn)稱(chēng)太陽(yáng)能背板）必須對內部光伏組件的電池片具有*的保護作用。太陽(yáng)能電池模組一般由“光伏玻璃-EVA膠膜-太陽(yáng)能電池板-EVA膠膜-背板"疊合于鋁合金框內，現在常用的太陽(yáng)能背板材料主要有TPT背板、BBF背板、TPE背板、EVA背板等，其中TPT背板的阻隔性較高，其為PVF（或PVDF）/PET/PVF（PVDF）的三層復合膜。

　　因太陽(yáng)能電池模組長(cháng)期放置在室外，所以背板必須具有*的絕緣性、阻水性、耐老化等性能，同時(shí)應具有較高的剝離強度、拉伸強度及良好的熱收縮率等性能，其中zui重要的指標是水蒸氣透過(guò)率，即對外界濕氣的阻隔性指標。如果背板（膜）的水蒸氣透過(guò)率較大，即對外界空氣中水蒸氣（濕氣）的阻隔性較差，則濕氣會(huì )滲入背板至太陽(yáng)能背板內部，使得EVA所擁有的粘結性能發(fā)生劣變，導致背板與EVA脫離，導致更多的濕氣接觸到電池片而使電池片被氧化。本文采用濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研制的W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統對太陽(yáng)能背板（膜）進(jìn)行水蒸氣透過(guò)率測試，以求驗證太陽(yáng)能背板材料對外界濕氣的阻隔性如何。

2、現狀

　　目前，國內有關(guān)軟塑材料水蒸氣透過(guò)率的測試方法有稱(chēng)重法(杯式法)、電解法、濕度法與紅外法，可參考的方法標準有GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法 杯式法》、GB/T 16928-1997《包裝材料試驗方法 透濕率》、GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測定——電解傳感器法》、GB/T 30412-2013《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測定 濕度傳感器法》(已發(fā)布，2014年12月1號實(shí)施)。

　　本文采用電解法測試肉松包裝的水蒸氣透過(guò)率，所依據的標準為GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測定——電解傳感器法》。

3、試驗樣品

　　某品牌太陽(yáng)能電池背板（膜）。

4、試驗設備

　　本文采用的試驗設備為Labthink蘭光W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統。

圖3  W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統

4.1 試驗原理

　　W3/330采用電解傳感器法測試原理，具有穩定相對濕度的氮氣在薄膜的一側流動(dòng)，干燥氮氣在薄膜的另一側流動(dòng)；由于濕度梯度的存在，水蒸氣會(huì )從高濕側穿過(guò)薄膜擴散到低濕側；在低濕側，透過(guò)的水蒸氣被流動(dòng)的干燥氮氣攜帶至傳感器，進(jìn)入傳感器時(shí)會(huì )產(chǎn)生同比例的電信號，通過(guò)對傳感器電信號的分析計算，從而得出試樣的水蒸氣透過(guò)率等參數。對于包裝容器而言，干燥氮氣則在容器內流動(dòng)，容器外側處于高濕狀態(tài)。

4.2 設備參數

• 薄膜類(lèi)試樣的常規測試范圍0.001 ~ 40 g/(m²·24h)，可擴展至0.01 ~ 1000 g/(m²·24h)，分辨率為0.001 g/(m²·24h)；容器類(lèi)試樣的測試范圍為0.0001 ~ 0.2 g/(pkg·24h)，分辨率為0.00001 g/(pkg·24h)。
• 試驗的溫度范圍為15℃ ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃；濕度范圍為0%RH、35%RH ~ 90%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH。
• 設備配置了三個(gè)測試腔，三個(gè)測試腔均可獨立設計，試驗過(guò)程互不干擾，試驗結果獨立顯示。
• 系統zui多可支持10臺儀器并行連接，建立30個(gè)試樣同時(shí)試驗的系統。
• 提供標準膜用于系統校準，保證檢測數據的準確性和通用性。
• 可與氧氣透過(guò)率測試系統搭配，組成混合測試系統，由一臺計算機統一控制，實(shí)現水蒸氣、氧氣透過(guò)率同時(shí)測試的、便捷的試驗方法。

4.3 適用范圍

　　(1) 本設備適用于薄膜類(lèi)、片材類(lèi)、紙張、紙板及其復合材料類(lèi)、容器類(lèi)等包裝件的水蒸氣透過(guò)率的測試。其中薄膜類(lèi)包括各種塑料薄膜、塑料復合膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜、玻纖鋁箔紙復合膜等；片材類(lèi)包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；紙張、紙板及其復合材料類(lèi)包括紙張、紙板等，如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復合片材等；該設備還可擴展用于太陽(yáng)能背板、液晶顯示屏膜、醫藥泡罩、藥品塑料瓶、無(wú)菌護創(chuàng )膜、汽車(chē)油箱、電池塑料外殼等特殊包裝件水蒸氣透過(guò)率的測試。

　　容器類(lèi)包括塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的水蒸氣透過(guò)率測試，如可樂(lè )瓶、花生油桶、利樂(lè )包裝、真空包裝袋、金屬包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品軟管包裝、牙膏軟管包裝、果凍杯等。

　　(2) 本設備符合GB/T 21529、ISO 15106-3、DIN 53122-2、YBB 00092003等多項國家和標準。

5、試驗過(guò)程

　　(1) 用裁樣器從試樣表面裁取108 mm × 108 mm的樣品3片。

　　(2) 將3片樣品分別裝夾在儀器的3個(gè)測試腔上，擰緊測試腔。

　　(3) 設置樣品厚度、試驗溫度、試驗濕度等參數信息。

　　(4) 調節氮氣的壓力，使測試腔內的濕度達到設定值，并通過(guò)氮氣流量調節旋鈕，使上、下腔內的氮氣流量達到標準規定值。

　　(5) 點(diǎn)擊開(kāi)始試驗選項，試驗開(kāi)始。儀器自動(dòng)記錄試驗過(guò)程中低濕側的水分子含量變化，并計算出zui終的試驗結果。

6、試驗結果

　　3個(gè)樣品的水蒸氣透過(guò)率測試值分別為：1.2405 g/(m²·24h)、1.3114 g/(m²·24h)、1.3075 g/(m²·24h)。

7、結論

　　W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統是專(zhuān)業(yè)用于薄膜、片材、容器對外界水蒸氣阻隔性能的檢測設備，具有檢測精度高、測試結果重復性好等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對太陽(yáng)能背板（膜）水蒸氣透過(guò)率的測試可有效監控太陽(yáng)能電池的使用期限。除水蒸氣透過(guò)率檢測設備外，Labthink蘭光還可為您提供可測試太陽(yáng)能背板（膜）拉伸性能及剝離強度的拉力試驗機等物理機械強度性能的檢測設備，有關(guān)設備的具體信息您可登陸濟南蘭光公司查看或致電咨詢(xún)。愈了解，愈信任！濟南蘭光機電技術(shù)有限公司愿借此與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。