高温高湿条件下光伏组件用材料阻隔性能深度解析

1.分子动力学角度：在高温高湿环境下，材料内部的分子运动进一步加剧。对于聚合物材料，温度和湿度的升高都会使其分子链的热运动能量大幅增加，分子链段的运动速度更快，分子链之间原本紧密的排列变得更加疏松，空隙增大。以光伏组件的封装材料 EVA 为例，在高温高湿条件下，其分子链更容易出现较大的空隙，水汽分子不仅可以通过高温时产生的间隙，还能借助高湿度环境下更多的水汽聚集和扩散作用，更容易地渗透进入材料内部，从而严重降低材料的阻隔性能。此外，根据菲克定律，高温高湿会使水汽分子在材料中的扩散系数显著增大，其在材料中的扩散速度更快、更容易，进一步削弱了材料对水汽的阻隔能力。

2.材料物理化学性质变化角度：

物理变化：许多材料在高温高湿环境下会发生更明显的物理变化。热塑性封装材料在高温高湿条件下，从较硬的玻璃态转变为柔软的高弹态的速度加快，且由于湿度的影响，材料的体积膨胀程度更大，内部结构变得更加松散。比如光伏组件中的密封胶，在高温高湿下其体积膨胀加剧，更容易使密封处出现微小缝隙，大量水汽和氧气能够轻易地通过这些缝隙进入光伏组件内部。

化学变化：高温高湿还会引发材料更复杂的化学变化。在光伏组件材料中，化学键在这种环境下更容易断裂或重组。对于含有添加剂的材料，添加剂在高温高湿下的分解反应可能会加速，产生更多的小分子物质，这些小分子物质不仅会在材料内部形成更多的通道，还可能与水汽发生反应，改变材料的化学结构，使其变得更易被水汽和氧气穿透。含碳 - 氢（C - H）键的材料，在高温、高湿和氧气存在的情况下，氧化反应速率加快，对材料的阻隔性能破坏更为严重 。

以乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物（EVA）为例，常温下通过分子链的相互作用，对水汽和氧气有一定的阻隔作用，并且具有良好的柔韧性和粘结性，能将电池片与其他组件材料很好地封装在一起。当处于高温高湿环境时，EVA的阻隔性能下降更为显著。一方面，EVA作为热塑性材料，在高温高湿下分子链运动剧烈，分子链之间的间距进一步增大；另一方面，EVA 中的醋酸乙烯酯（VA）成分在高温高湿下分解反应加速，产生的小分子物质增多，这些因素共同作用，使得 EVA 的水汽透过率比常温下成倍增加，对光伏组件内部的电池片等部件的保护极为不利 。

1.测试方法

➣水汽透过率测试

红外传感器法：利用红外传感器检测透过材料的水汽浓度。在高温高湿的测试环境下，将材料置于传感器和水汽源之间，传感器可实时测量透过材料的水汽量，进而快速计算出水汽透过率。如使用广州标际研发生产 W413 2.0 水蒸气透过率测定仪搭配 GB-YBT 光伏片材测试平台，可在模拟高温高湿的条件下准确测量材料的水汽透过性能。

▲Y310 2.0氧气透过率测定仪+GB-YBT310光伏片材测试平台

在光伏行业，不同国家和地区对背板材料的水蒸气透过率要求有所不同。日本夏普、京瓷等企业要求严格，必须低于 0.3 g/m²・day；德国、奥地利同类产品要求为 1.6 g/m²・day，而国内行业标准规定 WVTR 小于 2.5 g/m²・day 。对于水汽透过率和氧气透过率等阻隔性能指标，均有相应的合格范围标准。若材料在高温高湿下的阻隔性能测试结果超出了这些标准范围，则该材料可能不适合用于光伏组件，或者需要进一步改进其配方和生产工艺，以确保光伏组件在实际的高温高湿应用环境中的可靠性、耐久性和安全性 。