导热PVDF制备及特性测试.docx

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1、本科生毕业论文题目:导热PVDF制备及特性测试目录摘要关键词AbstractIlKeywordsIl弓I言11.实验材料与设备11. 1实验材料11.2实验仪器22.制备过程与测试22.1材料的制备22. 1.1制备原理22. 1.2制备工艺步骤22.2特性测试42.2.1热学特性导热率测试42.2.2力学性能测试拉断力测试53.组件的制作及特性测试73.1组件的制备73.1.1组件要求73. 1.2制作步骤83.2组件的特性测试83. 2.1电气特性测试伏安特性测试94. 2.2组件正背面温度变化测试105. 结论12致谢14导热PVDF制备及特性测试摘要：本文以PVDF粉末为基体，分别掺入

2、质量分数为10%、20%、30乐40%、50%的BN,制备不同BN比例的PVDF/BN复合背板材料，并研究了不同质量分数的PVDF/BN复合材料背板膜导热性的影响。开展了不同BN质量分数对PVDF/BN背板材料导热特性、力学性能分析，结果表明，随着BN质量分数的增加，PVDF/BN复合材料导热率增加，例如，没掺入BN的PVDF导热率为0.155kmm,质量分数为50%BN的PVDF导热率为0.487kmm另外利用PvDF/BN导热亚合背板制备了导热太阳能电池组件，并对其电气特性参数进行了试验，结果表明，BN质量分数越高，光伏组件的最大功率越高，例如在相同测试条件下，使用标准EVA膜和TPT背板

3、组件最大功率为444.5m*PvDFBN40%组件的最大功率为453.6m忙使用EVABN40%复合膜与PVDFBN50%背板膜组件的最大功率为489.6mWo关键词：背板；PVDF;BN；热物特性；力学特性；光伏组件;伏安特性PreparationandcharacterizationofthermalconductivePVDFAbstractiInthispaper,PVDFpowderwasusedasmatrix,andBNwithmassfractionof10%,20%,30%,40%and50%wereaddedrespectivelytopreparePVDF/BNcompo

4、sitebackplanematerialswithdifferentproportionsofBN,andtheinfluenceofdifferentmassfractionofPVDF/BNcompositebackplanefilmthermalconductivitywasstudied.ThethermalconductivityandmechanicalpropertiesofPVDF/BNbackplanematerialsareanalyzedwithdifferentBNmassfractions.Theresultsshowthatthethermalconductivi

5、tyofPVDF/BNcompositesincreaseswiththeincreaseofBNmassfraction.Forexample,thethermalconductivityofPVDFwithoutBNis0.155kmm.ThethermalconductivityofPVDFwithmassfractionof50%BNis0.487kmm.Inaddition,PVDF/BNthermalcompositebackplanewasusedtopreparethermalsolarcells,anditselectricalcharacteristicsparameter

6、sweretested.TheresultsshowthatthehighertheBNmassfraction,thehigherthemaximumpowerofphotovoltaicmodules,forexample,underthesametestconditions,ThemaximumpowerusingstandardEVAmembraneandTPTbackplaneassemblyis444.5mWPVDFBN40%ofthemaximumpoweris453.6mW;ThemaximumpowerofEVABN40%compositemembraneandPVDFBN5

7、0%backplanemembranemodulesis489.6mW.Keywords：backplane;PVDF;BN;Thermalproperties;Mechanicalproperties;Photovoltaicmodule;Voltammetrycharacteristics导热PVDF制备及特性测试引言能源是人类赖以生存和发展的基石，是实现社会可持续发展的物质支柱。在经济全球化加快的进程下，能源的需求也愈来愈大，能源也愈发紧缺，能源可持续发展成为关注重点。同时在“双碳”战略的倡导下，新能源产业成为新发展理念的重点。而太阳能又作为新能源发展的重点，根据太阳能利用基础知识可知地

8、球轨道上的平均太阳能辐射强度为1367KW/m每年辐射到地面的能量高达3.8Xl(fj,且太阳能资源的开发利用具有储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性、经济性等特点0利用太阳能发电成为一种新兴的可再生能源发展的重点。在云南，太阳能是资源最丰富、开发利用条件最好的可再生能源之一。伴随着技术成熟、应用形式灵活，光伏发电在云南有较为丰富的应用前景。太阳能发电有两种主要方式，分别是光伏发电和太阳能热发电。对于光伏发电而言，主要利用光生伏打效应进行发电。太阳能电池组件由多个部件组成，包括玻璃、黏结膜、电池片、黏结膜、背板膜、铝边框、接线盒等。背板膜作为电池组件背面的最外层，对电池片起保护支撑作用，由

9、于通常情况下太阳能电池组件的使用寿命为25年左右，所以背板膜在室外环境下具有重要作用，可保护太阳能组件不受水蒸汽的侵蚀，隔绝氧气防止氧化，同时在高温下具备稳定性、良好的绝缘性、耐老化性、耐腐蚀性等特性，在层压温度下不起任何变化，能够牢固结合黏结材料，同时可以反射太阳光以及提高组件的转化效率，并具有较高的红外发射率，可以降低组件的温度。当前生产所采用的膜是TPT复合膜，通常采用三层结构(PVF-PET-PVF),其中外层为保护层的PVF具有出色的抗环境侵蚀能力，中间层PET聚脂膜，具有优秀的绝缘性能，内层PVF则需经表面处理和黏结胶膜具有出色的粘结性能。TPT膜具有良好的耐腐蚀性和耐紫外性能、良

10、好的力学性能、热稳定性能，然而表面能较低,导致黏结性能不佳，容易发生脱离，同时性能稳定欠佳、使用寿命较短，导热性能相对较差。为了增强太阳能电池组件的导热性及使用寿命，PVDF背板膜及研发利用成为研究热点。例如：吴君毅在对PVDF树脂在太阳能电池背板上的应用的研究中得出PVDF膜具有良好的特性，完全符合太阳能电池背板的要求，其性能相对TPT都较为稳定。王汉利等人在针对太阳能背板膜增强增韧改性问题中，其在PVDF/PMMA/TiO2复配基础上，添加了抗冲击改性剂,采用互溶共混的技术制备太阳能背板膜，有效提高了PvDF树脂的拉伸强度，使用增强树脂对PVDF增塑和增韧，提高薄膜的耐撕裂强度。Kim等人

11、研究了AlN和BN与PVDF按一定比例混合制成导热材料,在AIN:BN为2：8,PVDF质量分数为70%时，热导率最高，达5.58W/(mK)7本文从PVDF粉末中掺入不同含量氮化硼角度考虑，通过其特性测试来对比不同含量氮化硼的PVDF背板膜的性能差异，并用制备好的膜来制作出光伏组件，进行特性测试，为背板选型提供提供直观的数据基础。1 .实验材料与设备1.1 实验材料PvDF粉末：白色粉末，分子链间排列紧密，又有较强的氢键。熔点为180,为非极性，膜表面能低，有较强疏水性。BN粉末：白色粉末，具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀，表现出良好的耐腐蚀性，具有高导热性、高耐热性、良好的介电性质。

12、EVA胶膜：作为光伏组件中的黏结膜，熔点低、高透明度、耐久性良好。1.2 实验仪器表17使用设备种类名称型号用途电子天平CP413称量开炼机RY-3203B-160用于胶料的混炼、压片粉末压片机796YP-24B用于将所压材料定型导热率测试仪DR1.-III导热率测试智能电子拉力试验机X1.W-1.拉断力测试X-射线衍射仪XDR-6100XDR测试温度探头PtloO检测温度Il北京阿尔泰数据采集器采集、传输温度数据温度变送器测量和输出温度信号太阳模拟发射器TYD-PDl模拟太阳光太阳能电池板测试仪PR0V-200伏安特性测试2 .制备过程与测试2.1 材料的制备2.1.1 制备原理PVDF具有

13、很强的耐腐蚀性、耐老化性和良好的耐辐射性。将PVDF粉末利用熔体铸体法制成膜咒2.1.2 制备工艺步骤利用PVDF粉末在180C下熔化的特点，以PVDF为主体，掺入不同比例的BN为掺杂物的制备为例，制备工艺步骤如下：步骤1：PVDF中掺入不同含量的BN的称量。用电子天平分别称量总质量为100gPVDF/BN粉末的不同质量比。在100g、90g、80g、70g、60g、50g的PVDF粉末中，分别掺入0g、10g、20g、30g、40g、50g的BN粉末，用密封袋装好并贴标，如图2-2所示图2-1电子天平图2-2称量好的PVDF粉末及BN粉末步骤2：利用开炼机将掺入BN后的PVDF粉末混炼成膜：

14、将开炼机温度设置为180左右，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，使用一定量纯净PVDF对开炼机进行杂质清除，洗净后将称量好的纯PVDF粉末100g以多次少量的方式倒入开炼机的两轮间，期间不停用铲子进行搅拌，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，放凉装袋、贴标签。其余五组以相同步骤操作进行。图2-3开炼机温度设置图2-4开炼过程图2-5开炼后PVDF/BN复合材料步骤3：对成膜的PVDF利用压片机进行背板的层压用压片机对混炼成膜后的PVDF进行热压片处理。将压片机的温度设为180C左右，等待温度升到所设温度的同

15、时，利用电子天平分别称量不同含量BN的PVDF各8-9g左右，用如图2-6图所示模具进行热压。按一层耐高温PET膜一模具（模具中均匀放入称量好的样品）-PET膜的放置进行热压，并加压到IoMPa左右，关闭加热阀，等待冷却后取出。得到84mmX84mm的样品，如图2-8所示。图2-8热压成型的PVDF/BN复合材料背板膜将开炼机和热压机温度设置为65C,用同样的模具和步骤制作制备6块EVABN40%复合黏结膜材料，并压制为0.3mm的膜。2.2 特性测试2.2.1热学特性导热率测试采用DR1.TH型导热率测试仪来测定试样的导热系数，该仪器组成包括：一个热流测试探头、试样厚度测定系统、压力测定系统、电动增压系统、数据测量与控制系统、冷却水恒温水槽；采用微机控制，并根据温度差进行热流量计算，其仪器可实现自动加压、自动测厚和全自动控制实验装置。步骤1：对成膜的PvDF利用压片机进行层压：用压片机对混炼成膜后的PVDF进行热压片处理。将压片机的温度设为180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含量BN的PVDF各8-9g左右，用如图1-3图所示模具进行热压。按一