背板是保护电池片的重要封装材料，其直接与户外环境接触。背板材料老化将使组件加速失效，最终导致太阳电池的稳定性与耐久性无法得到保障，因而背板材料需具备优异的绝缘性、水汽阻隔性和耐候性等优点。基于组件背板运输和安装成本等方面的考虑，组件组装厂将背板用柔软的聚合物材料替换原有玻璃背板，避免了玻璃背板易碎、坚硬、安装不便等问题发生，提供了一种安装容易、成本更低、持久有效的机械封装模式。光伏组件的使用寿命要求25年以上，背板材料质量能否满足光伏组件使用寿命要求是所有组件厂商所关心的问题，若背板质量不过关，将使太阳电池在普通气候环境下使用8-10年或特殊环境状况（高原、风沙、海岛、湿热等）下使用5-8年即出现脱层、龟裂、起泡、黄变等现象（图4），造成电池模块脱落、电池片滑移、电池有效输出功率下降等不良情况[5]，更为甚者有时电池组件会在较低电压、电流值下出现电打弧现象，引起背板和电池组件燃烧（图5），从而可能引发火灾并造成人员安全损害及财产损失，因此提升背板可靠性使之达到组件使用寿命年限已成为背板生产厂家的使命。
图4背板材料老化情况
图5背板及电池组件燃烧情况
背板的基本结构形式
理想的背板需要满足阻隔性、耐候性及绝缘性等要求，而单个材料一般很难同时具有上述多种性能，因此太阳能光伏组件背板一般都是由多种材料复合组成，利用不同材料性能的优势互补来满足背板的各种性能要求，复合背板结构形式通常为"三明治"层状结构。各个背板厂家根据工艺、材料质量和成本的不同，背板材料种类和复合层数可能有所不同，一般具有三层（图6），外层对应空气面，主要提供良好的抗环境侵蚀能力及保护中间层，中间层具有良好的绝缘、阻隔性能，内层对应受光EVA面，所以应承担耐紫外侵蚀同时需满足与EVA具有良好的粘接性能。
图6太阳能光伏组件背板"三明治"层状结构示意图
（1）背板外层材料的现状及发展
外层是背板中直接与外部环境接触的材料，对材料质量、性能要求非常严格，很多公司生产的背板如拜尔公司的聚碳酸酯类背板材料、庞巴迪动力公司的热塑性橡胶背板材料、美国BIOSOLAR公司以蓖麻子为原料的生物材料背板、多层改性PET复合而成的背板（日本凸版（TOPPAN）、意大利康维明、美国MADICO）及ISOVOLTIC的聚酰胺（PA）背板材料仍还存在很多如水透值大、不耐紫外等问题，主要原因是背板外层材料的耐侯性不佳，导致背板的整体性能下降。
众所周知，含氟材料具有特有的物理化学惰性，使其成为背板外层的首选材料[6]，所以现有市场主要选以含氟聚合物材料（氟膜或氟碳涂料）作为外层，非氟聚合物材料由于没有强的分子结合键，其分子结构稳定性相对含氟聚合物差，抵御环境侵蚀能力弱，因此非氟背板会导致光伏组件使用寿命缩短，有鉴于此非氟背板已逐渐被市场所淘汰。图7给出了近几年全球背板市场消费变化趋势，2008年以前含氟背板占市场主导地位，后来由于含氟背板技术门槛和成本相对较高的原因，很多组件厂商开始寻找低成本的非氟背板进行替代，在2009年到2012年间非氟背板的市场消费份额出现上涨的趋势，但非氟背板在应用过程中很多缺陷暴露出来，如非氟背板由于不能长期耐紫外，组件背板在使用几年之内就出现发黄、脆化等老化不良现象（如图8），严重影响组件的长期发电效能，因而组件厂商开始重新思考，理性回归选择含氟背板作为组件背板材料，2013年后非氟背板市场占有份额快速下降，含氟背板市场占有份额逐渐增大，2014年含氟背板消费市场占有率已达到90%以上[7]。
图7全球含氟与不含氟太阳电池背板份额变化趋势
图8 2014年走访中国西部电站过程中背板出现的黄变情况
（2）背板含氟材料耐候性的基本原理
含氟材料之所以具有许多独特的优良性能，在于含氟材料中含有C-F键，在已知的所有元素中氟元素的电负性最强、极化率最低，原子半径仅次于氢。当氟原子取代C-H键上的H，形成的C-F键极短，C-F键的键能非常强，高达485.6KJ/mol（C-H键能为413KJ/mol,C-C键能为347KJ/mol），紫外线具有较短的波长和较高的能量，对材料特别是高分子材料具有很强的破坏性，对于户外使用的聚合物，当其吸收了一个能量大于其化学键键能的光子时，便可以造成断键，从而使化合物遭到破坏。太阳光中紫外光波长为200-380nm，220nm光子的能量为544KJ/mol，而通常只有小于220nm的光子才能离解C-F键，而在太阳光中小于220nm的光子总数占比不到5%，且这些短波紫外线在照入地球过程中基本完全被地球臭氧层吸收，能达到地球表面的极少，地球表面的太阳光几乎对含氟聚合物没有任何影响。同时，F的电负性大，F原子上带有较多的负电荷，相邻F原子相互排斥，含氟烃链上的氟原子沿着锯齿状的C-C链作螺线型分布（图9），C-C主链四周被一系列带负电的F原子包围，形成高度立体屏蔽，保护了C-C键的稳定，因此氟元素的引入，使含氟聚合物化学性质极其稳定，有机化合物中所含的氟原子越多，含氟聚合物稳定性越高。加之含氟聚合物中氟化链的螺旋形棒状分子排列紧密、刚硬、表面平滑，使得含氟聚合物的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化学稳定性等各项性能参数均十分优异，可保障光伏组件长期户外使用的可靠性。
图9含氟烃链上的氟原子沿着锯齿状的C-C链作螺线型分布图
（3）背板含氟材料应用趋势及氟材料基本特性
传统复合型背板中含氟聚合物材料通常选择聚氟乙烯（PVF）膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为外层保护层，而聚四氟乙烯共聚物（PTFE）由于很难单独成膜，且四氟材料表面能极低，仅为18达因，很难与其他材料混合、粘结，需乙烯基醚1：1共聚成膜，形成改性PTFE氟膜，技术难度大，目前仅在兴起背板市场中选择较多，且一般应用在重防腐及极端条件下的自然环境。这三种材料耐候性能非常优异，通过比较其性能，共同特征为：（1）均为含氟或氟碳共聚物，聚合物结构都非常稳定，不会与应用环境中的污染物及强酸、强碱等腐蚀性强的溶剂等起反应；（2）不会受紫外线的激发而产生分子结构变化，日照不会加速聚合物链降解和材料老化；（3）不会因工作环境温度的反复循环变化而带来材料性能的变化，环境容许温度在-70℃到110℃之间，几乎能适应地球上所有地区的室外环境，因此是已知聚合物材料中最适合作为太阳能背板外层保护材料之一。
聚氟乙烯（PVF）是一类由乙烯分子中一个氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物，在氟聚合物家族中，PVF是最简单的代表，其组成中所含氟原子数最少，因此，与其他赴聚合物相比，其密度和生产成本最低，但依然拥有氟聚合物的良好综合性能。PVF分子只有一个电负性很大的氟原子，形成偶极子，从而熔点升高，热分解温度下降，致使两者接近，且熔融粘度较大，不易通过常规方法成膜，一般需引入100℃以上可以部分溶解PVF的溶剂作为潜溶剂帮助成膜，才能获得可用的致密性和力学性能，溶剂残留的控制是PVF膜应用性能提升的关键指标之一，受热和环境实验中，容易出现表面局部分层、分解或发粉等现象[8]。太阳能背板用PVF薄膜主要由美国杜邦公司生产，注册商标为Tedlar膜，最早应用于航空航天产品的内饰。
聚偏氟乙烯（PVDF）是一类由乙烯分子中两个同侧氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物，PVDF化学结构中以2个C-F化合键结合且同时有较强的氢键，这种具有短键性质的结构与氢原子形成稳定、牢固的结合，赋予其特殊的物理化学性能。PVDF薄膜除具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性和耐氧化等性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，密度是PVF材料的1.3-1.4倍，分子结构中多一个氟原子，其分子结构比PVF更致密、更耐候，水汽阻隔性能也更好，是目前含氟材料中产量位于第二的产品，受其结构限制，PVDF难以单独有使用价值的薄膜，需与一定比例的丙烯酸树脂（PMMA）共混成膜，平衡氟聚合物的综合性能和成膜机械性能等，但由于PMMA和PVDF的相容性问题，使PMMA在PVDF中存在微相分离，因而有时在极端恶劣气候环境下，PVDF薄膜会在PMMA的微相区域出现局部老化现象，导致PVDF膜整体性能下降。一般最佳比例为7：3（PVDF：PMMA），应用形式可以为氟涂料和氟膜等。太阳能背板用PVDF薄膜主要由法国阿科玛公司生产，采用三层共挤出工艺生产，注册商标为Kynar，最早以氟涂料形式应用于户外幕墙领域。
（4）背板中间层聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
PET是由精制对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）聚合而成，PET薄膜主要原材料为聚酯切片，PET切片经过双向拉伸加工后制成PET薄膜，PET薄膜具有很多优点，如其有很好的力学性能，其拉伸强度是PE薄膜的9倍，有较好的氧气、二氧化碳及水汽阻隔作用，使用温度范围宽（-60℃-120℃），电气绝缘性优良，是E级绝缘材料，无臭无味且耐油脂及一般化学溶剂腐蚀、市场供应量大、价格低等，是用于太阳能背板基膜的重要材料。PET材料在户外寿命一般为5-10年，显然不适合单独作为光伏组件背板，通过增加分子量、添加抗氧剂、抗水解剂、紫外吸收剂等方法改性增强PET综合性能，可以提高使用年限。
传统含氟结构背板中TPT、KPK、CPC、、TPF、KPF中的P指的就是PET，PET在背板中是基材，起到支撑、阻隔和耐电气绝缘等作用，但由于PET分子主链中含有大量的酯基，与水具有很好的亲和性，容易产生水增塑和结晶度提高，使材料变脆，冲击强度下降，韧性增加，同时长期水分侵蚀会导致分子主链断裂，分子量下降，PET材料机械性能破坏，在水、热共同作用下老化过程变化更快。此外，PET分子结构中化学键合能相对较低，不能有效抵抗太阳光中紫外光的照射，紫外辐照会使PET分子量、拉伸强度大幅度下降，结晶度提高，从而使材料脆化，从PET在65℃*65%相对湿度（RH）条件下用超强紫外（SUV）氙灯辐照60kWh，对其表面进行500倍金相显微镜拍摄照片（图10），从照片中可以看出紫外光的照射使PET表面出现了严重开裂现象。同样，PET本身具有较高的水汽透过率，一般在3-20g/m2.d范围之间，高的水汽会使组件中电池片的光电转化率衰减更快，通常作为光伏背板材料，水汽透过率最好在2g/m2.d以下，因此若仅用PET薄膜做背板材料将不能满足商用太阳电池组件25年的湿热、干热、紫外等环境考验与使用要求，因而需对PET进行一定程度的修饰即在PET薄膜基板表面复合或涂覆不同功能性聚合物材料从而赋予背板优异的保护功能。
图10PET加速UV60kWh老化后金相显微镜照片（×500）
（5）背板内层材料的选择及应用
有些厂商为节约成本或增加背板与热熔胶膜EVA间的粘结性，通常采用TPE和KPE复合型单面含氟背板替代TPT或KPK复合型双面含氟背板，其中背板内层材料E多为聚烯烃、聚乙烯（PE）或乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等非氟材料，由于背板作为对组件外部环境与太阳电池内部起保护作用的重要部件，背板材料外层与外部接触空气面以及背板内层与EVA结合的粘结面（光照面）都会受到老化，假若背板内层对应的光照面没有含氟材料，其不能经受长期紫外照射考验，背板中内层E层材料很容易发生分解、老化，从而影响背板整体保护功能，不能保证电池稳定运行，通过对KPE和TPE背板进行加速UV测试，金相显微镜同样显示背板内层E层有明显的微裂纹（图11）也证明了这点，由此可见单面含氟、背板内层不含氟的TPE或KPE结构类型背板并不适合作为太阳电池组件封装材料使用，因此市场上复合型或涂覆型背板还是以PET为基板、背板内、外层双面含氟的材料作为保护层为主，背板双面"非氟不用"已逐渐成为组件组装厂家挑选背板生产企业产品的一个重要判断指标。
图11KPE/TPE内层E层加速UV60kWh老化后金相显微镜照片（×500）
复合型背板和涂覆型背板的基本特征与制成工艺
背板的制成工艺技术主要有复合技术、涂覆技术、复涂技术和熔融共挤技术，按照背板制成工艺不同可分为复合型背板、涂覆型背板、复涂型背板和流延共挤型背板。目前，占据光伏背板市场仍主要是复合型背板和涂覆型背板，现将这两种主要类型背板的基本特征和制成工艺进行介绍。
（1）复合型背板的基本特征及制成工艺
复合型背板主要是将氟膜通过胶粘剂与PET基板进行粘结复合而成，由于胶粘剂与PET间并没有发生化学反应，背板氟膜层与PET层间接触界面清晰（图12），传统复膜复合生产工艺也较复杂（图13），工艺周期长、良品率低且能耗高。同时复合背板生产企业所用胶粘剂质量水平各有差异，适合氟膜与PET粘结的高品质胶粘剂多为国外少数厂商技术垄断，国内市场很难买到适合背板用的胶粘剂，进口成本大且价格高，从而导致国内背板生产企业只能选择一些普通的聚氨酯或丙烯酸类的胶粘剂，这些胶粘剂易水解老化，同时背板材料间复合工艺不一，组件在户外长期受湿热和温度等综合因素影响，背板中粘结层胶粘剂易发生水解进而导致氟膜与PET基板发生层间剥离。加之氟膜材料不含极性基团，与其他亲水基团结合困难，使得背板内层氟膜层与EVA的粘结性较低，需要对背板内层氟膜层进行化学或物理方法处理。业内主要采用电晕的处理方法，增加氟膜表面能，改善其浸润性[9]，经过处理的氟膜表面，可提高背板与EVA的粘结力，但缺点是氟膜表面的极性基团会随着时间、贮存条件的变化而衰退，影响背板与EVA的粘结力，因而在性能上很难满足光伏组件25年耐久性要求，难以满足电池组件长期运行对其可靠性要求。
图12复合型背板复合膜层间演示图和实例（胶粘层清晰可见）
图13复合型背板复合生产工艺路线简图
（2）涂覆型背板的基本特征及制成工艺
涂覆型背板是一类不使用胶粘剂且能将含氟碳涂料涂覆在PET基板上，通过对PET表面进行处理，PET表面一般需通过等离子体技术进行处理，等离子体技术可有效清除材料表面的小分子物质、脱氢、链段的断裂和交联、自由基活性基团产生融合及改变材料表面化学组成和形态结构修饰，但同时又不会改变材料本体性质特征[9]。经等离子体技术处理后的PET表面得到刻蚀活化，多种活性基团如羟基、氨基等引入材料表面，这些活性基团能与含氟涂层中反应性基团形成强的化学键合作用，直接参与了含氟碳涂层与PET层间的粘结固化过程。氟碳涂料经过几十年的迅猛发展，已在建筑、化学化工、电器电子、机械、航空、家庭用品等各个领域得到广泛应用，与丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等相较是综合性能最高的涂料之一，具备优良的疏水性、疏油性、低摩擦系数、优异的化学稳定性和良好耐候性。
众所周知，氟碳涂料中的氟树脂由于其化学惰性，很难溶于一般有机溶剂，从而使其加工处理变得困难，以前氟碳涂料合成技术主要由一些大型跨国企业所控制，如日本大金、法国阿科玛等，近年来我国科技工作者经过多年努力及技术攻关，也已具备合成氟碳涂料技术并实现了国产化。市场上供应的聚偏氟乙烯（PVDF）、氯化氟乙烯（CTFE）、聚四氟乙烯（PTFE）树脂为主体的氟碳涂料已广泛应用于大厦、铁路、管道、桥梁、通信设施等表面的防护上，并经受了30年以上的户外严酷自然环境考验，显示出优异的抗环境侵蚀能力，具有极佳的耐候性能，因此将氟碳涂料涂覆在太阳能背板上保障组件正常运行，其具有与含氟薄膜相同的保护作用功能。将含氟涂料涂覆到等离子体处理的PET基板两面，含氟涂层与PET层间由于没有胶粘剂进行粘结，含氟涂层中反应性基团与PET表面活性基团反应，加强了涂层与基板间的紧密结合，很好地实现了背板一体化（图14），从而避免了层间剥离问题出现，使涂覆背板产品具有良好耐候性、阻隔性及绝缘性能等优异性能。同时苏州中来股份公司对涂覆背板内层进行等离子体氟硅氧烷化处理，在氟材料表面接枝上一单分子极化层，克服了氟材料表面能低、粘接性弱的缺点，大大强化了背板与EVA间的结合力[11]。另外，由于涂覆型背板制成工艺简单，参照涂覆型背板基本生产技术路线（图15），与复合背板相比，整个生产过程步骤减少，连续化生产性强，所以涂覆背板成本较低。相比之下，国内复合型背板制造企业在主要原材料和核心技术方面不具备成本和质量的优势，造成产品整体的核心竞争力和利润空间被挤压，盈利空间窄，所以复合型背板在与涂覆型背板的竞争中逐渐处于劣势。对涂覆型背板企业来说，深入研究、开发具有自主知识产权和综合性能优异的涂覆型背板是参与国际竞争的重要途径，也是今后一段时间的主要发展方向和趋势，而适合涂覆工艺的含氟材料、涂料配方和高效工艺将是提升背板可靠性的重点。
图14涂覆型一体化背板演示图
图15涂覆型背板生产工艺路线简图
涂覆型背板和复合型背板的可靠性比较分析
涂覆型背板与复合型背板可靠性相比，对于组件厂商选择时会存在很多误区，特别是对涂覆型背板不了解的组件厂商更是如此，轻易认为复合型背板可靠性更好，其实一个背板质量或品质好与坏，主要是通过背板主要性能参数指标来决定其产品可靠性。目前，在背板市场上，专业人士或非专业人士可能存在的误区具体有以下几个方面：
误区之一：涂覆型背板的水透值比复合型背板的水透值大。背板的水透值主要是由PET基板材质和厚度决定的，PET基板越厚的背板水透值也越低，与背板的类型没有直接关系，这些可通过表1中的数据得到证明，表1中显示PET与PVF、PVDF和PE材料相比，PET的水透值最小，比较序号1-3中不同厚度PET水透值，发现PET越厚，水透值越小，当PET（AP350）厚度为363μm时，水透值降低到1.37g/m2od，对比序号11-15不同类型背板，水透值都在2.00g/m2od以下，达到国标中背板水透值的要求（≤2.00g/m2od），涂覆型背板FFC-JW30的水透值为1.87g/m2od，但表中涂覆型背板厚度与复合型背板相比低很多，若提高涂覆型背板PET基板的厚度或选择序号1-2中PET作为涂覆背板基板，则可大大降低背板的水透值。
表1不同材料水透测试数据（MOCON水透仪红外法）
误区之二：涂覆型背板比复合型背板更不耐落砂。有些光伏电站安装在风沙较大的沙漠地区，如我国新疆塔克拉玛干沙漠等地区[12]，光伏组件及组件背板材料等需经受常年风砂的冲击，年均输砂量在数吨，甚至在沙漠中心地区年均输砂量达到数十吨，况且，风沙的启动机制尚不十分清楚，对背板的微冲击是很复杂[13]。在如此恶劣的环境下，对背板性能是否有影响，特别是对涂覆型背板的影响是很多行业人士所关心的问题。针对此问题，相关机构根据含氟涂层耐磨性测试标准GB/T23988-2009模拟了户外风沙对背板空气面冲击变化影响且以背板空气面破坏为实验终点（图16）。该测试与国际上公认的测试电气相关产品的电气特性的IEC标准有相似之处[14],即用一定粒径和形状的沙粒通过重力自由落体的方式下落到待测样品表面，对之产生微冲击，从而评价样品磨损情况和产品电性能之间的关系。耐磨实验通过对不同背板生产企业的背板产品进行耐磨性考察，从表2所列测试数据显示耐磨性与背板外层材料的厚度及材质直接相关，背板外层为含氟膜或涂氟层的耐磨性好且氟层厚度越大需沙量相对更多，且从表2中发现涂覆型背板FFC-JW30的用砂量（148L）还大于同样厚度复合型背板KPK（≤130L），这表明背板的耐磨性与涂覆还是复合并没有直接关系，与背板类型无关。同时背板材料品质、硬度、柔韧性等对背板耐磨性也有一定影响。
图16落砂耐磨仪器结构及试验示意图
表2不同背板耐磨性测试数据
误区之三：只要背板表面有含氟层就可起到保护PET的作用。背板的应用户外环境非常复杂，从湿热、高温、风干等不同环境均分布着光伏组件，因而背板需要应对光、热、水、氧、化学品及风砂等因素影响，背板中含氟层很好地起到这些保护功能。由于成本上的考虑，有些背板生产厂家的背板含氟层做得越来越薄，其实这是不对的。有关实验给出了含氟涂层与厚度的关系曲线（图17），结果显示背板中含氟涂层厚度越小，紫外透过率越高，PET破坏也越早、越严重，进一步从图18的1-3μm薄的含氟涂层背板在经过剥离强度测试和UV老化测试金相照片图（图a、图b和图c）中可以看出，图18中的图b和图c分别出现了含氟涂层从PET表面剥离及涂层消失、PET开裂现象，主要都是由于含氟层太薄的原因，因此背板只有含氟涂层或氟膜具有一定厚度才具有保护PET的作用，背板含氟层太薄对PET基板的保护作用较弱，对组件稳定运行具有潜在损害，通常含氟层应大于10μm以上才可具有足够保护功能。
图17含氟涂层紫外透过率与氟层厚度关系曲线图
图181-3μm含氟涂层初期（a）、剥离强度测试后（b）、UV测试后（c）金相照片图
误区之四：所有氟膜或涂氟材料均可提供组件25年以上的保护。光伏业界普遍认为，光伏背板的保护作用主要是由背板最外层性能决定的，通常氟材料具有优异耐候性能，为增强其耐紫外性能，大多氟材料中会加入TiO2来提高阻隔阳光中紫外线辐照对材料的影响，加之氟膜和氟涂料的品质受氟原料质量、配方、工艺等多种因素限制，因此各个厂家制备的含氟材料质量也差异非常大，并非所有含氟材料都具有25年以上的耐候性，所以背板厂家只有经过产品质量测试和实际应用认证才可去判断氟材料的质量并进行慎重选择。
误区之五：涂覆型背板表面涂层易剥落。无论涂覆型背板还是复合型背板，最易剥落的部分主要是层间的接触界面，通常，氟膜或涂层与PET基材的粘结牢固度主要取决于配方和加工工艺，不同的配方和加工工艺所对应的背板层间粘合力相差较大。中来涂覆型背板由于特殊的等离子表面处理技术使涂层与PET基材间有化学键合作用，与PET一体化程度高，粘结更牢固，通过采用沸水实验、HAST（PCT）实验、冷热冲击实验来进行测试（图19），显示更优的层间粘合性能。
误区之六：非氟背板或单面含氟背板成本低于双面含氟背板。从材料的单一市场价格比较而言，氟材料的制造成本比PE、EVA等材料成本要高，但若从光伏系统长期收益和度电成本来看，非氟背板或单面含氟背板的使用年限都低于10年，后续功率衰减非常严重，若加上组件后面15年的发电收益，双面含氟背板具有明显的成本优势。
背板材料可靠性测定技术方法
背板材料可靠性测定对背板材料设计和筛选非常重要。目前背板测试已形成国际电工委员会标准（IECTC82讨论稿）、国标GB/T31034-2014、中国质量认证中心关于《光伏组件封装用背板技术规范》CQC3308-2013、行标草稿版等系列标准，行业认可的测试主要包括对背板绝缘性、耐候性、阻隔性等方面的可靠性测试，背板测试技术对背板质量好坏具有反馈作用，可引导、改进背板相关研发及生产技术[15-16]。市场上，组件组装生产厂商主要关注层间附着力、与EVA粘接强度、击穿电压强度、局部放电电压、水蒸汽透过率、耐沸水性、耐湿热老化性、耐UV、湿冻、热循环、耐酸、耐碱及耐盐雾等27个测试项目及其组合测试序列[17]。大家普遍认为，背板测试项目已包括对背板各方面性能的测试，但背板测试关键性指标（KPI）能否满足组件长期发电，能否满足光伏组件25年使用需求，背板行业仍还有争论，这就迫切需要建立KPI测试和组件寿命之间的关联，通过数理模型的形式进行量化推理，这需要背板产家（背板设计制造）、组件厂（组件封装测试）和下游电站（实际数据采集、跟踪）的紧密合作。
背板材料可靠性及其差异化选择
众所周知，中国地缘辽阔，东、西部气候和环境差异较大，不同区域应用背板受气候和环境的影响也不同。背板材料的选择需充分考虑地区沙尘、湿度、光照、温度和盐雾等不同自然环境因素影响，受成本、市场和技术等多种因素限制，单一背板很难满足上述所有环境应用条件，因而针对不同应用区域气候条件，差异化选择背板对保护组件稳定运行及可靠性可能更加合理。如沙漠地区地面温度最高可达60-80°C,昼夜温差可达50°C，紫外光辐照量大，25年辐照量可达275kwh/m2，风沙大且干燥，因而背板需更好的散热性、耐紫外光辐照性、耐风沙磨损性和耐温差性，通用标准背板耐紫外辐照量150kwh/m2测试就不满足沙漠地区要求，在背板选择中应加大沙漠地区应用背板的耐紫外及相关测试；热带潮湿地区如东南沿海区域应用，夏季温这是度较高、全年降雨充分、湿度大、盐雾侵蚀概率高，这时背板应要求更低的水汽透过率、更好的耐水解性和耐盐雾性能，在背板选择中应加大背板材料的阻隔性能、耐湿热性能和耐盐雾能力的测试；高寒地区气候年平均气温低、冬季漫长、最低温度可达-50°C，降雪量大，这时背板应要求更好的耐湿冻性能和机械支撑性能，在背板选择时应加大这方面性能的测试。另外，根据背板用途的不同，更多的功能型背板推向市场，高耐候型背板主要应用于高紫外线地区如中国西部沙漠、高原等辐射量较大区域；高阻隔型背板在水面电站或潮湿海洋地区如东南沿海地区；高透光型背板应用在农业生产区域，增加农作物吸收太阳光（图20）；彩色背板主要应用在对环境协调性要求严格的分布式光伏电站；高散热型背板主要应用于家庭屋顶，防止背板受热引起组件热斑问题；CTM（电池转化组件）增益型背板和电性能增益型背板主要应用在对提高组件效率的电站领域，主要原理是通过提高光的利用效率和降低组件发热量实现增益，具体背板设计原理是利用背板对应EVA面形成微棱镜结构（图21），增加光线的全反射效率，同时照射在电池片缝隙上的光线也绝大多数全反射至电池片上，实现提高CTM值和发电功率，如在屋顶采用增益型背板（图22），可使CTM增大，降低组件NOCT（太阳电池标称工作温度）值2-3℃，组件功率提高1-2%。
总之，背板的选择应更应注重差异化原则，如屋顶组件易出现热斑问题，严重时引起火灾，这时需提供阻燃性优异的背板；为提高系统压力，需要耐高压背板（dc>1500v），这时需选择耐局部放电性能优异的背板；为提高光伏组件输出功率，这时需选择内层具有高反射率的增益型背板。今后为满足不同自然环境下组件发电稳定运行的需要，不同区域、不同终端对背板性能需求差异性大，显然目前组件厂家以成本导向型选择背板已不能完全满足市场需求，功能型、差异化选择背板应成为未来发展趋势，这也是背板可靠性和组件稳定运行的必要保证。
结束语
随着我国太阳能产业的持续高速发展，光伏组件背板技术也在不断进步，未来的背板将从单一保护功能向发电效率增益、阻燃、装饰等多功能方向发展，为差异化组件提供多种选择，甚至可望为组件需求实现"私人定制"。由于我国是光伏组件大国，背板材料及相关技术发展也将逐渐聚集在中国，从现有背板可靠性和实践经验来看，以PET为基材的双面含氟背板作为太阳电池保护和支撑的重要材料仍将是主流并被持续使用，因而背板材料发展将更多集中于氟材料阻燃、阻隔、耐候及与其它材料的相容性等综合性能提高上，另外优化或创新背板的氟碳涂覆工艺和背板复合工艺，得到含氟材料和非氟基材完美整合、无缺陷的一体化多功能性背板将是对背板业界的一个挑战。背板材料可靠性测试技术的不断创新、推广和标准化也会提高我国在光伏行业的话语权，这些都需要全行业人员共同努力，以早日实现我国光伏产业技术强国梦想。
