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1、- 2 -随着能源危机和环境污染的日益加剧，“环境友好型”的可再生能源已成为可持续发展的必然选择。可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热等，这些能源极大地减少了温室气体的排放，使获取能源的途径多样化，减少对石油市场的依赖。太阳能具有可再生和环保等方面的特点，这种优势让许多国家将太阳能作为重点发展的新能源产业。太阳能的利用主要有光热、光化学和光伏三种形式，其中光伏发电以其经济、安全可靠以及对环境友好的特性，在近几十年得到了飞速发展。据统计，在过去的15年间，太阳能的需求量以每年30%的数量增长，这势必会促进新材料的设计与研发和生产技术的改良与突破，这其中包括材料性能分析、产品质
2、量控制、成分/污染物测定、工艺优化等，耐驰热分析凭借最先进的技术，可满足最高标准的测试需求，且所提供的解决方案符合光伏行业各领域的研发及质量控制中的所有标准。晶硅材料STA-QMS 检测硅片上的有机污染物现代工业中，洁净度是硅片质量控制中一项非常重要的指标，微量污染物也会导致半导体器件的失效。通过热重/同步热分析仪与红外/质谱联用，对逸出气体产物进行检测，可以研究有机污染物的成分、分析污染来源。图中所示为STA 449 F1与质谱分析仪联用检测硅片样品的逸出气体。在大容积的Al2O3 坩埚（5ml）放入1.6g样品，空气气氛下以10K/min的速率从室温升温至800。在此过程中，由于有机物的挥
3、发，共产生两步微小的失重（0.002%和0.008%），QMS在400-700范围内检测到了质量数为15、51和78的碎片，推测该污染物很可能是甲苯。注：作为示例，此处并未列出所有检测结果。硅片的热物性能测试在太阳能行业，提高半导体材料的导热性能可以显著改善PV模块的效率，因此硅片的导热能力也是一项重要性能指标。图中为LFA457测试硅片导热性能的结果，在-100 -500范围内，样品的导热系数和热扩散系数都随温度升高而下降。比热测试采用DSC204 F1，标准偏差1%。应用篇：热分析在纤维领域的应用集锦热分析技术在光伏行业的应用编译：王荣，徐梁- 3 -PV薄膜材料对于CPU、GPU、LED
4、转换器，以及光伏逆变器这类电子设备，为了保证设备处于最佳的性能状态、延长使用寿命，需要及时、有效地将产生的热量散失，而界面填充材料的传热性能直接影响散热效果，常见的界面材料有导热脂、导热胶、橡胶垫圈以及相变材料。这些材料通常需要通过一定的机械力夹紧，以排出空气、使材料间接触良好。激光导热仪LFA通常用于测试界面材料的导热系数（W/m*k），通过特制的夹具，还可以测量一定夹紧压力下“三明治结构”界面材料的接触热阻和导热系数。从图中可以看出，夹紧力一定的情况下，接触热阻与夹层厚度呈线性关系，直线在y轴的截距（夹层厚度外推至0）代表接触热阻，直线斜率的倒数即为材料的表观热导率。还可以看出，压力为0p
5、si时，接触热阻较大，一旦施加较小的力夹紧，接触热阻就会下降，但对夹紧力的大小并不敏感。从表中还可以看出，导热系数随压力增大而增大，这可能是由于随压力增大，材料密度增大，导热填料的粒子与粒子之间接触变得紧密，导热性能增强。夹紧力（psi）0 5 10 20 40 80导热系数（W/m*K）1.98 2.15 2.28 2.49 2.53 2.57接触热阻（mm2 K/W）144 74.4 78.4 94.4 89.0 73.5薄膜电池基于半导体材料制成的薄膜电池，光电转换效率在各类电池中名列前茅。基于Cu（In，Ga）（S，Se）半导体制成的薄膜太阳能电池，具有最高的实验室转换效率。TG-DS
6、C（DTA）与质谱联用可以分析此类电池的物理-化学性能：熔点，挥发释出气体鉴定纯度测定异成分熔融温度利用STA-MS Skimmer检测CuGaSe2电池（按照化学计量比合成Cu、Ga和Se），450附近，通过跟踪230-245的质量数（Se同位素），检测到Se3的挥发，说明此部分Se未参与合成。碘的检出说明碘被用作合成的矿化剂。900以后再次检测到Se，是由于CuGaSe2在高温下发生了分解。从质量控制的角度，可以根据检测到的Se蒸气的温度和浓度，调节化学计量比，将Se的含量控制在合理范围内。粘合剂材料DSC和DMA都可以用于检测样品的固化、后固化过程，并进行交联反应动力学研究，DMA的优势
7、在于它的测量结果可以通过温度与频率的关系直接反映样品的粘弹性能。DMA测试EVA的玻璃化转变采用双悬臂模式，多频扫描测试EVA样品，可以看到明显的玻璃化转变，储能模量在-40左右急剧下降，损耗模量曲线上可以看到一个明显的峰。玻璃化转变温度与频率有关：频率越高，转变温度越高。玻璃化转变温度与频率的关系可以用于计算转变玻璃化转变的活化能，将1/T与对应的ln(f)作图，可以拟合- 4 -出一条直线，直线的斜率即为转变活化能。本示例中的活化能为328KJ/mol，在典型的玻璃化转变活化能范围之内。粘合剂/封装材料自由组件和太阳能电池不仅可以制成平板状态，还可以制成弯曲或不规则形状，这就需要用到变形灵
8、活且透明的封装材料，在潮湿或氧化性环境下也不会分解，能够保护内部的敏感材料。用不透水的粘合剂将防护层和电池片粘接在一起，粘合剂固化后，即可起到保护作用。除了开发新的粘合剂，特殊紫外固化封装的密封层也具有很好的防水效果，且寿命较长。图中为DEA231检测环氧树脂粘合剂在紫外光照射下的固化，样品约200mm厚，紫外光（强度55-60mW/cm2）照射17s时，样品离子粘度开始上升，固化开始，300s后，离子粘度曲线基本不再变化，固化完成。DSC对 EVA进行质量控制DSC通常用于对商用EVA产品进行质量控制：检测玻璃化转变温度、熔融过程及固化程度。通过这些参数，可以对比样品间的差异，还可研究交联反
9、应过程与温度或时间的关系。图中为DSC204 F1测试EVA薄膜样品，一次升温（蓝色曲线）过程中玻璃化转变在-28，之后在30-100间有两个熔融峰，这应该与样品在厚度方向上呈现多层分布的结构有关，120-170范围内的放热峰是样品的固化过程，需要注意的是，固化热焓仅为14.15J/g，远低于环氧树脂的固化热焓（通常在400-500J/g）。二次升温（红色曲线）过程中玻璃化转变与一次升温基本一致，熔融峰值出现在63，但峰的跨度很宽。一般来说，高分子材料结晶的晶片越厚，熔点越高。因此熔融主峰左侧出现宽的“肩峰”，说明经过一次升温的热处理后，晶型分布变宽，低厚度晶片增多。二次升温时没有出现放热峰，说明一次升温时样品已固化完全。
