在雙碳政策和光伏發(fā)電成本持續(xù)下降等因素推動(dòng)下,全球光伏組件產(chǎn)量和新增裝機(jī)量正在快速增長(zhǎng)。而有機(jī)硅膠作為光伏行業(yè)重要輔助材料之一，將迎來(lái)廣闊市場(chǎng)空間，而這也將為導(dǎo)熱粉體帶來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。

光伏逆變器的功能是將光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電通過(guò)電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)換為生活所需的交流電，是光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)最重要的核心部件之一。逆變器運(yùn)行時(shí)，電感器件發(fā)熱量大，且長(zhǎng)期處于高溫工作環(huán)境，若熱量得不到及時(shí)擴(kuò)散，會(huì)導(dǎo)致溫度升高，一旦超過(guò)額定使用溫度，電子器件性能發(fā)生衰減，運(yùn)行穩(wěn)定性差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)縮短電子器件的壽命。光伏逆變器電感器件，如何實(shí)現(xiàn)高效散熱呢？

根據(jù)SMM/國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，1GW光伏裝機(jī)量將消耗1200-1500噸有機(jī)硅膠，2022年全球光伏裝機(jī)量達(dá)250GW，對(duì)應(yīng)消耗約30-37.5萬(wàn)噸光伏膠，截止2022年國(guó)內(nèi)光伏膠企業(yè)產(chǎn)能17.08萬(wàn)噸，23年預(yù)計(jì)新增8萬(wàn)噸，2023年預(yù)計(jì)國(guó)際新增350GW光伏裝機(jī)量，預(yù)計(jì)將會(huì)為光伏硅膠帶來(lái)42-52.5萬(wàn)噸市場(chǎng)，前景廣闊。

光伏硅膠作用

光伏硅膠主要用于粘接、密封層壓好的玻璃光伏組件，粘接邊框與玻璃、接線盒與背板，逆變器等，起到密封和連接作用。根據(jù)使用位置的不同，硅膠可分為密封膠和灌封膠。密封膠使用在邊框卡槽內(nèi)和接線盒與背板底部，灌封膠一般用于接線盒、逆變器內(nèi)部，主要作用是保護(hù)內(nèi)部電路。

由于應(yīng)用環(huán)境的特殊性，光伏硅膠除了具有良好的電氣、機(jī)械、耐熱、耐腐蝕和耐候等性能外，還需具備一定的導(dǎo)熱能力。這是因?yàn)?，太?yáng)能光伏組件本身含有高密度封裝的電子元器件，外部又飽受太陽(yáng)照射升溫，組件內(nèi)部容易積聚大量的熱量，亟需解決電子組件的熱管理問(wèn)題和電氣老化可靠性問(wèn)題。常用導(dǎo)熱界面材料作為熱傳遞媒介為光伏組件實(shí)現(xiàn)高效的熱管理。例如，接線盒和逆變器盒等采用導(dǎo)熱灌封硅膠密封，利用其將內(nèi)部的芯片、開(kāi)關(guān)管（IGBT、MOSFET）、電感、變壓器等元件澆注成一個(gè)整體，既可保護(hù)內(nèi)部電子元件不受潮氣、灰塵等侵害，又可以為內(nèi)部電子實(shí)現(xiàn)良好的散熱。

光伏導(dǎo)熱灌封硅膠的制備

光伏導(dǎo)熱灌封硅膠主要由基礎(chǔ)聚合物、導(dǎo)熱粉體、交聯(lián)劑、催化劑、偶聯(lián)劑及固化促進(jìn)劑等組成。其中導(dǎo)熱粉體是光伏電子組件實(shí)現(xiàn)高效散熱的關(guān)鍵。

常用的導(dǎo)熱粉體有氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等，價(jià)格適宜，具有良好的絕緣性、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱率。然而，其與有機(jī)硅油相容性差，增稠嚴(yán)重，導(dǎo)致灌封硅膠粘度高、流動(dòng)性差，易出現(xiàn)板結(jié)、結(jié)塊等問(wèn)題，難以為光伏組件實(shí)現(xiàn)良好的密封以及高效的散熱。因此，需要對(duì)導(dǎo)熱粉體進(jìn)行特殊處理。

一般采用有機(jī)硅導(dǎo)熱灌封膠來(lái)提升傳熱效率，并要求導(dǎo)熱灌封膠具有高導(dǎo)熱、低粘度，長(zhǎng)期耐高溫變化小等特性，對(duì)其他電子器件無(wú)干擾。然而隨著導(dǎo)熱灌封膠的導(dǎo)熱系數(shù)不斷提高，灌封膠的粘度增大，流動(dòng)性差，使用時(shí)很容易出現(xiàn)氣泡，影響散熱效果。同時(shí)，高導(dǎo)熱灌封膠的儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好，短時(shí)間內(nèi)即會(huì)出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象，粉料板結(jié)嚴(yán)重，影響產(chǎn)品的正常使用，還會(huì)影響灌封膠的電絕緣性能。

導(dǎo)熱填料是賦予有機(jī)硅灌封膠導(dǎo)熱性能的主要材料。生產(chǎn)中常用的導(dǎo)熱粉體有氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等，價(jià)格適宜，具有較好的絕緣性、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱率。然而，想制備性能優(yōu)異的導(dǎo)熱灌封膠，并不是簡(jiǎn)單添加以上導(dǎo)熱填料就能實(shí)現(xiàn)，需要不同類型、不同粒徑、不同形貌的導(dǎo)熱填料進(jìn)行組合，必要時(shí)還需要對(duì)導(dǎo)熱粉體進(jìn)行表面改性。

審核編輯黃宇