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光伏組件作為光伏系統(tǒng)中核心組成部件,其質(zhì)量的優(yōu)劣將嚴(yán)重影響到光伏系統(tǒng)的發(fā)電量和壽命。只有原材料選擇正確,原材料匹配最佳,封裝技術(shù)良好,才能使晶硅電池片安全穩(wěn)定,保證光伏組件良好的長(zhǎng)期發(fā)電性能。
本文主要從玻璃、EVA、背板、邊框四種關(guān)鍵原材料入手,對(duì)其選材、特點(diǎn)、作用、工藝、檢測(cè)、發(fā)展趨勢(shì)幾方面進(jìn)行闡述,以其對(duì)光伏組件的技術(shù)研究提供一定的參考。
01玻璃
玻璃位于光伏組件正面的最外層,在戶外環(huán)境下,直接接受陽光照射,并隔離水氣、雜質(zhì)等。一般的光伏組件使用的玻璃為鍍膜鋼化玻璃。鋼化玻璃是將玻璃加熱到接近融化的溫度,一般在600℃-650℃時(shí)處于粘性流動(dòng)狀態(tài),保溫一定時(shí)間,然后經(jīng)過快速冷卻即淬火,使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生很大的張應(yīng)力,尤其是玻璃表面。張應(yīng)力存在于玻璃內(nèi)部,當(dāng)玻璃破碎時(shí),能使玻璃保持一體而不會(huì)碎裂,通常鋼化玻璃很難被外力正面擊碎,而由于張應(yīng)力的原理,使得鋼化玻璃在接觸尖銳物理撞擊或者磕碰邊角時(shí)很容易碎裂。這在生產(chǎn)和使用過程中要尤其注意。
1.1鋼化玻璃的優(yōu)點(diǎn)
鋼化玻璃的強(qiáng)度比普通玻璃高,抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃8倍左右,抗彎的強(qiáng)度是普通玻璃的4倍左右;安全性能很好,即使破碎也無尖銳的小碎片,很大的降低了造成人身傷害的風(fēng)險(xiǎn);耐急冷急熱的性質(zhì)有所提高,可承受上百攝氏度的溫差變化,這對(duì)防止因?yàn)楦邿嵋鸬恼延泻芎玫男Ч?/p>
1.2鋼化玻璃的缺點(diǎn)
不能再進(jìn)行切割和加工。鋼化在生產(chǎn)前就需要對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需要的形狀,再進(jìn)行鋼化處理。這就造成一旦鋼化玻璃成型就很難再加工,因此鋼化玻璃對(duì)生產(chǎn)合格率的要求很高,否則將極大的增加這一重要原材料的生產(chǎn)成本,進(jìn)而影響組件的售價(jià)。
鋼化玻璃在溫差變化大時(shí)會(huì)自爆,同時(shí)由于外界環(huán)境的因素,鋼化玻璃自身存在一定的自爆概率。自爆由兩種基本類型,一種是“蝴蝶斑”式自爆,即沿碎裂紋路找到碎裂中心處有類似蝴蝶翅膀一樣的結(jié)構(gòu);另一種就是結(jié)石自爆,形成內(nèi)部向外爆裂開來的圓孔裝中心結(jié)構(gòu)。給予以上兩點(diǎn)外觀特征,就可以判定鋼化玻璃是自爆還是外力引起的。
1.3玻璃鍍膜
玻璃鍍膜的增透原理為光在從一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)時(shí),只要密度不同,就會(huì)產(chǎn)生折射和反射。光從折射率較小的物質(zhì)入射到折射率較大的物質(zhì)表面時(shí),反射光發(fā)生方向變化?;诖丝梢栽黾庸饩€的透射率。鋼化玻璃的鍍膜工藝有浸泡法、噴涂法、蝕刻法、輥涂法等。
1.4光伏玻璃的檢測(cè)
光伏玻璃的檢測(cè)內(nèi)容包括外觀、尺寸、彎曲度等一般性能;太陽光直接透射比、含鐵量等光學(xué)性能;抗沖擊性能、內(nèi)應(yīng)力、耐熱性能等安全性能。光伏組件的玻璃發(fā)展趨勢(shì)是超薄玻璃,具備重量更輕,厚度可選、透光率略微上升的優(yōu)勢(shì),但存在波形度變大、鋼化顆粒數(shù)不達(dá)標(biāo)的難題。高增透玻璃,具備透光率更高的優(yōu)勢(shì)。雙絨面玻璃,具備透光率更高,美觀的優(yōu)勢(shì)。
02背板
光伏組件背板的結(jié)構(gòu)由基材的兩面加功能層組成。光伏組件背板通過自身優(yōu)良的物理性能、耐老化性能、隔絕空氣和水分的性能,絕緣性能使組件成為一個(gè)有較好物理機(jī)械強(qiáng)度的整體并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間不受外界有害因素影響。從而對(duì)太陽能電池組件提供保護(hù)和支撐。此外,由于加工工藝的要求,背板還要在層壓時(shí)與EVA牢固粘合,還要與粘結(jié)接線盒的硅膠牢固粘合,自身兩層EVA融化要徹底交融。
2.1背板不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)
1)兩面氟膜背板:絕緣性好,但與EVA粘結(jié)有好有壞,制造成本也畢竟高。使用Tedlar,粘結(jié)氟膜的粘合劑老化后,氟膜分層、起泡、鼓包、黃變等。
2)單面氟膜和PE背板:成本低、制造難度小、與EVA粘結(jié)力強(qiáng)。但是此種背板正面絕緣性能差,正面PET基材直接暴露在日光下,耐老化性能差,容易出現(xiàn)黃變等問題。
3)PET/PE背板:成本最低,與EVA粘結(jié)力強(qiáng),制造容易。但是此類背板不耐老化。
4)雙面氟涂層背板:成本較低,顏色較多,絕緣性也好,但與EVA粘結(jié)有好有壞,表面粘合性不穩(wěn)定。
2.2光伏背板檢測(cè)
光伏背板檢測(cè)內(nèi)容包括物理性能(拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、收縮率);絕緣阻隔性能(局部放電、擊穿電壓、水分透過率);耐候性能(紫外老化、濕熱老化);粘結(jié)性能(和背板的剝離強(qiáng)度);交聯(lián)度(EVA之間的粘接強(qiáng)度)。EVA雖然對(duì)PET基材和EVA膠膜粘合性好,但對(duì)PET保護(hù)差、抗紫外性能差。PE膜也會(huì)有同樣的問題。在電池組件中硅片的空隙中,紫外線通過EVA直接照在背板上,如果是PE或EVA下面直接PET,背板整體抗紫外老化的能力就會(huì)降低很多,進(jìn)而導(dǎo)致鼓包、變黃的問題,并最終導(dǎo)致光伏組件失效。背板發(fā)展趨勢(shì)向是具備高可靠性、輕量化、分布式光伏配套性能、價(jià)格更低化等特點(diǎn)的方向發(fā)展。
03EVA
光伏電池封裝膠膜(EVA)是一種熱固性有粘性的膠膜,用于放在夾膠玻璃中間(EVA是Ethylene乙烯Vinyl乙烯基Acetate醋酸鹽的簡(jiǎn)稱)。
由于EVA膠膜在粘著力、耐久性、光學(xué)特性等方面具有的優(yōu)越性,使得它被越來越廣泛的應(yīng)用于電流組件以及各種光學(xué)產(chǎn)品。固化后的EVA能承受大氣變化且具有彈性,它將晶體硅片組“上蓋下墊”,將硅晶片組包封,并和上層保護(hù)材料玻璃,下層保護(hù)材料。
EVA是一種熱融膠粘劑,常溫下無粘性而具抗粘性,以便操作,經(jīng)過一定條件熱壓變發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化,此時(shí)幾乎完全透明。與玻璃粘合后能提高玻璃的透光率,起著增透的作用。
EVA檢測(cè)內(nèi)容:外觀檢驗(yàn)、厚度檢驗(yàn)、透光率檢驗(yàn)、交聯(lián)度檢驗(yàn)。其中,交聯(lián)度檢測(cè)數(shù)據(jù)將直接反映組件封裝的可靠性。
EVA發(fā)展趨勢(shì):國產(chǎn)化、低價(jià)、高增益性、多樣性等。
04邊框
光伏組件邊框能夠起到固定、密封太陽能電池組件、增強(qiáng)組件強(qiáng)度,延長(zhǎng)使用壽命,便于運(yùn)輸、安裝的作用。通常采用鋁材制造。呂邊框表面有抗氧化處理,工藝有陽極氧化、電泳、粉末噴涂、PVDF、噴砂等幾類。
邊框的檢測(cè)包括:抗拉強(qiáng)度、延展性、耐鹽霧腐蝕性、耐氨氣腐蝕性、彎曲度等。邊框未來發(fā)展的趨勢(shì)包括塑料邊框,具備更輕質(zhì)化的優(yōu)勢(shì)。異形邊框,具備個(gè)性化定制、適應(yīng)多種安裝條件的優(yōu)勢(shì)。
05組件質(zhì)量的把控
以上分析了組成光伏組件的重要原材料的相關(guān)內(nèi)容,那么對(duì)于整體組件在封裝成后,如何把控質(zhì)量與技術(shù)呢?這就會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題。目前,組件質(zhì)量的把控能力,主要通過樣品的測(cè)試結(jié)果來反映。
組件的發(fā)電量會(huì)根據(jù)接受的輻照度呈現(xiàn)不規(guī)則線性變化。通過低輻照度下電性能測(cè)試,可以有效了解產(chǎn)品是否適合在日照條件較差的地區(qū)使用。
由于組件老化、缺陷或者環(huán)境遮蔽會(huì)導(dǎo)致過熱現(xiàn)象。通過熱斑測(cè)試,可以確定組件耐熱斑熱效應(yīng)的能力。
在溫度較高地區(qū)容易出現(xiàn)由于接地條件差異和電勢(shì)差導(dǎo)致的性能衰減。通過PID電致衰減測(cè)試,可以研究組件及系統(tǒng)電勢(shì)對(duì)組件性能衰減的影響。
在保證零部件可靠性的同時(shí),組件的密封性能將直接影響封裝在組件的使用壽命。通過EVA剝離強(qiáng)度測(cè)量,定量測(cè)量組件封裝強(qiáng)度,可有效避免因封裝工藝的缺陷導(dǎo)致的損失。
無論封裝技術(shù)如何發(fā)展,都必須保證玻璃與EVA之間的剝離強(qiáng)度不能低于40N/CM。否則,組件的可靠性將成為最大的問題。
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