光伏玻璃對(duì)組件轉(zhuǎn)換功率的影響

劉鵬程 馬素良 潘新征

(河南安彩高科股份有限公司，河南 安陽(yáng) 455000)

雖然光伏行業(yè)受當(dāng)前歐美金融危機(jī)的影響陷入低谷，但受世界能源緊缺和環(huán)境污染雙重壓力的影響，開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能成為了各國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)越來(lái)越受到廣泛的重視。但決定晶硅太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)化效能的因素為與光能轉(zhuǎn)換效率有關(guān)的各種變因中，最重要的決定因素為光伏電池組件中的晶硅技術(shù)，其次為保護(hù)光伏電池組件的光伏玻璃，由于晶硅無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間暴露于外界環(huán)境中，光伏玻璃是目前保護(hù)晶硅且自身透光率較高的最佳材料之一，因此光伏玻璃的光學(xué)特性是除晶硅技術(shù)外一大重要變因。太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率每增加1個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)電成本可降低7%左右。但二者相比較，保持和提高光伏玻璃的光學(xué)特性遠(yuǎn)比開(kāi)發(fā)更高轉(zhuǎn)換率的晶硅來(lái)的容易，成本低得多，所以開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出透光率更高的光伏玻璃，無(wú)論組件廠商還是在終端市場(chǎng)上的需求都是非常迫切的。

增加光伏玻璃的透光率的方法主要是兩個(gè)，其一是在玻璃表面壓花制作漫反射面(如當(dāng)前的光伏壓延玻璃)，但這種玻璃的透光率最高只能達(dá)到92%。其二是利用光的干涉原理在光伏壓延玻璃的表面增加一層增透膜，這樣玻璃的透光率最高能達(dá)到95%左右。

一 光伏壓延玻璃花型與透光率的關(guān)系

1.壓花與光學(xué)原理的關(guān)系

光伏壓延玻璃其壓花的目的是增加透光率，道理很簡(jiǎn)單，太陽(yáng)光照在一個(gè)平面上會(huì)有很多光被反射了，所以透到晶硅電池片上的就少了。但是如果把它弄成一口井樣的形狀，光的反射會(huì)大大的降低，從而提高透光率。

當(dāng)光線入射玻璃時(shí)，表現(xiàn)有反射、吸收和透射三種性質(zhì)。光線透過(guò)玻璃的性質(zhì)，稱(chēng)為“透射”，以透光率表示。光線被玻璃阻擋，按一定角度反射出來(lái)，稱(chēng)為“反射”，以反射率表示。光線通過(guò)玻璃后，一部分光能量被損失，稱(chēng)為“吸收”，以吸收率表示。三者之間的關(guān)系公式為:

根據(jù)上述公式可以看出如想提高透光率，就必須降低反射率和吸收率。

對(duì)于平面玻璃，在入射角不大于30度的情況下，反射率基本取決于折射率。

Rp=［n/cosi2－1/cosi1］/

［n/cosi2+1/cosi1］Rs=［ncosi2－cosi1］/

［ncosi2+cosi1］R=1/2［Rp+Rs］

上式可見(jiàn)，對(duì)于壓花玻璃，尤其是那種壓花深度較大的表面，因?yàn)槿肷涔馔渡涞綁夯娴娜肷浣歉鼽c(diǎn)變化極大，反射率不僅與折射率有關(guān)，更多的是與入射角有關(guān)，也就是與花型有關(guān)，即通常所說(shuō)的花型形狀、尺寸大小、傾斜角度等因素有關(guān)。

2.花型與透光率的關(guān)系

太陽(yáng)能超白玻璃的正面以不同程度的朦朧紋面(俗稱(chēng)絨面)處理減少光的反射，反面用特殊花型極大地增強(qiáng)了玻璃的太陽(yáng)斜角度滲透率，加上產(chǎn)品本體高透光率，使得太陽(yáng)能超白玻璃能在太陽(yáng)光長(zhǎng)期照射下確保優(yōu)質(zhì)的透光率和透能率，從而使太陽(yáng)能電池組件具有更高的光能轉(zhuǎn)換率。

目前常見(jiàn)的壓延玻璃有:正面為絨面反面為六邊形、四邊菱形、四邊形及正反雙絨面等幾種壓花類(lèi)型。通過(guò)以上幾種花型玻璃透過(guò)率的比較，可以看出六邊形要高于四邊形和四邊菱形。而雙絨面玻璃的透光率要比單絨面的高1－2個(gè)百分點(diǎn)，但受到成型工藝及壓延輥制作工藝的限制，目前雙絨面玻璃的生產(chǎn)、使用還沒(méi)有大范圍推出。

同時(shí)光伏玻璃受外部工作環(huán)境的影響，即長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，增透的效果會(huì)有所削弱;另外受光伏玻璃厚度、強(qiáng)度的影響，花型不可能凹下去很深(一般花型深度為20～30絲)，也就是說(shuō)花型深度與玻璃的透光率在一定范圍內(nèi)成正比關(guān)系，但此范圍有局限性。

二 光伏壓延玻璃的增透深加工

由于現(xiàn)有光伏壓延玻理的可見(jiàn)光透過(guò)率已經(jīng)達(dá)到92%左右，受生產(chǎn)工藝、成型花型等因素的影響，光伏玻璃的透光率提高的空間已經(jīng)不大。另外，由于光伏玻璃一般都是安裝在荒郊野外，工作環(huán)境惡劣，時(shí)間一長(zhǎng)，玻璃表面極易變臟，有的光伏玻璃可見(jiàn)光透過(guò)率甚至只有最初的70%，大大影響了發(fā)電效率，上述問(wèn)題，已成為制約太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。而利用光的干涉原理增加一層自潔增透膜的做法可使光伏玻璃的透光率增加2～3%，達(dá)到95%左右，完全滿(mǎn)足行業(yè)需求。

增透鍍膜主要由二氧化硅和特定的添加劑組成，多孔二氧化硅薄膜具有優(yōu)秀的透光率、減反射性能和高的熱阻成為理想的光伏玻璃鍍膜材料。同時(shí)兼具一定的憎水性，具備自清潔功能，可有效降低整體太陽(yáng)能光伏電池效能隨著使用時(shí)間的衰減速度，避免因表面污染引起的效能降低。進(jìn)而保持太陽(yáng)能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到增透增益效果。

光伏玻璃的增透深加工工藝主要有:提拉(浸涂)法、噴涂法、輥涂法、磁控濺射等。輥涂法生產(chǎn)自潔鍍膜光伏玻璃的原理是:通過(guò)輥筒涂膜機(jī)將自潔鍍膜液均勻涂布到光伏玻璃表面，經(jīng)表干、加熱固化后再進(jìn)入鋼化爐得到自潔鍍膜光伏玻璃。因輥涂法與噴涂法鍍膜工藝相比，產(chǎn)品表面膜層的均勻度大幅度提高;相比提拉法鍍膜工藝，生產(chǎn)效率也得到了極大的提高;同樣，因輥涂工藝相對(duì)于磁控濺射工藝成本又相對(duì)比較低，國(guó)內(nèi)大部分光伏玻璃生產(chǎn)廠家都介入或由別的研究路線中轉(zhuǎn)入到輥涂工藝制備自潔鍍膜光伏玻璃的研究中，隨著研究的深入，輥涂法生產(chǎn)的自潔鍍膜光伏玻璃已投入到市場(chǎng)中，并逐步得到客戶(hù)的認(rèn)可。

三 總結(jié)

通過(guò)上述對(duì)影響光伏玻璃增透率幾種因素的簡(jiǎn)單闡述，我們可以看出，在當(dāng)前的市場(chǎng)環(huán)境下，提高光伏玻璃自身的透光率要比提高晶硅電池片的技術(shù)來(lái)的快些。但最終太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的提高還有待晶硅技術(shù)的突破及新的光電轉(zhuǎn)換材料的發(fā)明。