關(guān)于研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的探討

李鵬鵬　金寧寧　劉振波

摘 要：太陽能配件直接影響太陽能光伏組件的性能與使用壽命，同時(shí)也影響組件與系統(tǒng)安裝效率，對太陽能光伏行業(yè)的發(fā)展有著不可忽視的重要作用。太陽能發(fā)電與其它能源相比，發(fā)電的成本相對較高，只有在太陽能電池使用壽命相當(dāng)長的情況下，才能在成本上與其它能源進(jìn)行競爭。太陽能組件長年在戶外工作，直接暴露于空氣中，需耐嚴(yán)寒（-40℃）及酷暑（80℃），所以對太陽能各種配件性能要求較高，其性能好壞直接決定太陽能光伏組件和太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體的質(zhì)量。因此，如何通過技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)進(jìn)一步提高太陽能配件的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命非常關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏組件；高效自潔

1 研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的意義

我國已成為世界第一大太陽能光伏組件生產(chǎn)國，有關(guān)資料表明2009年世界太陽能光伏組件產(chǎn)量為93.4億瓦，我國的太陽能光伏組件的產(chǎn)量為35.9億瓦，占全球產(chǎn)量的49%，其中薄膜太陽能光伏組件產(chǎn)量占據(jù)了總量的18%。雖然我國的太陽能光伏組件的產(chǎn)量已占有優(yōu)勢地位，但主要占據(jù)的還是中低檔產(chǎn)品，高檔產(chǎn)品仍以國外為主，產(chǎn)品檔次的高低不僅取決于設(shè)施的配備上，更重要的是體現(xiàn)在性能上。

太陽能光伏組件最主要的性能之一是光電的轉(zhuǎn)化率。目前，我國太陽光伏組件制造企業(yè)也開始研制清潔長壽命太陽能光伏組件，但目前市場的各類太陽能組件都存在一些質(zhì)量問題或質(zhì)量隱患，如：EVA發(fā)黃、接線盒燒壞、組件脫層等。這是由于太陽能光伏組件一般都安裝在露天，雨水、露水等經(jīng)常會(huì)存積在邊框中，電池板單元長期受到雨水、露水的侵蝕，其密封性會(huì)受到影響，容易被腐蝕和損壞，從而影響到電池板的光電轉(zhuǎn)換效率及使用壽命。而且太陽能電池板的鋼化玻璃層表面難免會(huì)粘附上一層灰塵，即使在雨雪天氣，雨水的流動(dòng)也不易把灰塵帶走，從而使得太陽能電池板能接收到的有效光照強(qiáng)度大大降低，從而使得太陽能光伏組件所能產(chǎn)生的電能也隨之降低。并且由于邊框的安裝腔與邊框的向陽面之間相互隔絕，造成太陽能電池組件背面的熱量不能順暢散出，導(dǎo)致組件的溫度不斷升高，使光伏組件和光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率大大降低。這些問題的存在，使我國光伏企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步受到嚴(yán)重的約制。

2 研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的主要技術(shù)

太陽能光伏組件的制作是太陽能電池生產(chǎn)中關(guān)鍵步驟，好的組件不但可以使電池的壽命得到保證，而且還可以增強(qiáng)電池的抗擊強(qiáng)度。太陽能光伏組件包括：太陽能電池片、面板玻璃、EVA膠膜、背板材料TPT、鋁合金邊框、互連條及助焊劑、有機(jī)硅膠、接線盒及連接器。我們主要對面板玻璃、連接器、鋁合金邊框的制作技術(shù)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，從而有效地提高組件的使用壽命和光電轉(zhuǎn)化效率。其中，技術(shù)的特色和創(chuàng)新之處有：

2.1 面板玻璃鍍層技術(shù)：采用在鋼化玻璃層的表面設(shè)置有二氧化鈦復(fù)合物涂層，主要為納米級二氧化鈦和聚酰亞胺等組成，在雨雪天氣時(shí)，雨水的流動(dòng)能很容易地把積聚在二氧化鈦復(fù)合物層表面的灰塵帶走，從而使得太陽能電池板能最大限度地接收到有效光照強(qiáng)度，使得太陽能光伏組件所能產(chǎn)生的電能最大化，這樣不但能夠起到清潔面板增加鋼化玻璃層的透光率的作用，而且能減少鋼化玻璃層的反射率，從而進(jìn)一步提高太陽能光伏組件所能產(chǎn)生的電能。大大提高了組件的使用效率。

2.2 電池串間增設(shè)連接體技術(shù)：采用太陽能電池組件相鄰電池串的交界處設(shè)置連接體，使得在太陽能電池組件的生產(chǎn)過程中，在將層疊好的組件轉(zhuǎn)移和層壓過程中，電池串不容易出現(xiàn)移位，并且相鄰的電池串之間不會(huì)出現(xiàn)擠壓，從而不會(huì)造成組件報(bào)廢，減少了生產(chǎn)損失。

2.3 邊框改進(jìn)技術(shù)

2.3.1 采用在設(shè)置有電池板單元邊框的長邊框兩端設(shè)置漏水孔，存積在邊框中的雨水、露水會(huì)從漏水孔中流出，使電池板單元不會(huì)因?yàn)槭艿角治g而影響密封性，從而使電池板的光電轉(zhuǎn)換效率及使用壽命不會(huì)受到影響。

2.3.2 采用太陽能光伏組件邊框的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用來安裝太陽能電池組件的卡口，邊框的背陽面為安裝面，安裝面與卡口之間存在安裝腔，邊框的向陽面上設(shè)置有至少一個(gè)通氣孔，并與安裝腔相連通。在使用時(shí)，太陽能電池組件背面的熱量可以通過通氣孔順暢排出，不會(huì)引起太陽能電池組件溫度的不斷升高，從而保證其光電轉(zhuǎn)換效率。大大提高使用效率。

2.4 可以達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)

標(biāo)準(zhǔn)測試條件：AM1.5光強(qiáng)，1000W/m2，t=25℃；光電轉(zhuǎn)換效率：15%；電池板開路電壓：36.86V；電池板最佳工作電壓：17.5V；絕緣電阻：大于200兆歐；填充因子FF%：74.23%；使用壽命大于25年（使用25年效率大于原來效率的90%）。

3 結(jié)束語

高效自潔長壽命太陽能光伏組件新產(chǎn)品的成功開發(fā)，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的空白，技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。并可以實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，主要表現(xiàn)為推動(dòng)太陽能光伏組件技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，從而提高組件的光電轉(zhuǎn)化率，帶動(dòng)光伏行業(yè)的發(fā)展；增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭力，使企業(yè)在太陽能光伏組件的研發(fā)和創(chuàng)新能力上提高到更高水平；以最快的速度滿足客戶的需求。同時(shí)能為社會(huì)提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，減輕社會(huì)的就業(yè)壓力。

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作者簡介：李鵬鵬（1980，7-），碩士研究生，講師，河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，研究方向：能源工程。