光伏組件封裝技術(shù)研究

霍月明

摘要：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期發(fā)電性能。

關(guān)鍵詞：玻璃；背板；EVA；邊框

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2015）18022401

本文主要從玻璃、EVA、背板、邊框四種關(guān)鍵原材料入手，對其選材、特點(diǎn)、作用、工藝、檢測、發(fā)展趨勢幾方面進(jìn)行闡述，以其對光伏組件的技術(shù)研究提供一定的參考。

1 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℃時處于粘性流動狀態(tài)，保溫一定時間，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，能使玻璃保持一體而不會碎裂，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會自爆，同時由于外界環(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，只要密度不同，就會產(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，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

光伏玻璃的檢測內(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，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。雙絨面玻璃，具備透光率更高，美觀的優(yōu)勢。

2 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有較好物理機(jī)械強(qiáng)度的整體并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)長時間不受外界有害因素影響。從而對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

光伏背板檢測內(nèi)容包括物理性能（拉伸強(qiáng)度、伸長率、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PET基材和EVA膠膜粘合性好，但對PET保護(hù)差、抗紫外性能差。PE膜也會有同樣的問題。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。

3 EVA

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)度檢測數(shù)據(jù)將直接反映組件封裝的可靠性。

EVA發(fā)展趨勢：國產(chǎn)化、低價(jià)、高增益性、多樣性等。

4 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)展的趨勢包括塑料邊框，具備更輕質(zhì)化的優(yōu)勢。異形邊框，具備個性化定制、適應(yīng)多種安裝條件的優(yōu)勢。

5 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，主要通過樣品的測試結(jié)果來反映。

組件的發(fā)電量會根據(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)境遮蔽會導(dǎo)致過熱現(xiàn)象。通過熱斑測試，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差導(dǎo)致的性能衰減。通過PID電致衰減測試，可以研究組件及系統(tǒng)電勢對組件性能衰減的影響。

在保證零部件可靠性的同時，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)度測量，定量測量組件封裝強(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。

6 結(jié)語

在以風(fēng)能、光伏等為代表的新能源大潮到來之際，研發(fā)優(yōu)質(zhì)光伏技術(shù)、控制產(chǎn)品質(zhì)量，在保證光伏發(fā)電量和使用壽命上，優(yōu)質(zhì)企業(yè)必將上升成為行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)者。屆時，“光伏號”列車才能真正駛上良性發(fā)展的正軌。

參考文獻(xiàn)

[1]王長貴，王斯成.太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]沈輝，曾祖勤.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]趙朝會.光伏發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，11（2）.

[4]閏士職，尹梅，李慶，等.太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究[J].技術(shù)前沿，2009，11（1）.