光伏組件封裝材料綜述

1、光伏組件封裝材料綜述摘要摘要光伏市場(chǎng)在過去五到七年間的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了封裝材料市場(chǎng)的強(qiáng)勁爆發(fā)，并導(dǎo)致供應(yīng)鏈的暫時(shí)性短缺。與此同時(shí)，組件價(jià)格也出現(xiàn)顯著下降，給生產(chǎn)成本和光伏組件原料成本帶來(lái)巨大壓力，促使封裝材料市場(chǎng)朝著新型材料和創(chuàng)新供應(yīng)商轉(zhuǎn)變。由于封裝材料對(duì)組件效率、穩(wěn)定性和可靠性方面有著顯著的影響，加之上述市場(chǎng)壓力的推動(dòng)，對(duì)封裝技術(shù)和材料的選擇便成為了組件設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。本文對(duì)目前市場(chǎng)上的不同材料、光伏組件封裝材料的整體需求以及

2、這些材料與其它組件部件間的相互作用進(jìn)行了綜合介紹。前言前言光伏組件結(jié)構(gòu)光伏組件結(jié)構(gòu)晶體硅(cSi)光伏組件通常由太陽(yáng)能玻璃前蓋、聚合物封裝層、前后表面印刷有金屬電極的單晶或多晶硅電池、連接單個(gè)電池的焊帶以及聚合物(少數(shù)采用玻璃)背板組成。而薄膜光伏組件既可以通過在組件背面沉積半導(dǎo)體層的底襯工藝(substrateprocess)制造，也可以使用在組件前表面沉積半導(dǎo)體層的頂襯工藝(superstrateprocess)制造而成(如圖一中(

3、b)和(c)所示)。為了確保組件的力學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能電池吸收光譜范圍內(nèi)的高透光率，并保護(hù)電池和金屬電極不受外界環(huán)境侵蝕，必須在電池前表面使用太陽(yáng)能玻璃。對(duì)于柔性太陽(yáng)能電池技術(shù)，則選擇聚合物作為前板，這層結(jié)構(gòu)對(duì)材料阻擋特性要求非常高。背面材料同樣要確保力學(xué)穩(wěn)定性、電氣安全性，使電池和組件其它部件不受外界影響。生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝一套標(biāo)準(zhǔn)的組件生產(chǎn)工藝由以下幾個(gè)步驟組成：玻璃清洗和干燥；電池片串焊；組件層壓，包括十字接頭的焊接；固化；邊緣

4、密封和裝框；安裝接線盒；最后是功率測(cè)試。有三種工藝可以將電池矩陣固定在這些材料中。其中最常用的是真空層壓工藝，該工??①、③反射損失，發(fā)生于空氣組件前表面和前表面封裝材料界面；??②、④吸收損失，發(fā)生在玻璃內(nèi)部和封裝材料內(nèi)部；??⑤電池吸收；??⑥電池表面反射以及在玻璃空氣界面處的部分或全部再反射；??⑦背板材料的吸收；??⑧背板材料的反射，以及在玻璃空氣表面處的部分或全部再反射。封裝材料的折射率影響著玻璃封裝層界面以及硅減反射膜(AR

5、C)封裝層界面的反射損失。對(duì)于有陷光結(jié)構(gòu)和ARC層的電池，光耦合引起的光增益會(huì)更少。封裝材料特性封裝材料特性對(duì)封裝材料的要求對(duì)封裝材料的要求為了優(yōu)化組件效率，對(duì)光伏組件封裝的要求可以分為五個(gè)方面：發(fā)電量、電氣安全、可靠性、組件工藝和成本。??封裝材料的光吸收率應(yīng)該盡量低并提供合適的折射率以減少界面反射??高導(dǎo)熱性能以降低工作溫度并提高發(fā)電量??根據(jù)IEC61215的標(biāo)準(zhǔn)類型批準(zhǔn)測(cè)試，為了保證電氣安全，漏電流必須足夠低??為了確保光伏組件

6、可靠性，封裝材料在UV輻射、高濕、溫度循環(huán)、超低或超高環(huán)境溫度、機(jī)械負(fù)載以及對(duì)地電勢(shì)差等特性上都至關(guān)重要。此外，封裝材料必須與其它組件部件保持足夠的粘附性，以保護(hù)電池和金屬線不受外界環(huán)境影響。??同時(shí)，組件生產(chǎn)商對(duì)材料成本、工藝成本和生產(chǎn)時(shí)間、保存期限和質(zhì)保方面也非常重視評(píng)估封裝材料的參數(shù)和方法根據(jù)上述要求，在選擇光伏封裝材料時(shí)必須考慮以下幾個(gè)重要因素(見表一)。除了基本材料特性，例如玻璃轉(zhuǎn)變或熔融溫度這種可以通過特性表征技術(shù)(差式掃描