伴隨著人類對清潔能源的需求不斷提升, 太陽能發(fā)電越來越受到人們的重視。目前市場上主流的太陽能發(fā)電設(shè)備, 主要是以硅基太陽能電池板為中間媒介, 將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能, 進而推動整個負載的工作。硅基太陽能電池板主要是由玻璃、電池片、背板、EVA、接線盒、鋁框等部分構(gòu)成, 各部件的運行可靠性能及價格成本, 將直接影響太陽能電池板的使用壽命及銷售價格, 進而影響整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

  硅基太陽能電池板是目前主流的太陽能發(fā)電設(shè)備, 其擁有發(fā)展歷程長、制造成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢。硅基太陽能電池板主要由電池片、玻璃、背板、EVA (Ethylenevinyl acetate) 、鋁框、接線盒等部分構(gòu)成, 如何選擇價格成本低, 運行可靠性高的部件, 已成為各電池廠家的主要研究課題。太陽能電池板在室外使用過程中, 受到地理環(huán)境、氣候環(huán)境的影響, 為此系統(tǒng)設(shè)計人員需要從多方面考慮設(shè)計方案的可行性和能量輸出的大化。

  硅基太陽能電池板結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)流程

  硅基太陽能電池板主要由鋁框、玻璃、高透EVA、電池片、高截止EVA、背板、接線盒等部分構(gòu)成, 詳見圖1。

  硅基太陽能電池板的主要生產(chǎn)流程如下:

  硅基太陽能電池板主要構(gòu)件

  電池片

  根據(jù)電池片制備工藝的不同, 主要分為單晶電池片和多晶電池片, 其中單晶主要采用提拉法生長硅棒, 多晶主要采用鑄錠法生長硅錠, 因生長方式不同, 致使兩種電池片的內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)、弱光響應(yīng)、轉(zhuǎn)換效率等不同。大型投標項目中, 會對電池片的基本屬性予以要求, 例如:多晶電池片填充因子≥75%, 單晶≥78%, 單片電池片加載14.5V反向電壓時, 多晶電池片反向電流≤1.5 A, 單晶≤1.2A等。以660系列電池板為例, 目前單晶電池板的主流功率為285W, 多晶為275W, 單晶封裝損耗一般按照2%-3%計算, 多晶按照0.01%計算。目前主流廠家包括新日光、尚德、通威、茂迪、順風(fēng)、中電、晶科、晶澳、英利、樂葉等。

  玻璃

  根據(jù)電池板使用環(huán)境的不同, 主要分為低鐵非鍍膜鋼化玻璃和鍍膜鋼化玻璃 (先鍍膜后鋼化的閉環(huán)式減反膜) , 減反膜可以有效地增加電池板對光的吸收, 但安裝在沙漠等沙塵顆粒較多的環(huán)境中, 建議采用非鍍膜玻璃, 以減少膜層損耗。目前主流的蓋板玻璃, 厚度3.2mm/4.0mm, 透光率>93.5%, 整體彎曲度≤2mm/m, 局部彎曲度 (波形度) ≤0.3mm/300mm, 主流廠家包括泰岳、安彩、南玻、亞馬頓、鑫達、中航三鑫、信義、福萊特等。

  EVA膜

  EVA在整個太陽能電池板中主要起膠黏劑的作用, 分為高透型EVA (玻璃面) 、高截止型EVA (背板面) , EVA的交聯(lián)度一般需控制在80%～90% (二甲苯萃取法) , EVA與玻璃間的剝離強度≥60N/cm, 與背板間的剝離強度≥40N/cm, 透光率>91%, 拉伸強度≥16Mpa, 斷裂伸長率≥500%, 縱向收縮率≤3%, 橫向收縮率≤2%, 吸水率

  背板

  背板材料作為與環(huán)境的接觸層, 其黃變指數(shù)、開裂情況、擊穿電壓、水汽阻隔能力等都將影響電池板的使用壽命。目前主流的背板類型包括TPT、KPE、TPE、KPK、FPE、尼龍等, 其中TPT和KPK是非常常用的背板類型。T的聚氟乙烯 (PVF) 材料, K的偏聚氟乙烯 (PVDF) 材料, P是聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 薄膜, 起支撐骨架作用。

  PVF材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐候性好等特點, 被廣泛應(yīng)用于室外環(huán)境中, 但PVF材料的含氟量相對較少, 且容易出現(xiàn)針孔, 水汽阻隔能力相對較弱, 故背板廠家往往通過增加PVF膜層厚度來保證產(chǎn)品質(zhì)量, 進而造成TPT背板價格相對較高。PVDF材料的密度是PVF材料的1.3～1.4倍, 分子結(jié)構(gòu)上多一個F, 耐候性優(yōu)于PVF, 但PVDF材料中添加了塑料成分, 長期使用是否存在開裂風(fēng)險, 有待進一步考究。目前主流廠家包括伊索、SFC、樂凱、中天、臺虹、東洋、賽伍等。

  接線盒

  目前硅基太陽能電池板主要采用一體式全灌膠接線盒, 防水防塵等級≥IP67。接線盒內(nèi)部一般會安裝3個旁路二極管, 二極管與組串之間是并聯(lián)關(guān)系, 電池板正常工作情況下, 二極管處于反向截止狀態(tài), 但當(dāng)電池板受到遮擋等情況, 此時電池片無 ** 常實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換, 還會因為電流的流過成為負載散熱, 此時旁路二極管由反向截止狀態(tài)變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài), 電流將會通過二極管流通, 從而減少組件損壞風(fēng)險。目前主流廠家包括:人和、快可、通靈、佳明、中環(huán)等。

  鋁框

  硅基太陽能電池板一般采用陽極氧化鋁鋁框, 氧化膜平均膜厚不低于15微米, 表面維氏硬度不低于8.0HW, 彎曲度≤0.3mm/300mm, 鋁邊框上帶有安裝孔、漏水孔、接地孔等, 以滿足項目現(xiàn)場結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。常規(guī)的陽極氧化鋁鋁框建議安裝在距離海岸線500米以外的區(qū)域, 而臨海區(qū)域建議使用鹽霧鋁框, 氧化膜平均膜厚不低于18微米, 以防止海水侵蝕鋁框, 降低電池板的使用壽命。

  硅基太陽能電池板產(chǎn)品認證

  目前針對常規(guī)的硅基太陽能電池板, 主要包括基礎(chǔ)性認證 (IEC61215、61730-1/-2, UL1703) , 鹽霧認證 (IEC61701) , 耐氨認證 (IEC62716) , PID (Potential Induced Degradation) 認證 (IEC62804) , 沙塵 (IEC60068) 等, 除了上述認證外, 部分國家地區(qū)還有自己的本土認證要求, 如日本市場的JET認證, 澳洲市場的CEC列名, 英國市場的MCS認證等。

  結(jié)語

  硅基太陽能電池板已經(jīng)成為傳統(tǒng)的火力、水利發(fā)電的潛在替代品, 為了進一步迎合市場需求, 各電池廠家需要從生產(chǎn)成本、質(zhì)量把控等角度著手, 制造出價格低廉, 性能優(yōu)良的發(fā)電設(shè)備。