【精选】光伏组件封装材料综述

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1、太阳库专注为您建光伏电站 http:/ http:/ c-Si 组件工艺太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 值大小受电池种类的影响非常大。例如,对于同一种封装材料,拥有均匀减反射膜和高蓝光光谱响应的高效太阳电池的 CTM 损失通常比低效电池高。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ c-Si 电池的光谱区间为 350-1200nm)能削弱到达电池表面光线强度的损失机制有几种,它们分别为(如图二所示):太阳库专注为您建光伏电站 http:/ ARC 层的电池,光耦合引起的光增益会更少。封装材料特性对封装材料的要求为了优化组件效率,对光伏组件封装的要求可以分为五个方面:发电量、电气安全、可靠性

2、、组件工艺和成本。封装材料的光吸收率应该尽量低并提供合适的折射率以减少界面反射太阳库专注为您建光伏电站 http:/ IEC61215 的标准类型批准测试,为了保证电气安全,漏电流必须足够低为了确保光伏组件可靠性,封装材料在 UV 辐射、高湿、温度循环、超低或超高环境温度、机械负载以及对地电势差等特性上都至关重要。此外,封装材料必须与其它组件部件保持足够的粘附性,以保护电池和金属线不受外界环境影响。同时,组件生产商对材料成本、工艺成本和生产时间、保存期限和质保方面也非常重视评估封装材料的参数和方法根据上述要求,在选择光伏封装材料时必须考虑以下几个重要因素(见表一)。除了基本材料特性,例如玻璃转

3、变或熔融温度这种可以通过特性表征技术(差式扫描量热法 DSC 或动态机械分析法)测量的参数外,机械特性也同样至关重要,因为需要足够的缓冲效果以抵消机械冲撞和机械与热机械负载。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ http:/ 60 至 70 年代,聚二甲基硅氧烷(PDMS)主要用于第一代光伏组件的封装,之后被其它材料所代替,例如 EVA,并一直持续几十年。所有聚合物都是热塑性材料或人造橡胶;然而,后者必须在层压过程中发生交联反应,因此增加了生产周期和成本。受到降低光伏组件成本的压力驱使,新的封装材料纷纷被投入市场,但因为光伏制造商们必须保证其产品能够长期稳定使用,所以着重考虑影响可靠性的缺陷

4、是必不可少的。“受到降低光伏组件成本的压力驱使,新的封装材料纷纷被投入市场”光伏市场在近几年的增长带动了许多新兴 EVA 材料供应商的涌现。同时,非 EVA 材料供应商的数量在过去几年也出现了增长:9 家公司带着 23 种非 EVA 产品进入了该市场5。然而,虽然在用的不同聚合物数量非常多,但相比于光伏市场的总年度产量,该市场仍然是聚合物供应商有利可图的市场。因此化合物产品通常都是由小型公司生产的。图四显示了不同材料品种的产品数量。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 1)非交联热塑性材料或热塑性橡胶(TPE)材料,以及 2)橡胶材料;后者在聚合链之间形成共价键。而使用最广泛的封装材料 EV

5、A、双组分硅胶以及氨基甲酸乙酯(TPU)材料则需要经过交联反应,该反应可以在高温或 UV 辐射或化学反应(双组分系统)条件下完成。热塑性或 TPE 材料聚乙烯醇缩丁醛、TPSE 和离子交联聚合物以及改性聚烯烃(PO)在组件生产过程中熔化并且不会在聚合物分子链(交联)之间形成化学键。EVAEVA 共聚物是全球使用最广泛的光伏组件封装材料,并已经在光伏行业使用超过 20 年。长期以来,光伏 EVA 的耐用性这一受添加剂成分高度影响的特性,特别是在褪色(黄变)问题上6,7,已经得到了巨大改进。这种在第一代光伏电站中便广泛出现的黄变现象主要是由添加剂的光热衰退效应造成的,例如 UV 光线稳定剂、UV

6、吸收剂和抗氧化剂8,9。除了抗氧化剂分解之外,EVA 主要的衰退反应是脱乙酰、水解和光热分解6,这些反应会生成腐蚀性降解副产品,特别是醋酸,从而可能加速金属材料的腐蚀。最初,通过在高温或 UV 辐射的条件下使用交联添加剂可以将热塑性材料 EVA 转变成橡胶。交联反应不单对于组件生产时间是一个太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 是一种热塑性聚合物,在 80 年代初期就作为光伏组件封装材料使用。它是加工程度仅次于 EVA 的封装材料,且材料成本与EVA 相近。与其他封装材料相比,由于吸水率非常高导致 PVB 对水解反应非常敏感;因此必须结合低 WVTR 的背板使用2。为了提高材料的力学加工性能

7、并改变它们的相变温度10,需要在 PVB 层添加塑化剂10。相对于 EVA,其主要优势在于更好的 UV 稳定性和更高的玻璃粘合度。此外,PVB 的 UV 透明度与 EVA 相差无几,但层压工艺时间却比 EVA 少 50%11。早期 PVB 工艺由于在高压和高温下进行,所以必须使用热压器,但新的 PVB 成分允许使用标准层压工艺。PVB 在光伏行业的主要应用是光伏建筑一体化(BIPV)以及使用玻璃玻璃结构的薄膜技术。硅胶硅胶是一种无机有机聚合物,主要由硅、碳、氢和氧等元素组成。虽然非常有潜力成为光伏封装材料,但由于昂贵的价格和对太阳库专注为您建光伏电站 http:/ UV 射线的渗入。硅胶的其它优点还包括温度稳定范围(-100至 250)相当宽以及对 UV-可见光光谱保持高透明度。此外,其较低的杨氏模量和玻璃转变温度(见表二)还表明硅胶能有效缓冲机械应力。硅胶的折射率处于 1.38 至 1.58 之间,具体大小受硅含量影响。由于吸水率较低(小于 0.05%),硅胶封装不容易受雾气影响,使其非常适合于光学和光电器件12。热塑性硅橡胶(TPSE)太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 是一种较新的封装材料,该材料集成了优良的硅胶性能以及热塑加工性,但由于价格相对较高,该材料目前只用于特殊场合。TPSE 封装材料固化速度非常快且无需添加剂就可进行物理交

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