蔣亮 崔賽 楊超 宋增祿

[摘 要]伴隨著人類(lèi)對(duì)清潔能源的需求不斷提升，太陽(yáng)能發(fā)電越來(lái)越受到人們的重視。目前市場(chǎng)上主流的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，主要是以硅基太陽(yáng)能電池板為中間媒介，將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)負(fù)載的工作。硅基太陽(yáng)能電池板主要是由玻璃、電池片、背板、EVA、接線(xiàn)盒、鋁框等部分構(gòu)成，各部件的運(yùn)行可靠性能及價(jià)格成本，將直接影響太陽(yáng)能電池板的使用壽命及銷(xiāo)售價(jià)格，進(jìn)而影響整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]太陽(yáng)能電池板;發(fā)電

[中圖分類(lèi)號(hào)]F416.61 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

硅基太陽(yáng)能電池板是目前主流的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，其擁有發(fā)展歷程長(zhǎng)、制造成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)。硅基太陽(yáng)能電池板主要由電池片、玻璃、背板、EVA（Ethylenevinyl acetate）、鋁框、接線(xiàn)盒等部分構(gòu)成，如何選擇價(jià)格成本低，運(yùn)行可靠性高的部件，已成為各電池廠(chǎng)家的主要研究課題。太陽(yáng)能電池板在室外使用過(guò)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(jì)人員需要從多方面考慮設(shè)計(jì)方案的可行性和能量輸出的最大化。

1 硅基太陽(yáng)能電池板結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)流程

硅基太陽(yáng)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(xiàn)盒等部分構(gòu)成，詳見(jiàn)圖1。

硅基太陽(yáng)能電池板的主要生產(chǎn)流程如下：

2 硅基太陽(yáng)能電池板主要構(gòu)件

2.1 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(zhǎng)硅棒，多晶主要采用鑄錠法生長(zhǎng)硅錠，因生長(zhǎng)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(biāo)項(xiàng)目中，會(huì)對(duì)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(shí)，多晶電池片反向電流≤1.5A，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(jì)算，多晶按照0.01%計(jì)算。目前主流廠(chǎng)家包括新日光、尚德、通威、茂迪、順風(fēng)、中電、晶科、晶澳、英利、樂(lè)葉等。

2.2 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(duì)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(chǎng)家包括泰岳、安彩、南玻、亞馬頓、鑫達(dá)、中航三鑫、信義、福萊特等。

2.3 EVA

EVA在整個(gè)太陽(yáng)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(qiáng)度≥60N/cm，與背板間的剝離強(qiáng)度≥40N/cm，透光率>91%，拉伸強(qiáng)度≥16Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率≥500%，縱向收縮率≤3%，橫向收縮率≤2%，吸水率<0.1%等。主流廠(chǎng)家主要包括海尤威、斯維克、SKC、福斯特、日本三井、3M等。

2.4 背板

背板材料作為與環(huán)境的接觸層，其黃變指數(shù)、開(kāi)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(lèi)型包括TPT、KPE、TPE、KPK、FPE、尼龍等，其中TPT和KPK是最常用的背板類(lèi)型。T指的是杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）材料，K指的是阿克瑪公司的偏聚氟乙烯（PVDF）材料，P是聚對(duì)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于室外環(huán)境中，但PVF材料的含氟量相對(duì)較少，且容易出現(xiàn)針孔，水汽阻隔能力相對(duì)較弱，故背板廠(chǎng)家往往通過(guò)增加PVF膜層厚度來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而造成TPT背板價(jià)格相對(duì)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(gè)F，耐候性?xún)?yōu)于PVF，但PVDF材料中添加了塑料成分，長(zhǎng)期使用是否存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，有待進(jìn)一步考究。目前主流廠(chǎng)家包括伊索、SFC、樂(lè)凱、中天、臺(tái)虹、東洋、賽伍等。

2.5 接線(xiàn)盒

目前硅基太陽(yáng)能電池板主要采用一體式全灌膠接線(xiàn)盒，防水防塵等級(jí)≥IP67。接線(xiàn)盒內(nèi)部一般會(huì)安裝3個(gè)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?fàn)顟B(tài)，但當(dāng)電池板受到遮擋等情況，此時(shí)電池片無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，還會(huì)因?yàn)殡娏鞯牧鬟^(guò)成為負(fù)載散熱，此時(shí)旁路二極管由反向截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài)，電流將會(huì)通過(guò)二極管流通，從而減少組件損壞風(fēng)險(xiǎn)。目前主流廠(chǎng)家包括：人和、快可、通靈、佳明、中環(huán)等。

2.6 鋁框

硅基太陽(yáng)能電池板一般采用陽(yáng)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(mǎn)足項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。常規(guī)的陽(yáng)極氧化鋁鋁框建議安裝在距離海岸線(xiàn)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。

3 硅基太陽(yáng)能電池板產(chǎn)品認(rèn)證

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

4 結(jié)語(yǔ)

硅基太陽(yáng)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(jìn)一步迎合市場(chǎng)需求，各電池廠(chǎng)家需要從生產(chǎn)成本、質(zhì)量把控等角度著手，制造出價(jià)格低廉，性能優(yōu)良的發(fā)電設(shè)備。

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