十年光伏路，一曲材料歌丨中节能勾宪芳：不忘初心 · 始终如一中节能双玻组件开发全景记录

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不忘初心始终如一

中节能双玻组件开发全景记录

作者：勾宪芳史振侠

一、缘起——胶膜的选择

2012年中节能太阳能科技有限公司规划在湖北、山东等地建设科技农业大棚。不同于传统的农业温室大棚，该科技大棚的棚顶采用光伏组件，棚下种植棚上发电，实现农光互补一体化，而光伏组件的选择至关重要。镇江公司作为集团公司下属唯一一家生产太阳能组件的公司承担起农业大棚用光伏组件的研究和开发。

当时镇江公司成立了项目组，集合了全公司的优势力量攻克大棚用光伏组件的研究。首先对比了透明塑料组件、轻质组件和双玻组件，最终选择了双玻组件。但是选择什么样的封装胶膜成为当时研究的重点和难点。一方面对市场中存在的EVA、POE和PVB进行实验室测试和生产应用比较，其中POE由于其生产技术不成熟，生产应用过程中工艺范围较窄，易出现气泡被排除； EVA在DH测试中组件边缘存在气泡和透水泛白，且落球冲击组件碎裂后失去支撑性能，且由于其粘结性能差，玻璃颗粒剥落被否决；而PVB DH测试后组件外观表现较好，且碎裂后组件依然有支撑性能，粘结性大，玻璃颗粒不脱落被另眼相看。另一方面，为深入了解待选的PVB而进行了详细的市场调研，发现PVB被广泛应用于建筑领域，且有80年的使用历史。为了深入了解PVB生产、应用状况，先后考察了多家PVB胶膜生产厂家、夹胶玻璃生产厂家和薄膜组件生产厂家，基本了解PVB的生产工艺、应用工艺、成品外观和性能，确定选择PVB作为镇江公司双玻组件生产用胶膜。而且《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》中要求，在幕墙、采光顶、遮阳、护栏等使用双玻光伏建筑组件，其夹胶层应为PVB。而光伏农业大棚应为建筑，因此更坚定了选择PVB作为镇江公司双玻组件封装胶膜的决心。

二、共存——实现量产

确定PVB作为封装胶膜后，如何实现PVB双玻组件量产成为主要的攻关对象。当时PVB主要应用于建筑和汽车玻璃中，很少应用于晶硅电池组件中。镇江公司从胶膜改进、设备选型、制程控制等三方面着手奋力实现双玻量产。

1. 胶膜方面：通过公司已有的检测手段结合与其他组件厂家共享数据，在胶膜厂家的支持配合下，反复测试胶膜的性能，最终确定了PVB胶膜检验标准，特别是规定了影响光伏组件功率输出和绝缘性能的透光率和体积电阻率的指标。

2. 设备选型方面：胶膜配方确定后，胶膜与设备和工艺的匹配成为下一个亟待解决的难题。由于PVB胶膜的特殊性，采用层压一步法工艺制作时间较长，生产效率较低。当时借鉴汽车玻璃的经验，引进了高压釜设备，分解制作过程，缩减制程时间。

3. 制程控制方面：组件生产中发现，裂片、边缘气泡、开口胶膜缺失是主要难题。为此，研发、技术、生产、设备等所有部门集思广益，从增加胶膜垫片并规定垫片尺寸、位置，到反复修正层压压力、层压前对玻璃开口进行密封，再到进高压釜前对组件边缘增加燕尾夹等措施，将合格率从不足80%提高到平均95%。同时，增加玻璃自动上料机、改进PVB修边工装、优化固化方式，产量由每班每条线200块提高到500块，成为首家批量生产PVB双玻的厂家。

公司在2012-2013年间PVB双玻销量超过40MW，销售收入2亿以上，先后在汉川、应城、乐平等地建成了多个农光互补的应用电站，产品广泛应用于光伏农业领域。同时为了适应差异化的需求，导入了彩色PVB，产品更具特色，使用范围更广。

三、巩固——技术突破

▶工艺的突破

随着光伏技术的进步和领跑者计划的深入推进，市场开始倾向于高性能高收益的产品，双玻组件凭借其独特优势愈发受市场青睐，主流的封装胶膜为EVA和POE，工艺为层压工艺。同时，据统计光伏组件价格由2007年的高于35元/W降低到2014年的不足5元/W。而PVB双玻组件由于PVB胶膜的特殊性，制作工艺时间依然较长，生产效率低下，成本偏高。该如何抉择？

镇江公司在更深入、全面、严苛的比较了市场常用胶膜的性能后（水汽透过、耐酸碱、落球冲击、盐雾、DH3000h、TC400等），最终秉承“以客户为中心，以价值创造者为本”的企业价值观，依然坚持使用高可靠性能的PVB作为双玻封装胶膜。这时，实现技术突破，降低成本迫在眉睫。为此镇江公司在长达3年的时间内对工艺进行不断研究和探索。借鉴、尝试、比较了不同的封装方式，通过实验验证和户外电站实证，从物理性能测试到可靠性验证再到特殊环境中的耐性进行了全方位的测试和验证，最终研发成功具有自主知识产权的、良品率最佳、产能最高、综合成本最低的在线连续性预压设备和工艺，生产效率大大提高。同时为配合该工艺，配套研究开发了自动修边设备、自动上下夹子设备，以及无缝连接预压设备和高压釜的流水线。

▶胶膜的改进

在1500V系统的推动下，胶膜绝缘性能需要大大提高。可是PVB胶膜组件在1500V系统下绝缘和湿漏电测试数值明显偏低。为了解决该问题，我们与厂家共同进行胶膜体积电阻率的提升，从添加剂的优化到工艺配方的改进，使体积电阻率得到较大的提升，满足光伏组件性能测试的需要。同时，随着双玻在地面电站中的应用，提高组件的转换效率，增加光的透过和反射成为研究的方向，为此在厂家的大力配合下，镇江公司研发人员和技术人员不断进行工艺调试和性能指标验证，逐步解决翻遍、挤压裂片、边角胶膜缺失等不良，实现瓷白高透双玻组件的量产，产品一次合格率最高99.3%，CTM值高于100%。该技术突破获得国家科学技术进步奖二等奖。

四、升华——持续创新

镇江公司始终朝着研发和制造更高效率、更可靠性能双玻组件的方向前进，不断创新，誓将成为领跑度电成本降低的光伏产品及一体化系统解决方案的提供者。未来，我们将结合最新的电池和组件技术，不断优化PVB双玻的设计，持续改进PVB胶膜的性能，匹配胶膜特性创新安装结构和方式，将更优的组件应用到更广的领域，共同促进光伏行业的良性发展，推动清洁能源的大力发展，护卫我们的绿水青山。

2018 聚合物征文投稿

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