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光​伏​组​件​玻​璃​研​究

2014-6-25 10:56| 发布者: echo| 查看: 1537| 评论: 0|来自: 网络来源

摘要: 技术的改善、产品生产规模的扩大、成本的降低,和政府的大力支持及各项补贴政策的实施,大大地促进了太阳能产业的成长,也促使企业投入大量人力和物力研究太阳能电池的新技术及应用。其中,技术上的研究主要集中在提 ...
       技术的改善、产品生产规模的扩大、成本的降低,和政府的大力支持及各项补贴政策的实施,大大地促进了太阳能产业的成长,也促使企业投入大量人力和物力研究太阳能电池的新技术及应用。其中,技术上的研究主要集中在提高太阳能电池的转换效率和延长使用寿命上,提高太阳能电池的转换效率则是重中之重。提高太阳能电池转换效率的主要途径首先通过不同的新工艺、新材料的应用提高太阳能电池本身的转换效率;其次是采用不同的透光材料,尽可能地提高对太阳能的吸收。为了提高透过率,目前企业普遍的做法是采用高透过率的超白玻璃,或者采用增透膜玻璃。另外一个研究方向则是产品应用,尤其是光伏建筑一体化的应用是目前大力发展的重心。而光伏建筑一体化所需要解决的主要是太阳能电池的组件性能、组件强度和安装方式等问题。其核心内容是如何在保证高转换率的前提下提高结构强度和延长使用寿命。
  现在市场上的太阳能电池为了尽可能提高能量的吸收,基本上都采用3mm厚的玻璃作为基底材料。非钢化的3mm玻璃强度非常低,因此3mm玻璃如需应用在太阳能电池的封装上,为了达到一定的强度要求,必须对玻璃进行钢化处理。如果是进行光伏建筑一体化的应用,则应对玻璃及组件的要求更加严格,对幕墙的结构强度、寿命和安装等均需进行充分评估及测试。
  现在普遍采用的太阳能电池的组装技术,是一个封装均采用先夹层,然后打热熔胶密封,再装框的过程。而夹层采用的材料则以EVA为主,而EVA胶片在建筑上的应用在实践过程中已经给出了否定的答案。因为现行的结构不仅需要框架起支撑作用,同时还需要在框架内打热熔胶对电池进行边部密封,这在很大程度上限制了太阳能电池在建筑上的应用。即使不考虑建筑所需的结构强度,以目前的热熔胶打胶方式,其打胶质量的好坏也直接影响到最终成品的寿命。
太阳能电池在安装后将接受来自大自然的考验:风压的变化、雨雪天气、温度的变化,某些情况下还需要经受冰雹、地震等极端恶劣天气的影响。许多太阳能电池企业在做好太阳能电池组件的同时,还需要将太阳能电池的框架进行非常精确的封装,以期解决日后使用时可能产生的各类问题。因此,很多太阳能电池封装企业提供的太阳能电池都将组框作为一个必要的工序。这从某种意义上也限制了太阳能玻璃在幕墙上的应用。
  太阳能电池的工艺局限
  由于玻璃有非常好的稳定性、抗老化性及耐紫外线性的特点,所以太阳能电池的封装透光部分目前大都用玻璃作为基材。鑫来成实业作为一家玻璃企业,在进行太阳能电池封装的研发时,充分考虑了玻璃及胶片在太阳能电池中的重要性。
  为了实现太阳能电池在建筑领域更加科学合理的应用,从玻璃本身出发,为了使其尽可能地吸收能量,太阳能电池尽量采用薄玻璃作为基材。目前太阳能电池均采用3mm钢化玻璃,而采用3mm钢化玻璃的主要原因是现有钢化工艺所能达到的极限(鑫来成实业除外),而目前绝大部分企业的钢化工艺均采用水平辊道式钢化。工艺本身的特色也决定了钢化后的玻璃存在两个无法解决的问题:一个是玻璃的辊道印(波纹),另一个则是玻璃的边部变形。众所周知,钢化工艺要求玻璃越薄,钢化急冷所需要的风压越高。3mm玻璃的钢化又是目前水平钢化炉所能做到的极限,无论是强对流炉还是连续炉,在钢化3mm玻璃时始终存在玻璃平整度及边部变形的问题,而平整度及边部变形对太阳能电池的封装又非常重要。
由于加热的温度均匀性及风栅冷却的均匀性等问题还存在明显的应力斑,对小于3mm厚度的玻璃,或者2mm的玻璃,目前的水平钢化炉均不能实现物理钢化。但对太阳能电池而言,降低玻璃厚度带来的好处则是显而易见的,以2mm玻璃与3mm玻璃相比,在380~1100nm有效能量吸收范围内的透过率高出2.5%左右。即使是超白玻璃,2mm的比3mm的透过率也有0.5%的提高。鑫来成实业针对超薄玻璃进行了大量的开发研究,最终生产出厚度为2mm,且有非常高强度和柔韧性的钢化玻璃。
  作为光伏建筑一体化的另外一个重要议题则是,太阳能电池目前采用的EVA胶片不适用于在建筑上安装及施工,如何将太阳能的夹层方式回归到传统的PVB胶片。虽然现在太阳能电池使用的EVA胶片均经过特殊的工艺进行了处理,其耐紫外线性能有明显的改善,但EVA胶片的强度及抗老化性始终得不到完好的解决,而采用PVB胶片做光伏建筑一体化的太阳能电池则采用传统的层压模式,即预热预压(加热抽真空)———高压釜的模式,而高压釜的压力和温度一般均在1.2MPa和140℃,此种操作容易造成电池片的断裂损毁。鑫来成实业针对太阳能电池的特性对此工艺也进行了相应改进。
  太阳能电池的封装还存在一个非常突出的矛盾就是边部的密封。现有的太阳能电池,无论是EVA还是PVB夹层,均无法实现太阳能电池的边部密封,其密封的模式均采用太阳能电池与框架之间的密封形式。因此在很多情况下,所谓的太阳能电池封装,其最终产品是带框的太阳能电池。这种封装模式在很大程度上也限制了光伏建筑一体化的发展。鑫来成实业则提供了一种全新的电池封装模式,为太阳能电池的应用开辟了一个新领域。
  鑫来成实业采用2mm钢化玻璃、PVB胶片及太阳能电池本身的边部热熔丁基胶密封,可有效提高太阳能电池的能量吸收率及寿命,实现光伏建筑一体化的应用。
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