太阳电池组件Word文档下载推荐.docx

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环氧树脂的粘结力比较强，耐老化性能相对差，容易老化而变黄，因而会严重影响太阳电池的使用效果。

此外，使用过程中还会由于老化导致材料脆化，这与环氧树脂的低韧性以及在老化过程中的结构变化有关。

通过对环氧树脂进行各种改性可在一定程度上改善其耐老化性能。

封装材料要求具有较高的耐湿性和气密性。

环氧树脂是高分子材料，一般高分子材料分子间距离为50-200nm，大大超过水分子的体积。

水的渗透降低电池的使用寿命。

提高环氧树脂的疏水性是有效地提高其耐湿性的一项措施。

通过高温蒸煮试验可检测封装器件的耐湿可靠性{3}。

用环氧树脂封装太阳电池时，由于膨胀系数不同，会由于成型固化过程中的收缩和热收缩而产生内应力，造成强度下降、老化龟裂、封装开裂、空洞、剥离等各种缺陷。

对环氧树脂封装材料而言，热膨胀系数的影响占主导地位。

由于热膨胀系数不同所产生的热应力用下式表示：

σ＝κσ（αr-αs）EfdT

式中，σ为热应力，MPa；

κ为常数；

αr为树脂的热膨胀系数（℃）-1；

αs为硅片的热膨胀系数（℃）-1；

Ef为树脂的弯曲弹性模量，GPa。

降低这种内应力的方法有

（1）降低封装材料的玻璃化温度；

（2）降低封装材料的模量；

（3）降低封装材料的线膨胀系数。

为了达到降低内应力的目的，要求环氧树脂高纯度、高耐热性、低吸湿性、低粘度或低熔融粘度{4}。

通过添加改性可以降低材料体系的内应力{5}，采用增塑剂如聚壬二酸酐增韧环氧树脂可以降低体系内应力；

加入聚合物粒子如橡胶、硅胶形成所谓的“海岛结构{3、6}，就是在“硬”的环氧树脂的“海”中，引入“软”的聚合物的“岛”，形成一种使应力易于传递和耗散的结构，从而大大降低材料的内应力。

但是，要求添加的材料既与环氧树脂融合，又不影响封装后电池的透光性显得难度大。

环氧树脂封装太阳电池组件工艺简单、材料成本低廉，在小型组件封装上使用较多，早期太阳能草坪灯大都采用这种组件。

但由于环氧树脂抗热氧老化、紫外老化的性能相对较差，有被EVA层压封装取代的趋势。

3.2.2有机硅胶

有机硅产品是一类具有特殊结构的封装材料，兼具有无机材料和有机材料的许多特性，如耐高温、耐低温、耐老化、抗氧化、电绝缘、疏水性等。

有机硅（硅胶）是弹性体，在外力作用下能具有变形的能力，外力去除后又恢复原来的形状。

硅胶分为中性、酸性等，酸性硅胶因为会腐蚀硅片，所以一般使用中性硅胶。

硅胶对玻璃陶瓷等无机非金属材料的粘结牢固，对金属粘结力也很强，所以在安装行业中大量使用。

如用于安装铝合金玻璃门窗，还防雨。

利用有机硅的粘结性、附着力、透明，还可以用做表面封装、密封胶等。

有机硅材料是一种透明材料，文献报道透光率可以达到90％以上，是一种应用广泛的膜材料。

有机硅具有低温固化的特点，可方便表面镀膜等。

有机硅膜在热、空气、潮气等老化条件下，聚硅氧烷的侧基极易被氧化，从而发生大分子的侧链或有机自由基的耦合等副反应，使物理性能发生明显的变化，如Si-O键与空气中水反应使链断裂而老化。

也可解释为由于氧气和水的作用下，水解形成硅醇结构Si（OH）2，导致硅原子周围的化学环境发生变化{7}。

因此，封装太阳电池组件用的硅胶需要加入适宜的添加剂来提高其老化性能{8}。

3.2.3EVA胶膜

标准的太阳电池组件中一般要加入两层EVA胶膜，EVA胶膜在电池与玻璃、电池与TPT之间起粘接作用。

1．EVA胶膜简介

EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，EVA树脂与聚乙烯（PE）相比，由于分子链上引入了乙酸乙烯单体（VA），从而降低了结晶度，提高了透明性、柔韧性、耐冲击性，并改善了其热密封性{2}。

未经改性的EVA透明、柔软，有热熔粘接性、熔融温度低（小于80℃）、熔融流动性好。

这些特征符合太阳电池封装的要求，但其耐热性差，易延伸而弹性低，内聚强度低，易产生热收缩而致使太阳电池碎裂，使粘接脱层。

此外，太阳电池组件作为一种长期在户外使用的产品，EVA胶膜是否能经受户外的紫外光老化和热老化也是厂家和用户非常关心的问题。

未改性的EVA如长时间受紫外光和热的影响，易龟裂、变色、易从玻璃、TPT上脱落，从而大大地降低太阳电池的效率，缩短其使用寿命，最终增加了太阳电池的使用成本，不利于太阳电池的推广和应用。

因此，需要对EVA进行改性。

对EVA胶膜的改性主要从两方面进行。

一方面，在EVA胶膜的制备过程中，通过实验设计和选择，添加适宜的、能使聚合物稳定化的添加剂如紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、热稳定剂等，从而显著地效地改善EVA胶膜的耐天候老化性能；

另一方面，采用化学交联提高EVA胶膜的耐热性，并减小其热收缩性。

即在EVA胶膜的配方中添加有机过氧化物交联剂，当EVA胶膜加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发大分子间的反应，形成三维网状结构，致EVA胶层交联固化。

一般说来，当交联度（指EVA大分子经交联反应后达到不溶的凝胶固化的程度）大于60％时，EVA胶膜就能承受大气的变化，不再出现太大的热收缩，从而满足太阳电池封装的需要。

以EVA为原料，添加适宜的改性助剂等，经加热挤出成型而制得的EVA太阳能电池胶膜在常温时无粘性，便于裁切操作；

使用时，要按加热固化条件进行对太阳电池组件进行层压封装，冷却后即产生永久的粘合密封。

EVA太阳能胶膜目前已在太阳电池封装、电子电器元件封合、汽车装饰等方面获得了广泛的应用。

它具有环保、耐紫外光老化等优点，可取代环氧树脂封装。

2EVA太阳电池胶膜主要性能指标

一般说来，用于太阳电池封装的EVA胶膜必须满足以下的主要性能指标：

a固化条件：

快速型，加热至135℃恒温15－20分钟；

慢速型，加热至145℃恒温30－40分。

b厚度0.3～0.8mm；

宽度：

1100mm，800mm，600mm等多种规格。

c太阳电池封装用的EVA胶膜固化后的性能要求：

透光率大于90%；

交联度大于65%；

剥离强度（N/cm），玻璃/胶膜大于30；

TPT/胶膜大于15；

耐温性：

高温80℃、低温－40℃，尺寸稳定性较好；

具有较好的耐紫外光老化性能。

国内目前的大多数太阳电池封装用EVA胶膜虽然能达到上述的主要性能指标，但对其耐老化性能，特别是耐紫外光老化性能未做过系统、深入的研究。

与国外同类产品的主要差距就体现在耐老化性能方面。

针对这一现状，最近华南理工大学和中科院广州能源所合作，比较系统而深入地研究了对提高太阳电池组件寿命至关重要的封装材料EVA胶膜。

所研制的EVA胶膜除了能完全满足上述主要性能指标外，还具备了较优异的耐老化性能，特别是耐紫外光老化性能。

经过具有计量认定的检测部门的检测，所研制的EVA胶膜按照GB/T16422.3-1997标准进行了1000小时的老化试验。

具体的试验条件为：

I型UVA－340灯，辐照度0.68W/m2;

循环条件：

在黑标温度70︒C下辐照暴露8h;

然后在黑标温度50︒C下冷凝暴露4h。

在这样的条件下经1000小时老化后，所研制的EVA胶膜的黄色指数的变化大大低于目前国内市场上的EVA胶膜，比较接近国外进口的同类产品；

而价格则比进口EVA胶膜要低得多。

这一研究成果对提高太阳电池组件的使用寿命，降低其使用成本，促进太阳能这一可再生的清洁能源的推广应用和发展是非常有意义的。

3.2.4玻璃

标准太阳电池组件的盖板材料通常采用低铁钢化玻璃，其特点是：

透过率高、抗冲击能力强和使用寿命长。

这种太阳电池组件用的低铁玻璃，一般厚度为3.2mm，在晶体硅太阳电池响应的波长范围内（320～1100nm）透光率达90%以上，对于波长大于1200nm的红外有较高的反射率，同时能耐太阳紫外线的辐射。

利用紫外－可见光光谱仪测得普通玻璃的光谱透过率（图3－5）与太阳电池组件用的超白玻璃光谱透过率（图3－6）所示，普通玻璃在波段700～1100段透过率下降较快，明显低于超白玻璃的透过率。

图3－5普通玻璃的光谱透过率图3－6太阳电池组件用超白玻璃光谱透过率

由于普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射过大是降低太阳能利用率的主要原因之一。

为此，玻璃制造商们对降低玻璃中的铁含量、研制新的防反射涂层或减反射表面材料，以及如何增加玻璃强度和延长使用寿命这三方面十分重视。

目前，玻璃厂商已能熟练地对2～3毫米薄玻璃进行物理或化学钢化处理，不仅光透过率仍保持较高值，而且使玻璃的强度提高为普通平板玻璃的3～4倍。

薄玻璃经过钢化处理后，在太阳能利用中以薄代厚并达到相对降低玻璃铁含量，提高光透过率及减轻太阳电池组件的自重及成本，不仅切实可行，而且效果明显。

为了减少玻璃表面光反射率，玻璃制造商们通过物化处理方法，对玻璃表面进行一些减反射工艺处理，可制成“减反射玻璃”，其措施主要是在玻璃表面涂布一层薄膜层，可行之有效地减少玻璃的反射率。

此薄膜层又称之为减反射涂层。

这种在玻璃表面制备的减发射层，可采用真空沉积法、浸蚀法和高温烧结法等工艺得以实现。

据悉，玻璃制造商们选用浸蚀法工艺为多。

该工艺是指浸涂硅酸钠与化学处理相结合制备减反射玻璃，经济又简便，其工艺流程大致如下：

玻璃原片→洗涤→干燥→浸入硅酸钠溶液→提取玻璃→低温烘干（或自然风干）→二次化学处理→提取并烘干→检测（透光率、反射率及膜厚）→包装→出厂该工艺方法可使玻璃透光率比原先提高4%～5%；

如3毫米光透过率由原来80%提高到85%，折射率较高的超白玻璃（含铁量较低），光透过率可从原来86%提高到91%。

这种涂层与玻璃能够牢固地结合，经测试表明其耐磨性非常好。

除玻璃外，一些组件封装厂商也采用透明Tedlar、PMMA（俗称有机玻璃）板或PC（聚碳酸脂）板作为太阳电池组件的正面盖板材料。

PMMA板和PC板有透光性能好，材质轻优点，但耐温性差，表面易刮伤，在太阳电池组件封装方面应用受到一定限制，目前主要用于室内用或便携太阳电池组件的封装。

3.2.5背面材料

太阳电池组件背面材料，可有多种选择，主要取决于应用场所和用户需求。

用于太阳能庭院灯和玩具的小型太阳电池组件多用电路板、耐温塑料或玻璃钢板材，而大型太阳电池组件多用玻璃或Tedlar复合材料。

用玻璃可制成双面透光的太阳电池组件，适用于光伏幕墙或透光光伏屋顶。

用透明Tedlar由于重量轻，可适用于建造太阳能车、船之用。

用得最多的就是Tedlar复合薄膜如TPT（或TPE）。

Tedlar严格来说应为TedlarPVT（polyvinylfluoridefilm）薄膜，是一种具有高透过率的透明材料，也可根据需要制成蓝、黑等多种颜色。

它是美国杜邦公司独家生产的产品，同样具有许多熟知的碳氟聚合物的性质：

耐老化、耐腐蚀、不透气等，这些特点很符合封装太阳电池。

此外，它还具有优良的强度和防潮性能，可直接用作太阳电池组件或太阳能集热器的封装材料。

为了保持太阳电池组件有更长的使用寿命，如25年甚至更长，一些专业厂家将Tedlar与聚酯、铝膜或铁膜等合成夹层结构，即有以下形式：

Tedlar/polyester/Tedlar;

Tedlar/aluminum/Tedlar;

Tedlar/iron/Tedlar.

一般复合薄膜所用的Tedlar厚度为38µ

m，聚酯为75µ

m，铝膜和铁膜