一種新型輕質(zhì)柔性光伏組件介紹

所謂輕質(zhì)柔性組件，是一種重量更輕、厚度更薄且柔韌性更佳的新型組件，可以直接黏貼于輕荷載和曲面屋頂上，不需要支架或者其他安裝系統(tǒng)。

柔性薄膜太陽電池組件內(nèi)部集連

研究內(nèi)容

晶體硅輕質(zhì)柔性組件的工藝難點(diǎn)主要在于前板柔性封裝材料的選用及生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，以滿足輕質(zhì)、柔性及低隱裂的需求。

目前替代玻璃制作輕質(zhì)柔性組件的前板封裝材料一般選用高分子含氟材料，之所以選用高分子含氟材料，是因?yàn)楣夥M件主要應(yīng)用在戶外，紫外線等對封裝膠膜及電池片有損害，需要使用材料加以保護(hù)。

由于氟元素的電負(fù)性最大，原子半徑很小且形成的C-F鍵短，鍵能大，F(xiàn)原子和全氟基團(tuán)對主鏈起保護(hù)作用，所以含氟高分子材料具有耐熱、耐高溫、抗紫外、耐磨等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以滿足光伏組件戶用應(yīng)用條件。

高分子材料的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

下文主要基于兩種封裝方案進(jìn)行分析與討論：一種是ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物），ETFE膜材的厚度通常在0.05~0.25mm，隨著厚度的增加undefined膜材將更硬更脆undefined難以加工，在制作輕質(zhì)柔性組件時(shí)，由于其厚度較薄，一般需要搭配玻纖復(fù)合材料作為襯底；一種是采用含氟透明前板，由強(qiáng)化PET芯材和含氟薄膜構(gòu)成，含氟薄膜一般選用PVDF薄膜。

根據(jù)圖3透光率測試結(jié)果，含氟透明前板的透光率為85.16%，ETFE+復(fù)合材料的透光率為80.09%。ETFE+復(fù)合材料的透光率相比含氟透明背板的透光率約5.07%。

由于輕質(zhì)柔性組件前板材料一般選用含氟高分子材料，其抗紫外性能相比常規(guī)組件用玻璃要低，所以其抗紫外性能是主要評價(jià)之一。采用溫度60℃，波長范圍為280~400nm，分別以UV30、60、90、120、150、180、210、240、270、300 kWh/m2的輻照量照射ETFE+復(fù)合材料及含氟透明前板，進(jìn)行以下對比測試分析。

經(jīng)測試（如圖5所示），ETFE+復(fù)合材料由于采用玻纖預(yù)浸布作為基底，強(qiáng)度較高，初始拉伸強(qiáng)度已達(dá)到500MPa，經(jīng)過300kWh/m2紫外老化測試后機(jī)械性能仍能保持在400 MPa以上。

含氟透明前板相比ETFE+復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度較低，初始拉伸強(qiáng)度為180 MPa，經(jīng)過300 kWh/m2紫外老化測試后拉伸強(qiáng)度為140MPa。

采用紅外測試法，在溫度(38±2)℃、濕度100%的條件下測試不同紫外劑量后的水汽透光率，水汽透過率兩種材料差異不明顯，測試數(shù)據(jù)接近，結(jié)果如圖6所示。

采用掃描電鏡對ETFE+復(fù)合材料、含氟透明前板兩種材料經(jīng)300kWh/m2老化后的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，結(jié)果如圖7所示。

經(jīng)觀察，含氟透明前板的斷面緊密平整，ETFE+復(fù)合材料的斷面出現(xiàn)分層，可能由于紫外老化后復(fù)合材料中的玻纖出現(xiàn)斷裂造成。

圖7 兩種封裝材料紫外老化后微觀結(jié)構(gòu)

分別采用ETFE+復(fù)合材料、含氟透明前板兩種封裝工藝制備2塊60片版型輕質(zhì)柔性組件，在輻照度1000W/m2、溫度25℃、AM1.5的測試條件下，使用功率測試儀測試功率數(shù)據(jù)，對比其表1功率數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，ETFE+復(fù)合材料封裝的組件相比含氟透明前板封裝的組件功率降低4.2W。

表1 兩種封裝方案組件功率對比

分別采用ETFE+復(fù)合材料、含氟透明前板兩種封裝工藝制備2塊輕質(zhì)柔性組件，按照400mm曲率半徑保持48h后測試，兩種材料均無新增缺陷，抗彎曲強(qiáng)度基本一致，測試結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖8 含氟透明前板EL圖

分別采用ETFE+復(fù)合材料、含氟透明前板制作2塊60片版型輕質(zhì)柔性組件進(jìn)行濕熱老化測試及紫外老化測試。

測試條件為溫度85℃、濕度85%，測試1000h。由圖11看出，經(jīng)測試ETFE+復(fù)合材料功率衰減為4.03%，含氟透明前板功率衰減為2.36%。ETFE+復(fù)合材料衰減

大主要原因?yàn)闈駸崂匣瘻y試后組件表面發(fā)黃，透光率降低，造成功率衰減大。

采用溫度60℃，波長范圍為280~400nm的紫外老化環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱，分別對兩種封裝方案制作的組件進(jìn)行輻照量120kWh/m2的測試，由圖12看出，經(jīng)測試ETFE+復(fù)合材料功率衰減為4.89%，含氟透明前板功率衰減為1.98%，ETFE+復(fù)合材料測試后出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

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