硅基太陽電池是目前光伏市場(chǎng)上最成熟的光伏器件,光伏鍍膜玻璃是其重要組成部分。
由于晶硅基光伏材料的禁帶寬度為1.11~1.13eV,吸收開端為1000~1100nm,因此,光伏鍍膜玻璃就必須在380~1100nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有足夠高的透過率,以保證更多太陽光被硅吸收。
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降低原片玻璃中的含鐵量,減少鐵離子對(duì)光的吸收;
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對(duì)蓋板玻璃進(jìn)行壓花處理,提高光線在玻璃和硅板之間的反射和散射路徑,增加硅板對(duì)光的吸收;
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對(duì)光伏玻璃進(jìn)行鍍膜,利用相消干涉原理,減少其對(duì)太陽光的反射,提高太陽光的利用率。
不同組成的鍍膜液、不同鍍膜工藝都會(huì)對(duì)成品光伏鍍膜玻璃的透過率產(chǎn)生很大影響。
在日常生產(chǎn)過程中,發(fā)現(xiàn)不同批次,使用相同鍍膜液生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃膜層表面有所不同。如我司某批次為A客戶生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃表面上有輕微印記,而同日為B客戶所做成品光伏鍍膜玻璃膜面完好,且發(fā)現(xiàn)A客戶批次的透過率略低于對(duì)照的B客戶批次。
對(duì)玻璃原片質(zhì)量、鍍膜工序和鋼化工序進(jìn)行逐一排查,對(duì)比鍍膜工藝的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄,各工藝參數(shù)均在正常范圍(鍍膜間空氣相對(duì)濕度40%~55%),不同產(chǎn)品批次鍍膜間空氣相對(duì)濕度如表1所示。
表1 不同產(chǎn)品批次鍍膜間空氣相對(duì)濕度

因此,認(rèn)為是鍍膜間空氣相對(duì)濕度直接影響到了成品光伏鍍膜玻璃的膜層表面形貌和透過率。
對(duì)于以上存在的問題,設(shè)計(jì)了在不同空氣相對(duì)濕度環(huán)境下進(jìn)行鍍膜實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。在同一條生產(chǎn)線,同一鍍膜間,控制其他鍍膜工藝不變,通過除濕機(jī)控制鍍膜間的空氣相對(duì)濕度,在相對(duì)濕度較高(50%~55%)的環(huán)境中和相對(duì)濕度較低(40%~45%)的環(huán)境中進(jìn)行鍍膜生產(chǎn)對(duì)比。
不同空氣相對(duì)濕度環(huán)境下生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃的透過率如圖1所示。

圖1 不同空氣相對(duì)濕度下成品光伏鍍膜玻璃的透過率曲線
由圖1可以看出,低濕度環(huán)境下得到的成品光伏鍍膜玻璃在450~950nm波長(zhǎng)的透過率要明顯高于高濕度下得到的成品光伏鍍膜玻璃的透過率,光譜波峰顯著,幾乎覆蓋了整個(gè)可見光區(qū)域,僅在近紅外段略低于高濕度下得到的成品光伏鍍膜玻璃的透過率。
這可能是高濕度下得到的成品光伏鍍膜玻璃的膜層表面較粗糙,對(duì)短波長(zhǎng)光產(chǎn)生顯著散射而降低了透過率,而近紅外段波長(zhǎng)較長(zhǎng),受到影響較小,造成長(zhǎng)波段透過率的提高。低濕度下得到的成品光伏鍍膜玻璃平均透過率為94.33%,也高于高濕度下得到的成品光伏鍍膜玻璃平均透過率。
在不同空氣相對(duì)濕度的環(huán)境下生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃的45°的掃描電鏡照片如圖2所示。

圖2 不同空氣相對(duì)濕度下成品光伏鍍膜玻璃的45°掃描電鏡照片
圖2(a)是高濕度下生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃45°掃描電鏡照片,可以看出減反射膜層厚度由約120nm的多孔SiO2組成,孔洞在膜層縱向分布均勻,膜層表面不規(guī)則的分布了若干50~100nm微孔。
圖2(b)是低濕度下生產(chǎn)的成品光伏鍍膜玻璃45°掃描電鏡照片,可以看出減反射膜層厚度由約120nm的多孔SiO2組成,孔洞在膜層縱向分布均勻,但膜層表面均勻且致密,未出現(xiàn)任何微孔。
圖2(c)是圖2(a)的截面圖,圖2(d)是圖2(b)的截面圖。
對(duì)比兩張掃描電鏡照片可以得出,高濕度環(huán)境得到的成品光伏鍍膜玻璃在微觀上存在不規(guī)則的微孔,宏觀上表現(xiàn)為輕微印記,不同濕度環(huán)境下得到的成品光伏鍍膜玻璃的電鏡照片結(jié)果也與其透過率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。
在較高空氣相對(duì)濕度的環(huán)境中,水蒸氣分壓較高,空氣中水分子就會(huì)吸附在鍍膜后的玻璃表面,有機(jī)溶劑(酒精、異丙醇等)的揮發(fā)、成膜過程留下50~100nm的微孔中,而且膜層SiO2和水分子的結(jié)合能力遠(yuǎn)高于其與有機(jī)溶劑的結(jié)合力,因此在進(jìn)入鋼化爐前,膜層表面的水分很難揮發(fā)。
在鋼化過程中,由于水分子的存在,膜層表面發(fā)生不均勻團(tuán)聚,部分微孔不能完全閉合,在最終的成品光伏鍍膜玻璃表面留下少量的微孔。因此,要制備較高透過率的光伏鍍膜玻璃,鍍膜間空氣相對(duì)濕度必須要作為一項(xiàng)重要的關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行控制,空氣相對(duì)濕度嚴(yán)格控制在40%~45%為宜。
來源:生產(chǎn)環(huán)境因素對(duì)光伏玻璃透過率的影響及控制
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