1、钢化玻璃
钢化玻璃是光伏电池组件的一个重要组成部分,它的作用是保护光伏电池,提供透光性,并能够承受较大的昼夜温差和恶劣天气条件。钢化玻璃需要具备高透光率(一般要求91%以上)和超白钢化处理等特点。
电池组件采用的面板玻璃是低铁超白绒面或光面钢化玻璃。一般厚度为3.2mm和4mm,建材型电池组件有时要用到5~10mm厚度的钢化玻璃。无论厚薄都要求透光率在91%以上,光谱响应的波长范围为320~1100nm,对大于1200nm的红外光有较高的反射率。
低铁超白就是说这种玻璃的含铁量比普通玻璃要低,含铁量(三氧化二铁)≤150ppm,从而增加了玻璃的透光率。同时从玻璃边缘看,这种玻璃也比普通玻璃白,普通玻璃从边缘看是偏绿色的。
绒面的意思就是说这种玻璃为了减少阳光的反射,在其表面通过物理和化学方法进行减反射处理,使玻璃表面成了绒毛状,从而增加了光线的入射量。有些厂家还利用溶胶凝胶纳米材料和精密涂布技术(如磁控喷溅法、双面浸泡法等技术),在玻璃表面涂布一层含纳米材料的薄膜,这种镀膜玻璃不仅可以显著增加面板玻璃的透光率(2%以上),还可以显著减少光线反射,而且还有自洁功能,可以减少雨水、灰尘等对电池板表面的污染,保持清洁,减少光衰,并提高发电率1.5%~3%。
钢化处理是为了增加玻璃的强度,抵御风沙冰雹的冲击,起到长期保护太阳电池的作用。面板玻璃的钢化处理,是通过水平钢化炉将玻璃加热到700℃左右,利用冷风将其快速均匀冷却,使其表面形成均匀的压应力,而内部则形成张应力,有效提高了玻璃的抗弯和抗冲击性能。对面板玻璃进行钢化处理后,玻璃的强度比普通玻璃可提高4~5倍。
2、EVA(乙烯与醋酸乙烯酯共聚物)
EVA是一种热熔胶粘剂,用于粘结固定钢化玻璃和光伏电池片。它不仅提供了粘接强度,还增强了光伏组件的透光性。然而,暴露在空气中的EVA容易老化发黄,这会影响组件的透光率和发电质量。因此,在封装时对EVA的技术要求非常高。
VA胶膜具有表面平整、厚度均匀、透明度高、柔性好,热熔粘接性、熔融流动性好,常温下不粘连、易切割、价格较廉等优点。EVA胶膜内含交联剂,能在150℃的固化温度下交联,采用挤压成型工艺形成稳定的胶层。其厚度一般在0.2~0.8mm,常用厚度为0.46mm和0.5mm。
EVA的性能主要取决于其分子量与醋酸乙烯脂的含量,不同的温度对EVA的交联度有比较大的影响,而EVA的交联度直接影响组件的性能和使用寿命。在熔融状态下,EVA胶膜与太阳电池片、面板玻璃、TPT背板材料产生黏合,此过程既有物理的黏结也有化学的键合作用。
为提高EVA的性能,一般都要通过化学交联的方式对EVA进行改性处理,具体方法是在EVA中添加有机过氧化物交联剂,当EVA加热到一定温度时,交联剂分解产生自由基,引发EVA分子之间的结合,形成三维网状结构,导致EVA胶层交联固化,当交联度达到60%以上时能承受正常大气压的变化,同时不再发生热胀冷缩。因此EVA胶膜能有效地保护电池片,防止外界环境对电池片的电性能造成影响,增强电池组件的透光性。
EVA胶膜在电池组件中不仅是起粘接密封作用,而且对太阳电池的质量与寿命起着至关重要的作用。因此用于组件封装的EVA胶膜必须满足以下主要性能指标。
(1)固化条件:快速固化型胶膜,加热至135~140℃,恒温15~20min;常规型胶膜,加热至145℃,恒温30min。
(2)透光率:大于90%。
(3)交联度:快速固化型胶膜大于70%,常规型胶膜大于75%。
(4)剥离强度:玻璃/胶膜大于30 N/cm,TPT/胶膜大于20 N/cm。
(5)耐温性:高温85℃,低温−40℃,不热胀冷缩,尺寸稳定性较好。
(6)耐紫外光老化性能(1000h,83℃):黄变指数小于2,长时间紫外线照射下不龟裂、不老化、不黄变。
(7)耐热老化性能(1000h,85℃):黄变指数小于3。
(8)湿热老化性能(1000h,相对湿度90%,85℃):黄变指数小于3。
为使EVA胶膜在电池组件中充分发挥应有的作用,在使用过程中,要注意防潮防尘,避免与带色物体接触;不要将脱去外包装的整卷胶膜暴露在空气中;分切成片的胶膜如不能当天用完,应遮盖紧密。EVA胶膜若吸潮,会影响胶膜和玻璃的粘接力;若吸尘,会影响透光率;和带色、不洁的物体接触,由于EVA胶膜的吸附能力强,容易被污染。
3、光伏电池片
光伏电池片是太阳能光伏组件的核心材料,其主要作用是发电。市场上主流的电池片有两种:晶体硅太阳电池片和薄膜太阳能电池片。前者设备成本相对较低,但消耗和电池片成本较高,但光电转换效率也高,适用于室外阳光下发电。后者设备成本相对较高,但消耗和电池成本较低,光电转化效率相对较低,但在弱光环境下表现优异。
硅电池片是电池组件中的主要材料。合格的硅电池片应具有以下特点。
① 具有稳定高效的光电转换效率,可靠性高。
② 采用先进的扩散技术,保证片内各处转换效率的均匀性。
③ 运用先进的PECVD成膜技术,在电池片表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜,颜色均匀美观。
④ 应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极,确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性。
⑤ 高精度的丝网印刷图形和高平整度,使得电池片易于自动焊接和激光切割。
4、背板
背板的作用是密封、绝缘和防水,通常使用TPT、TPE等材质。这些材料必须能够耐老化,以确保光伏组件的长期使用寿命。背板的存在有助于增强光伏组件的耐老化和耐腐蚀性能。
5、铝合金边框
铝合金边框用于保护整个电池板的发电系统,起到密封和支撑作用。它的强度和耐腐蚀性都非常好,能够有效地保护光伏组件免受外部环境的影响。
电池组件安装边框主要作用:一是为了保护层压后的组件玻璃边缘;二是结合硅胶打边加强了组件的密封性能;三是大大提高电池组件整体的机械强度;四是方便电池组件的运输、安装。
电池组件无论是单独安装还是组成光伏方阵都要通过边框与电池组件支架固定。一般都是在边框适当部位打孔,同时支架的对应部位也打孔,然后通过螺栓固定连接,也有通过专用压块压在组
6、接线盒
接线盒的作用是保护整个发电系统,对光伏组件引出的线起到密封和防水的作用,确保光伏组件系统运行时的安全。接线盒内最关键的部分是二极管,其选择取决于组件内电池片的类型。
有些接线盒还直接带有输出电缆引线和电缆连接器插头,方便电池组件或方阵的快速连接。当引线长度不够时,还可以使用带连接器插头的延长电缆进行连接。
除了规格尺寸外接线盒的规格型号还包括适用功率范围,选用时要和组件功率的大小相匹配,另外还要结合组件的引出线数量(是两条、三条或四条)以及是否接旁路二极管等来确定所采用接线盒的规格尺寸和内部构造。
在电池组件生产中,为了保证电池组件的性能和效率,选择接线盒时不仅仅要选择接线盒的规格尺寸、承载功率、工作电流和工作电压等,还要考虑接线盒本身的接触电阻和散热性能以及接线盒内旁路二极管的导通压降、结点温度、热阻系数等。
7、硅胶
硅胶作为一种密封材料,用于粘接电池板与太阳能边框,以及组件与接线盒的交界处。虽然现在有些公司使用双面胶条或泡棉来替代硅胶,但国内普遍使用硅胶,因其工艺简单、方便易操 作且成本低廉。
一般用于电池组件的有机硅胶有两种,一种是用于组件与铝型材边框及接线盒粘接密封的中性单组分有机硅密封胶,它的主要性能特点:
①室温中性固化,深层固化速度快,使组件的表面清洗清洁工作可以在3小时后进行;
②密封性好,对铝材、玻璃、TPT、TPE背板材料、接线盒塑料等有良好的粘附性;
③胶体耐高温、耐黄变,独特的固化体系,与各类EVA有良好的相容性。
④可提高组件抗机械震动和外力冲击的能力。
另一种是用于接线盒灌封的双组分有机硅导热胶。这种硅胶是以有机硅合成的新型导热绝缘材料,其主要性能特点:
①室温固化,固化速度快,固化时不发热、无腐蚀、收缩率小;
②可在很宽的温度范围(−60~200℃)内保持橡胶弹性,电性能优异,导热性能好;
③防水防潮,耐化学介质,耐黄变,耐气候老化25年以上;
④与大部分塑料、橡胶、尼龙等材料粘附性良好。