关于研究高效自洁长寿命太阳能光伏组件的探讨

李鹏鹏　金宁宁　刘振波

摘 要：太阳能配件直接影响太阳能光伏组件的性能与使用寿命，同时也影响组件与系统安装效率，对太阳能光伏行业的发展有着不可忽视的重要作用。太阳能发电与其它能源相比，发电的成本相对较高，只有在太阳能电池使用寿命相当长的情况下，才能在成本上与其它能源进行竞争。太阳能组件长年在户外工作，直接暴露于空气中，需耐严寒（-40℃）及酷暑（80℃），所以对太阳能各种配件性能要求较高，其性能好坏直接决定太阳能光伏组件和太阳能发电系统整体的质量。因此，如何通过技术创新研发进一步提高太阳能配件的光电转化效率和使用寿命非常关键。

关键词：太阳能；光伏组件；高效自洁

1 研究高效自洁长寿命太阳能光伏组件的意义

我国已成为世界第一大太阳能光伏组件生产国，有关资料表明2009年世界太阳能光伏组件产量为93.4亿瓦，我国的太阳能光伏组件的产量为35.9亿瓦，占全球产量的49%，其中薄膜太阳能光伏组件产量占据了总量的18%。虽然我国的太阳能光伏组件的产量已占有优势地位，但主要占据的还是中低档产品，高档产品仍以国外为主，产品档次的高低不仅取决于设施的配备上，更重要的是体现在性能上。

太阳能光伏组件最主要的性能之一是光电的转化率。目前，我国太阳光伏组件制造企业也开始研制清洁长寿命太阳能光伏组件，但目前市场的各类太阳能组件都存在一些质量问题或质量隐患，如：EVA发黄、接线盒烧坏、组件脱层等。这是由于太阳能光伏组件一般都安装在露天，雨水、露水等经常会存积在边框中，电池板单元长期受到雨水、露水的侵蚀，其密封性会受到影响，容易被腐蚀和损坏，从而影响到电池板的光电转换效率及使用寿命。而且太阳能电池板的钢化玻璃层表面难免会粘附上一层灰尘，即使在雨雪天气，雨水的流动也不易把灰尘带走，从而使得太阳能电池板能接收到的有效光照强度大大降低，从而使得太阳能光伏组件所能产生的电能也随之降低。并且由于边框的安装腔与边框的向阳面之间相互隔绝，造成太阳能电池组件背面的热量不能顺畅散出，导致组件的温度不断升高，使光伏组件和光伏发电系统的光电转换效率大大降低。这些问题的存在，使我国光伏企业的技术进步受到严重的约制。

2 研究高效自洁长寿命太阳能光伏组件的主要技术

太阳能光伏组件的制作是太阳能电池生产中关键步骤，好的组件不但可以使电池的寿命得到保证，而且还可以增强电池的抗击强度。太阳能光伏组件包括：太阳能电池片、面板玻璃、EVA胶膜、背板材料TPT、铝合金边框、互连条及助焊剂、有机硅胶、接线盒及连接器。我们主要对面板玻璃、连接器、铝合金边框的制作技术进行研发创新，从而有效地提高组件的使用寿命和光电转化效率。其中，技术的特色和创新之处有：

2.1 面板玻璃镀层技术：采用在钢化玻璃层的表面设置有二氧化钛复合物涂层，主要为纳米级二氧化钛和聚酰亚胺等组成，在雨雪天气时，雨水的流动能很容易地把积聚在二氧化钛复合物层表面的灰尘带走，从而使得太阳能电池板能最大限度地接收到有效光照强度，使得太阳能光伏组件所能产生的电能最大化，这样不但能够起到清洁面板增加钢化玻璃层的透光率的作用，而且能减少钢化玻璃层的反射率，从而进一步提高太阳能光伏组件所能产生的电能。大大提高了组件的使用效率。

2.2 电池串间增设连接体技术：采用太阳能电池组件相邻电池串的交界处设置连接体，使得在太阳能电池组件的生产过程中，在将层叠好的组件转移和层压过程中，电池串不容易出现移位，并且相邻的电池串之间不会出现挤压，从而不会造成组件报废，减少了生产损失。

2.3 边框改进技术

2.3.1 采用在设置有电池板单元边框的长边框两端设置漏水孔，存积在边框中的雨水、露水会从漏水孔中流出，使电池板单元不会因为受到侵蚀而影响密封性，从而使电池板的光电转换效率及使用寿命不会受到影响。

2.3.2 采用太阳能光伏组件边框的内侧设置有用来安装太阳能电池组件的卡口，边框的背阳面为安装面，安装面与卡口之间存在安装腔，边框的向阳面上设置有至少一个通气孔，并与安装腔相连通。在使用时，太阳能电池组件背面的热量可以通过通气孔顺畅排出，不会引起太阳能电池组件温度的不断升高，从而保证其光电转换效率。大大提高使用效率。

2.4 可以达到的主要技术指标

标准测试条件：AM1.5光强，1000W/m2，t=25℃；光电转换效率：15%；电池板开路电压：36.86V；电池板最佳工作电压：17.5V；绝缘电阻：大于200兆欧；填充因子FF%：74.23%；使用寿命大于25年（使用25年效率大于原来效率的90%）。

3 结束语

高效自洁长寿命太阳能光伏组件新产品的成功开发，填补了国内相关技术的空白，技术处于国内领先水平。并可以实现更大的经济效益和社会效益，主要表现为推动太阳能光伏组件技术的创新和发展，从而提高组件的光电转化率，带动光伏行业的发展；增强了企业的市场竞争力，使企业在太阳能光伏组件的研发和创新能力上提高到更高水平；以最快的速度满足客户的需求。同时能为社会提供更多的就业机会，减轻社会的就业压力。

参考文献

[1]王长贵，王斯成编.太阳能光伏发电实用技术（第2版）[M].化学工业出版社，2009.

[2]胡飞，胡跃辉，王立富.材料技术在发展太阳能电池的关键作用[J].科技信息，2010（18）.

[3]赵书利，叶烽，朱刚.太阳能电池技术应用与发展[J].船电技术，2010（4）：47-50.

[4]徐刚，陆丹.晶体硅电池组件在不同地域的性能分析[J].中国勘察设计，2011年9期：68-70.

[5]于元，夏立辉，张志文.非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应用中热性能的研究[J].太阳能学报，第29卷第8期2008年8月.

作者简介：李鹏鹏（1980，7-），硕士研究生，讲师，河南职业技术学院机电工程系，研究方向：能源工程。