光伏组件封装技术研究

霍月明

摘要：光伏组件作为光伏系统中核心组成部件，其质量的优劣将严重影响到光伏系统的发电量和寿命。只有原材料选择正确，原材料匹配最佳，封装技术良好，才能使晶硅电池片安全稳定，保证光伏组件良好的长期发电性能。

关键词：玻璃；背板；EVA；边框

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2015）18022401

本文主要从玻璃、EVA、背板、边框四种关键原材料入手，对其选材、特点、作用、工艺、检测、发展趋势几方面进行阐述，以其对光伏组件的技术研究提供一定的参考。

1 玻璃

玻璃位于光伏组件正面的最外层，在户外环境下，直接接受阳光照射，并隔离水气、杂质等。一般的光伏组件使用的玻璃为镀膜钢化玻璃。

钢化玻璃是将玻璃加热到接近融化的温度，一般在600℃-650℃时处于粘性流动状态，保温一定时间，然后经过快速冷却即淬火，使玻璃内部产生很大的张应力，尤其是玻璃表面。张应力存在于玻璃内部，当玻璃破碎时，能使玻璃保持一体而不会碎裂，通常钢化玻璃很难被外力正面击碎，而由于张应力的原理，使得钢化玻璃在接触尖锐物理撞击或者磕碰边角时很容易碎裂。这在生产和使用过程中要尤其注意。

1.1 钢化玻璃的优点

钢化玻璃的强度比普通玻璃高，抗冲击强度是普通玻璃8倍左右，抗弯的强度是普通玻璃的4倍左右；安全性能很好，即使破碎也无尖锐的小碎片，很大的降低了造成人身伤害的风险；耐急冷急热的性质有所提高，可承受上百摄氏度的温差变化，这对防止因为高热引起的炸裂有很好的效果。

1.2 钢化玻璃的缺点

不能再进行切割和加工。钢化在生产前就需要对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。这就造成一旦钢化玻璃成型就很难再加工，因此钢化玻璃对生产合格率的要求很高，否则将极大的增加这一重要原材料的生产成本，进而影响组件的售价。

钢化玻璃在温差变化大时会自爆，同时由于外界环境的因素，钢化玻璃自身存在一定的自爆概率。自爆由两种基本类型，一种是“蝴蝶斑”式自爆，即沿碎裂纹路找到碎裂中心处有类似蝴蝶翅膀一样的结构；另一种就是结石自爆，形成内部向外爆裂开来的圆孔装中心结构。给予以上两点外观特征，就可以判定钢化玻璃是自爆还是外力引起的。

1.3 玻璃镀膜

玻璃镀膜的增透原理为光在从一种物质进入另一种物质时，只要密度不同，就会产生折射和反射。光从折射率较小的物质入射到折射率较大的物质表面时，反射光发生方向变化。基于此可以增加光线的透射率。钢化玻璃的镀膜工艺有浸泡法、喷涂法、蚀刻法、辊涂法等。

1.4 光伏玻璃的检测

光伏玻璃的检测内容包括外观、尺寸、弯曲度等一般性能；太阳光直接透射比、含铁量等光学性能；抗冲击性能、内应力、耐热性能等安全性能。

光伏组件的玻璃发展趋势是超薄玻璃，具备重量更轻，厚度可选、透光率略微上升的优势，但存在波形度变大、钢化颗粒数不达标的难题。高增透玻璃，具备透光率更高的优势。双绒面玻璃，具备透光率更高，美观的优势。

2 背板

光伏组件背板的结构由基材的两面加功能层组成。光伏组件背板通过自身优良的物理性能、耐老化性能、隔绝空气和水分的性能，绝缘性能使组件成为一个有较好物理机械强度的整体并且内部结构长时间不受外界有害因素影响。从而对太阳能电池组件提供保护和支撑。此外，由于加工工艺的要求，背板还要在层压时与EVA牢固粘合，还要与粘结接线盒的硅胶牢固粘合，自身两层EVA融化要彻底交融。

2.1 背板不同结构的优缺点

（1）两面氟膜背板：绝缘性好，但与EVA粘结有好有坏，制造成本也毕竟高。使用Tedlar，粘结氟膜的粘合剂老化后，氟膜分层、起泡、鼓包、黄变等。

（2）单面氟膜和PE背板：成本低、制造难度小、与EVA粘结力强。但是此种背板正面绝缘性能差，正面PET基材直接暴露在日光下，耐老化性能差，容易出现黄变等问题。

（3）PET/PE背板：成本最低，与EVA粘结力强，制造容易。但是此类背板不耐老化。

（4）双面氟涂层背板：成本较低，颜色较多，绝缘性也好，但与EVA粘结有好有坏，表面粘合性不稳定。

2.2 光伏背板检测

光伏背板检测内容包括物理性能（拉伸强度、伸长率、收缩率）；绝缘阻隔性能（局部放电、击穿电压、水分透过率）；耐候性能（紫外老化、湿热老化）；粘结性能（和背板的剥离强度）；交联度（EVA之间的粘接强度）。

EVA虽然对PET基材和EVA胶膜粘合性好，但对PET保护差、抗紫外性能差。PE膜也会有同样的问题。在电池组件中硅片的空隙中，紫外线通过EVA直接照在背板上，如果是PE或EVA下面直接PET，背板整体抗紫外老化的能力就会降低很多，进而导致鼓包、变黄的问题，并最终导致光伏组件失效。

背板发展趋势向是具备高可靠性、轻量化、分布式光伏配套性能、价格更低化等特点的方向发展。

3 EVA

光伏电池封装胶膜（EVA）是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在夹胶玻璃中间（EVA是Ethylene乙烯Vinyl乙烯基Acetate醋酸盐的简称）。由于EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品。固化后的EVA能承受大氣变化且具有弹性，它将晶体硅片组“上盖下垫”，将硅晶片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料。

EVA是一种热融胶粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作，经过一定条件热压变发生熔融粘接与交联固化，此时几乎完全透明。与玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用。

EVA检测内容：外观检验、厚度检验、透光率检验、交联度检验。其中，交联度检测数据将直接反映组件封装的可靠性。

EVA发展趋势：国产化、低价、高增益性、多样性等。

4 边框

光伏组件边框能够起到固定、密封太阳能电池组件、增强组件强度，延长使用寿命，便于运输、安装的作用。通常采用铝材制造。吕边框表面有抗氧化处理，工艺有阳极氧化、电泳、粉末喷涂、PVDF、喷砂等几类。

边框的检测包括：抗拉强度、延展性、耐盐雾腐蚀性、耐氨气腐蚀性、弯曲度等。

边框未来发展的趋势包括塑料边框，具备更轻质化的优势。异形边框，具备个性化定制、适应多种安装条件的优势。

5 组件质量的把控

以上分析了组成光伏组件的重要原材料的相关内容，那么对于整体组件在封装成后，如何把控质量与技术呢？这就会出现各种各样的问题。目前，组件质量的把控能力，主要通过样品的测试结果来反映。

组件的发电量会根据接受的辐照度呈现不规则线性变化。通过低辐照度下电性能测试，可以有效了解产品是否适合在日照条件较差的地区使用。由于组件老化、缺陷或者环境遮蔽会导致过热现象。通过热斑测试，可以确定组件耐热斑热效应的能力。在温度较高地区容易出现由于接地条件差异和电势差导致的性能衰减。通过PID电致衰减测试，可以研究组件及系统电势对组件性能衰减的影响。

在保证零部件可靠性的同时，组件的密封性能将直接影响封裝在组件的使用寿命。通过EVA剥离强度测量，定量测量组件封装强度，可有效避免因封装工艺的缺陷导致的损失。无论封装技术如何发展，都必须保证玻璃与EVA之间的剥离强度不能低于40N/CM。否则，组件的可靠性将成为最大的问题。

6 结语

在以风能、光伏等为代表的新能源大潮到来之际，研发优质光伏技术、控制产品质量，在保证光伏发电量和使用寿命上，优质企业必将上升成为行业内的领导者。届时，“光伏号”列车才能真正驶上良性发展的正轨。

参考文献

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