2018年中国光伏技术发展报告(8)

■ 中国可再生能源学会光伏专业委员会

2.4.4 双面光伏组件技术

双面光伏组件是指应用具有双面发电特性的电池，采用双玻结构封装而成的光伏组件。具有双面发电特性的电池主要有p型PERC双面多晶硅太阳电池、p型PERC双面单晶硅太阳电池、n型PERT太阳电池等。据协鑫集成的报道，p型PERC双面多晶硅光伏组件的双面率达到70%，n型PERC双面光伏组件的双面率达到90%。其在实际电站应用中，根据地面反射条件的不同可增加5%～27%的发电量。其中，草地仅增加5%，而地面白漆将增加25%～27%的发电量。虽然p型PERC双面光伏组件的双面率低，但是该产品是协鑫集成可以最快达到量产化的产品，并已于2017年获得了第三方测试机构TÜV的产品认证证书，目前该产品已经批量生产。n型PERT双面光伏组件的转换效率虽然较高，但是成本也相对较高，量产化后的成本下降幅度有待进一步确认。据英利等公司的报告，双面光伏组件的双面率最高可达到90%以上，实际电站应用收益可增加10%～30%。图45给出了双面光伏组件的结构。随着n型晶体硅电池的推广应用及双面电池的普及，双玻光伏组件的需求也将随之提升。与此同时，各光伏厂家持续研发多主栅、半片、叠瓦、聚光焊带技术、先进玻璃镀膜技术，以及系统水平的电站环境优化、追踪支架设计、逆变器配置优化等，都将为双面光伏组件的发电增益助力。

图45 双面光伏组件的结构

双面双玻组件的背面玻璃通过使用背面镀釉技术，提高了电池的片间距和串间距部分对光线的反射率，从而提高了组件的零深度效应。协鑫集成的镀釉双面双玻组件可使双面组件的正面功率提高1.5%～2%。

协鑫集成推出的双面双玻组件的主流功率为：1) 60版型p型多主栅双面双玻多晶硅光伏组件(6×10)的主流功率档为285～300 W；2) 60版型p型多主栅双面双玻单晶硅光伏组件(6×10)的主流功率档为295～310 W。

2.4.5 智能无热斑组件技术

智能无热斑组件技术是改变现有常规组件每20或24片电池并联1个二极管的连接结构，将组件中的每片电池均并联1个二极管。当受到遮挡时，被遮挡电池并联的二极管两点电压发生变化，二极管导通，电流自二极管流过屏蔽掉被遮挡电池，不影响其他电池正常工作，从而解决了热斑问题。图46为无热斑组件的图片和电池的连接方式。

图46 无热斑组件的图片及电池的连接方式

智能无热斑组件采用此种连接设计具有以下优势：

1)不同遮挡情况下，热斑电池温度均低于测试组件中心参考温度。低温工作的组件具有更高的安全性，使其封装材料的寿命更长。

2)相同遮挡面积下，智能无热斑组件较常规组件功率更高。

3)可以充分利用09:00以前和15:00以后的阳光，长时间发电，提高了系统的发电效率和土地利用率。

英利公司的智能无热斑组件在2017年获得了TÜV产品认证证书，并实现了批量化生产。江苏新源太阳能科技有限公司于2017年获得了“智能无热斑光伏组件”TÜV认证证书。

2.4.6 新型焊带技术

反光焊带是应用全反射原理，通过焊带表面复合反光膜、表面涂高反射涂层、表面压花处理等方式，实现了焊带表面结构化设计，利用照射到焊带表面的光来增加光伏组件内电池的受光总量，从而提升光伏组件的功率。图47为不同反光焊带表面结构的形貌，图48为采用不同反光焊带的组件功率对比。

图47 不同反光焊带表面结构的形貌

图48 采用不同反光焊带的组件功率对比

研究表明，优化焊带表面结构可以使组件功率获得增益，并且焊带结构优化方式会影响焊带表面形貌及最终的组件功率增益量[75]。

2.4.7 封装材料技术

目前国内外的几种背板结构如表18所示，其中，TPT为双面PVDF膜。

背板主要的封装材料包括：

1) THV：四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯三元共聚物。2) PVDF：聚偏二氟乙烯。3)PVF：聚氟乙烯。4)氟涂料：目前国内较多使用的涂布材料有PTFE、PVDF和FEVE。5) PET：聚对苯二甲酸乙二脂(涤纶树脂)。6) PA：尼龙，即聚酰胺纤维(棉纶)。7) PO：聚烯烃。为乙烯、丙烯或高级烯烃的高级聚合物，主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和POE、EVA、MMA等高级烯烃聚合物。

表18 各种背板的结构

封装膜中氟的含量越高，环境稳定性越好，价格越贵。按照环境稳定性，封装材料的排序依次是：THV＞PVDF＞PVF＞氟涂料＞PET。THV是目前韧性最佳的氟聚合物。BBF光伏组件背板具有卓越的耐候性，以及良好的回弹性、阻燃性和低渗透性，多层之间用化学方法粘合，无粘合剂。美国3M公司在生产此类背板。

1)含氟膜背板。TPT结构是最早的光伏组件背板结构，现在也是双面含氟复合型背板的统称。其结构为氟膜/PET/氟膜，含氟膜主要为PVF和PVDF等。生产厂商主要有奥地利的Isovoltaic，意大利的Coveme，韩国的SKC，台湾的台虹，日本的MA，德国的Krempel、3M、Honeywell等。

KPK膜最先由德国Krempel公司和法国阿科玛(Arkema)公司共同开发出来，其结构为PVDF/PET/PVDF，属于TPT结构的一种。该产品自2008年推向市场以来，已被欧洲和亚洲主要的光伏组件制造商广泛采用。用PVDF 膜代替PVF膜具有更好的耐候性和加工性，所以KPK膜也可归为TPT类，但是PVDF膜成型对加工技术的要求较高。PPP和PPE背板的生产商主要有法国阿科玛、韩国SKC和日本电气。国内使用PVDF和PVF膜制备TPT和TPE复合背板的企业主要有江西明冠能源、苏州赛伍、江苏中南通汇、乐凯胶片和湖北回天胶业等。

2)氟涂料背板。氟涂料背板(TPC、CPC、CPE)的设计思路是使用氟碳涂料涂布到PET薄膜上以替代氟塑料薄膜。目前国内使用较多的涂布材料有四氟的PTFE(聚四氟乙烯)、PVDF、FEVE(氟乙烯与乙烯基醚的共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)。ETFE是由日本旭硝子研发，处于试用阶段，并未量产。ECTFE是由杜邦公司在1946年开发，目前商品化的产品只由苏威公司提供。没有一种溶剂能在120 ℃以下侵蚀ECTFE或使用应力使其开裂，其具有很高的耐候性和阻隔性，在商品化的光伏组件背板中，ECTFE是最好的耐候层材料。

由于前几年光伏组件背板的需求旺盛，国外公司均不对中国公司提供氟塑料薄膜，所以中国公司开发了其他国家不生产的氟涂料背板，将氟碳材料涂覆于PET上，替代氟塑料薄膜。但是氟涂料因其固有的如粘结性、针孔、附着力、开裂和挥发性等问题暂不能应用于背板，只能用于低端市场。生产此类涂料的国外厂家有美国Madico；国内厂家有苏州中来、乐凯胶片、北京高盟、浙江哈氟龙、苏州帆度等。 (待续)