基于双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性分析-国电投李媛媛

基于双面电池组件搭配网格玻璃的 可靠性分析 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 李媛媛 目录 一、西安太阳能公司介绍 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 四、总结 一、西安太阳能公司介绍 国家电投集团西安太阳能电力有限公司是黄河上游水电开发有限责任公司 的全资子公司，是国家电力投资集团的三级单位。成立于 2009年 3月，注册资 本金 10.55亿元人民币。经营太阳能光伏硅片、电池、组件及配套产品的开发 、制造、销售和太阳能光伏电站工程设计及技术咨询、技术服务。 目录 一、西安太阳能公司介绍 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 四、总结 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 双面电池组件几乎在不增加成本的情况下即可实现双面发电，显 著地降低了光伏系统的度电成本，所以成为目前大多数厂家发展 的重要路线。 目前，双面电池组件背面一般搭配透明玻璃，但是由于背面使用 透明玻璃后会使到达电池片正面的光部分损失掉，使双面电池组 件封损较高。 同时，伴随着应用领跑基地与技术领跑基地的出现，对光伏组件 的正面转化效率提出了更高的要求，所以，在这种情况下，就应 运产生了网格玻璃。 网格玻璃的产生 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 网格玻璃的主要工艺流程 磨边 打孔 清洗 干燥 丝网印刷 固化 钢化 根据组件排版设计，在后板 玻璃上 印刷上一层由氧化钛 、氧化硅组成的釉面，由于 釉面具有较高的反射率，可 以增加光的反射，提高组件 功率 ,进而 增加组件市场竞争 力 。 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 意义 网格玻璃作为组件后板的新型增效材料， 已被大多数组件 厂家选用，且 有多家光伏企业对网格玻璃进行过 可靠性分 析 ，但 目前 尤其对网格玻璃釉层稳定性和应用在组件上的 可靠性研究方面数据甚少，本文主要从网格玻璃的机械强 度、釉层的耐久性、与封装材料的粘接性等分析出发，对 应用在组件上的安全性及可靠性进行评估 。 为玻璃强度的提升、材料选择、组件的可靠性、电站安装 方式等方面提供一定的理论支持。 目录 一、西安太阳能公司介绍 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 四、总结 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 机械强度的对比分析 空气面落球试验 A厂家 B厂家 C厂家 落球试验是使用钢球来替代冰雹对光伏玻璃进行抗冲击性能， 网格玻璃空气面 使用 1040g钢球从 0.8m落下，所有厂家的网格玻璃均破碎，任意选取三个厂家 的网格进行试验，使用 242g的钢球从不同高度落下， 发现随着钢球落球的高度 不一样三家玻璃厂家的网格玻璃碎片状态及碎片程度都不一样 。 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 机械强度的对比分析 空气面落球试验 根据厂家 A/B/C的网格玻璃抗冲击试验结果和玻璃的碎片状态得出厂家 C的 网格玻璃钢化度较高且抗冲击性能做好，其次为厂家 B，最差为厂家 A。 所 以从测试结果来看，网格玻璃空气面的机械强度差别很大。 项目 落球高度 玻璃厂家 2cm 4cm … … 16cm 17cm … … 27cm 28cm A厂家 OK NG NG NG NG NG NG NG B厂家 OK OK OK NG NG NG NG NG C厂家 OK OK OK OK OK OK NG NG 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 机械强度的对比分析 釉面落球试验 使用 1040g的钢球从 0.8m高度落下，冲击厂家 A/B/C网格玻璃的釉面，三家 均未破损，对比以上可以看出，目前网格玻璃釉面的抗冲击性能基本相当 。 对比分析结果 由以上可以看出，测试的三家网格玻璃的空气面抗冲击性能差别较大，且普 遍偏小，而釉面的抗冲击性能基本相当。 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 釉层的微观结构对比 1#样品 2#样品 由上图可以看出， 1#样品外部是一种闭孔结构，内部是独立孔机构，无通 孔现象，可以阻止水汽及其他离子进入，保护釉层； 2#样品外部为开孔结 构，内部为通孔结构。 注：测试图片来源于运研材料科技 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 釉层的反射率对比 1#样品 2#样品 由上图可以看出， 1#样品的反射率在 400nm后可以保证在 80%以上，而 2#样品的反射率在 400nm后出现了下降的趋势，所以假如使用 2#样品的 网格玻璃制作组件不会带来 较大 功率的提升。 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 釉层的粘接性能 选取以上 1#样品与 2#样品，使用同一家的 POE与网格玻璃层压制样， 1#样 品的平均剥离力在 80N/cm以上，而 2#样品的平均剥离力在 50-70（ N/cm） 之间，剥离力过小，在组件长期使用后有脱层的风险 。 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 釉层的附着力 选取以上 1#样品与 2#样品，使用百格法测试，用 3M胶带撕下后， 1#样品的 附着力较好， ≤1级； 2#样品的釉层出现了掉粉的现象，附着力＞ 2级 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 釉层的附着力 将以上 2种样品置于扫描电镜下，观察剖面结构， 1#样品结构紧密，孔洞小 ， 2#样品结构疏松，且孔洞较大，结合上面的釉层附着力情况可以知道，附 着力较小的样品其微观结构表现疏松。 注：测试图片来源于运研材料科技 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃釉层的稳定性和耐久性分析 小结 网格玻璃釉层的稳定性及耐久性各个厂家表现不一，通过以上对比可以看出 ，主要在反射率、釉层的微观结构、与 POE的粘接及釉层的附着力方面存在 风险，需要玻璃厂家对釉层的质量进行改进，各个组件厂家在这些方面加以 监控。 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃组件的可靠性评估 使用网格玻璃制作双面双玻组件，进行了 DH1000、紫外 +TC50+HF10、 TC200及 PID测试， 测试后功率衰减均在 5%以内，但是发现存在以下质量问题 0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00% 2.50% DH1000 紫外 +TC50+HF10 TC200 PID测试 网格玻璃组件型式试验测试 注：数据来源于中来股份 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃组件的可靠性评估 对组件施加 -1500V电压，置于双 85的条件下测试 192h，部分样品网格涂釉区 出现了发黑的现象 ，而 +1500V电压测试未见异常。 PID测试后发黑现象 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃组件的可靠性评估 将组件釉面变黑部位以及对应的白色釉料（ TiO2）刮下来，委托运研材料科技 对异常进行分析，对黑色与白色处进行了 XPS测试，对比黑白色 TiO2的 O 1S结 合能发现黑色 TiO2的峰位较白色 TiO2的峰位向高处发生了偏移，即推断 O的结 合能发生变化 PID测试后发黑原因推理 注：测试图片来源于运研材料科技 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃组件的可靠性评估 由白色 TiO2的 Ti结合能拟合结果发现， Ti在 458.7eV与 464.4eV处各有一个峰，可 以判定为 TiO2中 Ti4+的峰位吸收；由黑色 TiO2的 Ti结合能拟合结果发现， Ti在 458.1eV与 463.9eV， 462.6eV与 457eV处有两组峰，可以判定对应为 TiO2中 Ti4+ 和 Ti3+峰位吸收，由拟合结果发现 PID测试后产生了少量的 Ti3+。 PID测试后发黑原因推理 注：测试图片来源于运研材料科技 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 网格玻璃组件的可靠性评估 结果表明： PID测试过后， Na+离子从玻璃迁移到了白色涂层中 ，所以根 据以上推测发黑的可能原因为： 1、产生的 Ti3+离子显黑色； 2、测试过后， Na离子从玻璃迁移到了白色涂层中，造成了 TiO2晶格紊乱 ，缩短了 TiO2的禁带宽度，促进了可见光的吸收。 PID测试后发黑原因推理 注：测试图片来源于运研材料科技 目录 一、西安太阳能公司介绍 二、网格玻璃在双面电池组件上的应用情况 三、双面电池组件搭配网格玻璃的可靠性评估 四、总结 四、 总结 网格玻璃的空气面抗冲击性能差别较大，且普遍偏小，而釉面的 抗冲击性能基本相当。 网格玻璃釉层的稳定性及耐久性各个厂家表现不一，主要在反射 率、釉层的微观结构、与 POE的粘接及釉层的附着力方面存在风 险，需要玻璃厂家对釉层的质量进行改进，各个组件厂家在这些 方面加以监控 。 网格玻璃制作双面双玻组件在进行可靠性测试时， PID测试后釉层 容易出现变黑 ，根据原因推断，可以通过改善釉层的质量，避免 Na+离子进入白色涂层中，造成了 TiO2晶格紊乱。 1 2 3 www.spicsolar.com 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 汇报完毕 谢谢 !