光伏发电单元系统中电池组件功能和进展研究

34工业技术1 引言经济的发展伴随着能源的消耗， 我国对于能源的消耗量越来越大，而我国能源结构不合理的矛盾也日益突出，迫切需要我们予以解决。太阳能是地球上的可再生能源，适度的发展太阳能光伏发电技术，可有效缓解我国能源结构矛盾。有数据显示，太阳能辐射的能量非常之大，完全可以满足全世界对能源需求 [1]。作为光伏发电系统中的关键元器件，光伏组件的质量对于光伏发电系统的发电能力和使用年限有直接相关。因此，对于光伏组件的封装材料必须认真选择，并采用先进可靠的封装技术，才能确保光伏组件具备优良的的光电转换能力，并实现晶硅电池片的稳定可靠使用。2 光伏组件组成由于光伏组件的使用年限需达到 20-30年，也就是说必须确保光伏组件在使用 20年之后，其效率仍不低于 80%。这就需要确保光伏组件密封性能好，有足够的电绝缘性能；同时，具有较强的机械强度，效率损失平稳且足够小，对紫外线辐射有很强的耐受性。作为光伏组件的核心，电池片的使用寿命很长。因此，封装材料对于光伏组件的使用寿命起着决定性作用。光伏组件的封装应该具备的特点：界面导电性能不强，粘结强度好，吸湿性能差以及一定的导热能力。高分子树脂是常用的封装材料。据统计，全世界 90% 以上的太阳能电池是晶体硅电池。经典的晶体硅电池主要包括玻璃、 EVA胶膜、硅电池片和背板、密封条、金属框以及接线盒等。3 光伏组件功能分析（ 1） EVA材料。 EVA胶膜是一种热熔胶，在光伏发电系统中起着粘结各组件的作用，同时起到支持组件结构、绝缘保护等作用，确保电池的安全稳定。 EVA胶膜开始应用于上世纪 80 年代，被认为是迄今为止性能最佳的光伏热熔胶。 EVA胶膜受紫外线照射后稳定性变差，容易发生黄变老化，可通过添加剂配方进行改性。光伏发电单元系统中电池组件功能和进展研究陆文俊 , 索博鹏（江苏林洋新能源科技有限公司 , 南京 210000 ）摘 要： 本文通过对光伏发电系统电池组件中的硅电池片、 EVA材料和玻璃盖板等几种关键元器件的作用、工艺特点和功能等进行总结分析，并分析电池组件的进展情况，为光伏发电系统组件工艺和水平的提升研究提供理论依据。同时关注安装倾角、阴影遮挡和面板积灰对于发电效率的影响，要做好电池组件的质量把控工作。关键词： 光伏发电；光伏组件 ; 封装材料；研究DOI: 10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.029表 1 某种改性 EVA 胶膜的物理性能物理类型 具体表现改性 EVA 胶膜透光率 >90%交联度 >65%与玻璃之间的剥离强度 >35N/cm与背板之间的剥离强度 >15N/cm适用温度 － 40 ～ 80 ℃耐紫外光照性能 良好（ 2）玻璃盖板。玻璃盖板通常安装于光伏组件正面最外层，起着抵抗风雪冰雹等外力打击的作用，机械强度非常高，一般为镀膜钢化玻璃，具有非常高的光线通过率，通常透光率可达 90% 以上。同时可有效的反射红外线，耐受紫外线辐射的能力强。（ 3）硅电池片。作为太阳能电池的核心部件，硅电池片的主要作用是完成光能和电能的转换。其中，硅晶电池片的晶片接受光照辐射后，通过受光时带正电的空穴和带负电的电子的移动；晶片受光后负电子和空穴的流出，即可形成电位差，这就是光生伏特效应。由于单一的硅电池片面积小，产生的电流低，通常将许多硅电池片采用串联或并联的方式进行连接，形成一个组件整体。（ 4）背板。背板通常安装在太阳能电池的底部，用来阻挡水汽等进入电池内，具有良好的阻隔性，并与建筑物的表面直接接触。好的背板材料需要具备好的阻隔性、耐腐蚀性和耐老化性等。背板是影响光电转换效率的重要因素， 背板关键材料决定着背板的质量和寿命。太阳能电池的背板一旦受损，电池内部的其余组件将直接受到外界环境的侵蚀，封装材料很容易发生水解，电池受到腐蚀，因此电池组件的使用寿命和输出效率将大幅度降低，甚至会引发电池组件的绝缘失效而发生事故。目前，国内光伏电站中背板的进口率仍然非常高，我国生产的背板中很多仍然是用外国的氟膜及氟涂料作为原材料进行生产。近年来，随着光伏发电的不断发展，背板材料也在不断地改进，背板材料的综合性能也不断提升。（ 5）密封条和边框。密封条主要是三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶的弹性和抗压缩变形和耐老化、臭氧和化学作用的能力强，同时具有较宽的温度范围。光伏组件的边框通常用采用质轻的铝材将电池组件组合成一个整体。 可对光伏组件进行固定、 封装， 提高电池的使用年限，增强抗机械冲击能力。金属框将利于吸收更多的光源，光电效率也随着提高。边框向轻质化、多样化定制等方向发展符合未来的需求。4 光伏组件发电效率影响因子光伏组件的发电效率易受多种因素的影响，由于光伏面板直接与外界环境接触，很容易积灰。积灰会大幅度降低太阳的透射率，辐照量减少，从而导致光伏组件输出功率下降，并且透射率随积灰厚度的增加而急剧下降。同时，积灰的吸能作用和可能带有腐蚀性，也会降低光伏组件的光电转换效率。同时，阴影遮挡也会大幅降低辐照强度，从而使光电转换效率降低；安装倾角对于太阳能组件的光电转换能力也有影响，主要是由于不同的倾角使得接受的光照强度不同。光伏电池发电量的大小随接受的太阳辐照强度的不同而变化。在某些日照不足的地区，要了解电池组件是否能够满足使用条件，需进行低辐照度条件下的电性能测试。而组件的性能不匹配、树叶或其他不透明物体的遮挡等因素会导致组件过热，因此可通过热斑测试来验证热斑对组件电性能的影响 [2]。5 结论加快光伏发电系统的开发建设，对于纾解我国能源消耗严重、供应偏紧的问题具有重要意义。 光伏发电系统的电池组件包含硅电池片、EVA 材料、玻璃盖板、背板、密封条和边框等几种关键材料，通过对这几种关键材料功能和进展的分析研究，为光伏组件的发展提供了研究方向。在光伏组件的安装使用过程中，必须注意安装倾角、阴影遮挡和面板积灰对于发电效率的影响，同时做好各组件的质量把控。参考文献：[1] 刘峰 , 张俊 , 李承辉 , 游效曾 . 光伏组件封装材料进展 [J]. 无机化学学报 ,2012,28(03):429-436.[2] 张臻 , 单立 , 王磊 , 吴晋禄 , 全鹏 , 姜猛 . 光伏组件热斑案例失效分析与影响因素研究 [J]. 太阳能学报 ,2017(01):271-278.作者简介： 陆文俊（ 1989- ）, 男 , 江苏大丰人 , 本科 , 助工 , 主要从事新能源光伏发电。