1、太阳库专注为您建光伏电站 http:/ http:/ c-Si 组件工艺太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 值大小受电池种类的影响非常大。例如，对于同一种封装材料，拥有均匀减反射膜和高蓝光光谱响应的高效太阳电池的 CTM 损失通常比低效电池高。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ c-Si 电池的光谱区间为 350-1200nm)能削弱到达电池表面光线强度的损失机制有几种，它们分别为(如图二所示)：太阳库专注为您建光伏电站 http:/ ARC 层的电池，光耦合引起的光增益会更少。封装材料特性对封装材料的要求为了优化组件效率，对光伏组件封装的要求可以分为五个方面：发电量、电气安全、可靠性
2、、组件工艺和成本。封装材料的光吸收率应该尽量低并提供合适的折射率以减少界面反射太阳库专注为您建光伏电站 http:/ IEC61215 的标准类型批准测试，为了保证电气安全，漏电流必须足够低为了确保光伏组件可靠性，封装材料在 UV 辐射、高湿、温度循环、超低或超高环境温度、机械负载以及对地电势差等特性上都至关重要。此外，封装材料必须与其它组件部件保持足够的粘附性，以保护电池和金属线不受外界环境影响。同时，组件生产商对材料成本、工艺成本和生产时间、保存期限和质保方面也非常重视评估封装材料的参数和方法根据上述要求，在选择光伏封装材料时必须考虑以下几个重要因素(见表一)。除了基本材料特性，例如玻璃转
3、变或熔融温度这种可以通过特性表征技术(差式扫描量热法 DSC 或动态机械分析法)测量的参数外，机械特性也同样至关重要，因为需要足够的缓冲效果以抵消机械冲撞和机械与热机械负载。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ http:/ 60 至 70 年代，聚二甲基硅氧烷(PDMS)主要用于第一代光伏组件的封装，之后被其它材料所代替，例如 EVA，并一直持续几十年。所有聚合物都是热塑性材料或人造橡胶;然而，后者必须在层压过程中发生交联反应，因此增加了生产周期和成本。受到降低光伏组件成本的压力驱使，新的封装材料纷纷被投入市场，但因为光伏制造商们必须保证其产品能够长期稳定使用，所以着重考虑影响可靠性的缺陷
4、是必不可少的。“受到降低光伏组件成本的压力驱使，新的封装材料纷纷被投入市场”光伏市场在近几年的增长带动了许多新兴 EVA 材料供应商的涌现。同时，非 EVA 材料供应商的数量在过去几年也出现了增长：9 家公司带着 23 种非 EVA 产品进入了该市场5。然而，虽然在用的不同聚合物数量非常多，但相比于光伏市场的总年度产量，该市场仍然是聚合物供应商有利可图的市场。因此化合物产品通常都是由小型公司生产的。图四显示了不同材料品种的产品数量。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 1)非交联热塑性材料或热塑性橡胶(TPE)材料，以及 2)橡胶材料;后者在聚合链之间形成共价键。而使用最广泛的封装材料 EV
5、A、双组分硅胶以及氨基甲酸乙酯(TPU)材料则需要经过交联反应，该反应可以在高温或 UV 辐射或化学反应(双组分系统)条件下完成。热塑性或 TPE 材料聚乙烯醇缩丁醛、TPSE 和离子交联聚合物以及改性聚烯烃(PO)在组件生产过程中熔化并且不会在聚合物分子链(交联)之间形成化学键。EVAEVA 共聚物是全球使用最广泛的光伏组件封装材料，并已经在光伏行业使用超过 20 年。长期以来，光伏 EVA 的耐用性这一受添加剂成分高度影响的特性，特别是在褪色(黄变)问题上6,7，已经得到了巨大改进。这种在第一代光伏电站中便广泛出现的黄变现象主要是由添加剂的光热衰退效应造成的，例如 UV 光线稳定剂、UV
6、吸收剂和抗氧化剂8,9。除了抗氧化剂分解之外，EVA 主要的衰退反应是脱乙酰、水解和光热分解6，这些反应会生成腐蚀性降解副产品，特别是醋酸，从而可能加速金属材料的腐蚀。最初，通过在高温或 UV 辐射的条件下使用交联添加剂可以将热塑性材料 EVA 转变成橡胶。交联反应不单对于组件生产时间是一个太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 是一种热塑性聚合物，在 80 年代初期就作为光伏组件封装材料使用。它是加工程度仅次于 EVA 的封装材料，且材料成本与EVA 相近。与其他封装材料相比，由于吸水率非常高导致 PVB 对水解反应非常敏感;因此必须结合低 WVTR 的背板使用2。为了提高材料的力学加工性能
7、并改变它们的相变温度10，需要在 PVB 层添加塑化剂10。相对于 EVA，其主要优势在于更好的 UV 稳定性和更高的玻璃粘合度。此外，PVB 的 UV 透明度与 EVA 相差无几，但层压工艺时间却比 EVA 少 50%11。早期 PVB 工艺由于在高压和高温下进行，所以必须使用热压器，但新的 PVB 成分允许使用标准层压工艺。PVB 在光伏行业的主要应用是光伏建筑一体化(BIPV)以及使用玻璃玻璃结构的薄膜技术。硅胶硅胶是一种无机有机聚合物，主要由硅、碳、氢和氧等元素组成。虽然非常有潜力成为光伏封装材料，但由于昂贵的价格和对太阳库专注为您建光伏电站 http:/ UV 射线的渗入。硅胶的其它
8、优点还包括温度稳定范围(-100至 250)相当宽以及对 UV-可见光光谱保持高透明度。此外，其较低的杨氏模量和玻璃转变温度(见表二)还表明硅胶能有效缓冲机械应力。硅胶的折射率处于 1.38 至 1.58 之间，具体大小受硅含量影响。由于吸水率较低(小于 0.05%)，硅胶封装不容易受雾气影响，使其非常适合于光学和光电器件12。热塑性硅橡胶(TPSE)太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 是一种较新的封装材料，该材料集成了优良的硅胶性能以及热塑加工性，但由于价格相对较高，该材料目前只用于特殊场合。TPSE 封装材料固化速度非常快且无需添加剂就可进行物理交联，加之其在不使用塑化剂的情况下仍然有
9、优异的机械特性，使得它们非常有希望用于连续的层压工艺13。由于交联反应是通过氢键完成的，采用 TPSE 的光伏组件将比EVA 光伏组件更易回收。TPSE 显示了良好的抗 UV 特性和可见光透明度，温度使用范围也非常宽(-80至 100)。此外，TPSE 封装材料还有非常好电阻特性(见表二)以及相当高的疏水性。热塑性聚烯烃橡胶(TPO)TPO 是一种由热塑性聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)和烯烃橡胶(例如乙烯-丙烯橡胶和乙烯-辛烯橡胶)组成的聚合物共混物。TPO 因其低廉的价格而非常有希望用在光伏封装材料上，而在过去则经常用于汽车和建筑行业中14。该材料的电阻特性非常好，不溶于醋酸且不易水解，不过，
10、TPO 的水通透性远高于 EVA 材料。“TPO 因其低廉的价格而非常有希望用于光伏封装材料上”太阳库专注为您建光伏电站 http:/ EMAA)。在光伏行业，离子聚合物属于级别不同而价格更昂贵的封装材料。过去十五年在建筑上的应用已经证明了离子聚合物的良好 UV 稳定性15。此外，离子聚合物还应用在电线和电缆上15。聚合物内离子成分间的物理交联反应是在合成期间自动完成的，不需要任何额外交联步骤，这与 EVA 工艺有所不同。此外，在环境测试时没有发现醋酸的形成，而保存期限也相对延长(高达三年)17。过去两年离子聚合物的研究重点已经转向薄膜太阳电池技术，原因是它能大幅度提高湿气敏感度并拥有比 EV
11、A 更低的 WVTR18。第一代无框 CIGS 组件已经在最近通过结合离子聚合物实现19。离子聚合物增强与背板的粘合度还使得它们有希望用于 c-Si 技术上20。此外，离子聚合物还拥有高体电阻和高强度力学稳定性(见表二)。不同封装所需的工艺温度和时间如表三所示。不同材料的参数变化范围相当广，且能通过特定添加剂来改变性能。当两种硅胶结合时，其工艺时间和温度会因不同催化剂而改变，导致结合时间达到 5-50 分钟，而工艺温度则在室温到 120之间变化。与光伏组件其它部件的相互作用太阳库专注为您建光伏电站 http:/ 降解可能伴随着腐蚀副产品的产生，例如醋酸，所以可能加速金属的腐蚀过程23,24。此
12、外，水的渗入加速了 EVA 从电池表面的脱落过程25从而导致金属线分解26。新型电池与组件设计以及它们对光伏组件要求的影响高效晶体太阳能电池(19.0%)通过提高蓝光/UV 光谱响应来增加功率输出。因此将封装材料的 UV 透光极限值移动到 350nm 以下将变得更加重要，而这一改变能带来超过 1%的相对效率提升。另一个要求与降低组件重量相关，做法通常是使用更薄的前表面玻璃或甚至将其替换成刚性聚合物层。对于后者，为了确保与这些替代材料良好的粘合度，必须使用其它封装材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。如果刚性层应用在组件背部，可供选择的材料非常多，例如玻璃纤维材料或甚至结构铝合金。前表面可以覆盖上高透明度的聚合物薄膜，例如乙烯四氟乙烯(ETFE)。当使用聚合物材料封装易碎太阳电池时，为了降低热膨胀错配，必须选择更适合的封装材料。此外，目前 R&D 层面上较关注的新电池技术包括了铜金属化晶体硅太阳电池。因此需要根据与铜的化学活性来调整封装材料。太阳库专注为您建光伏电站 http:/ UV光谱波段的透光率，另一方面还要缩短生产周期以降低生产成本。但由于组件生产商承诺的长保质期限制了新材料和新生产工艺的引入，所以只能考虑小部分的材料种类。虽然 EVA 依靠其较高的性价比以及几十年的应用经验依然占据市场主导，但其它封装材料的数量和种类仍然出现了显著增长。
