封裝材料對(duì)太陽電池元件輸出影響研究.doc

封裝材料對(duì)太陽電池元件輸出影響研究摘要：多晶矽太陽電池封裝後輸出通常會(huì)增大。同一種封裝方法中用不同廠家的封裝材料，例如玻璃、EVA和TPT對(duì)封裝後的元件輸出增大值不同。本文報(bào)導(dǎo)了進(jìn)口的和國產(chǎn)的封裝材料對(duì)封裝後元件性能的影響。我們的研究結(jié)論是使用進(jìn)口的封裝材料封裝的元件性能好於國產(chǎn)的。引言目前，高成木是抑制大規(guī)模太陽電池應(yīng)用的主要原因之一，而材料成本占了太陽電池組件成本的大頭。實(shí)現(xiàn)太陽電池生產(chǎn)中原材料的國產(chǎn)化是降低成本的重要途徑之一。本文就國產(chǎn)和進(jìn)口封裝材料對(duì)元件輸出特性進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示封裝材料的透光率對(duì)封裝後的太陽電池元件輸出有明顯的影響。本文著重討論封裝材料的透光率對(duì)封裝後的太陽電池元件輸出的影響。實(shí)驗(yàn)資料可為國產(chǎn)原材料生產(chǎn)商進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能做參考，同時(shí)也會(huì)讓用戶瞭解到不同封裝材料對(duì)元件性能的影響。一、封裝方式和材料特性我們採用的多晶矽太陽電池元件是結(jié)構(gòu)層在正面的帶夾層密封形式：即從受光面向下依次為玻璃、EVA、太陽電池、玻璃纖維（可選）、EVA和TPT。在該種封裝方法中，玻璃為結(jié)構(gòu)層；EVA為夾層；太陽電池在兩層EVA中間；TPT為背面層。如圖1所示。太陽電池封裝時(shí)按照上述順序?qū)⒎庋b材料的層疊，並進(jìn)行了層壓及以後的封裝工藝。現(xiàn)就封裝材料做一簡(jiǎn)要介紹：玻璃為低鐵鋼化玻璃，因其含鐵量極低（低於0.02%），所以其透光率極高（在400nm到1100nm的光譜範(fàn)圍內(nèi)為90%左右），從其邊緣看過去為白色因而又稱白玻璃。玻璃鋼化過程有助於提高太陽電池組件抗冰雹、意外打擊的能力，確保整個(gè)太陽電池元件有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)中採用的玻璃分別來自澳大利亞、秦皇島和上海，其透光率曲線如圖2所示。EVA（Ethylene/Vinyl Acetate，譯為聚乙烯一醋酸乙烯醋）又被稱為太陽電池膠膜，用於粘接玻璃與太陽電池陣、太陽電池陣與TPT膜，其透光率在400nm到1100nm的光譜範(fàn)圍內(nèi)也高於90%。採用的EVA分別來自BP和浙江化工研究院，透光率曲線如圖3所示。玻璃纖維層用玻璃纖維編織而成，用於去除層壓時(shí)可能被密封在電池板內(nèi)的氣泡。TPT膜（Tedler-Polyeast-Tedler，譯為複合氟塑料膜）用來防止水汽進(jìn)人太陽電池元件內(nèi)部，並對(duì)正面入射光起反射作用。TPT膜厚為0.12mm，其反射率在400nm到1100nm的光譜範(fàn)圍內(nèi)平均值為0.698。二、多晶矽太陽電池元件輸出及資料分析在本次實(shí)驗(yàn)中，除玻璃和EVA外其它原材料分別來自同一供應(yīng)商。開始封裝前測(cè)量了玻璃、EVA的透光率和TPT的反射率。另外，測(cè)量了固化在秦皇島玻璃上EVA樣品（為粘固在一起的玻璃和EVA）的透光率。結(jié)果顯示附有來自BP公司的EVA樣品的透光率大於來自浙江化工研究所的。層壓後玻璃和進(jìn)口EVA樣品、玻璃和浙江EVA樣品及去除玻璃透光率的影響後進(jìn)口EVA和浙江EVA的透光率在400nm到1100nm的光譜範(fàn)圍內(nèi)的平均值分別為：0.809，0.764，0.887和0.838。EVA在層壓後內(nèi)部組份重新排列及EVA本身的折射率不同，造成了圖3和圖4中所示的EVA透光率曲線不同，浙江EVA的透光率下降較多。樣品的透光率和相應(yīng)的EVA透光率如圖4所示。多晶矽太陽電池元件在封裝前後電性能對(duì)比如表1所示（每個(gè)類別的多晶矽太陽電池元件的資料以10片以上的元件資料平均，且封裝後多晶矽太陽電池組件的效率僅以太陽電池陣的面積計(jì)算）。封裝後多晶矽太陽電池元件的電性能較封裝前增益最高達(dá)5.76%，說明結(jié)構(gòu)層在正面帶夾層的密封形式有助於提高太陽電池的輸出功率。其原因主要有兩個(gè)方面：a.理論認(rèn)為如在太陽電池表面沉積了一層折射率n為2.3，膜厚d為65nm的減反膜，其被密封在玻璃和EVA（兩者的折射率相同，約為1.5）下時(shí)，減反作用達(dá)到了最大。相對(duì)于未封裝前有更多的光入射進(jìn)太陽電池內(nèi)部，所以元件輸出增加。封裝前後電池和元件表面反射率對(duì)比如圖5所示（元件表面反射率資料來自層壓的小塊樣品測(cè)量值）。b.背面的TPT膜為白色，對(duì)入射到太陽電池間未被太陽電池吸收的太陽光有反射作用。這部分光在空氣與玻璃介面處再次被反射向太陽電池，增加入射到太陽電池組件上的太陽光利用率。三、結(jié)論用結(jié)構(gòu)層在正面的帶夾層密封形式進(jìn)行太陽電池元件的封裝有助於提高太陽電池的輸出，但採用不同透光率的封裝材料封裝後其增益效果不同。在我們