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双面玻璃晶体硅太阳电池组件封装工艺 摘要: 　　双面玻璃晶体硅太阳电池组件有着美观、透光的优点, 应用非常广泛, 如: 太阳能智能窗、太阳能凉亭和光伏建筑顶棚,以及光伏玻璃幕墙等等。随着国内外光伏建筑一体化(building integrated photovoltaic, BIPV)的推 ... 　　双面玻璃晶体硅太阳电池组件有着美观、透光的优点, 应用非常广泛, 如: 太阳能智能窗、太阳能凉亭和光伏建筑顶棚,以及光伏玻璃幕墙等等。随着国内外光伏建筑一体化(building integrated photovoltaic, BIPV)的推广, 其商业市场将进一步扩大。但目前由于双面玻璃晶体硅太阳电池组件封装工艺的技术瓶颈, 市场价格相对较高。 因此寻求一种优异的封装方法与工艺迫在眉睫。与普通组件结构相比, 双面玻璃组件利用玻璃代替TPE或TPT(Tedlar 复合薄膜) 作为组件背板材料。本文阐述了不同封装工艺与封装材料对组件封装效果的影响, 并根据实验现象和结果提出了改进方案和途径。 　　1 、双面玻璃晶体硅太阳电池组件的结构　　双面玻璃太阳电池组件的结构有多种, 本文主要讨论的是层压封装的双面玻璃晶体硅太阳电池组件(简称双面玻璃组件)。图1 是双面玻璃太阳电池组件结构。这种组件由玻璃-EVA 胶膜- 太阳电池-EVA 胶膜- 玻璃共5 层组成。与普通太阳电池组件结构相比, 双面玻璃组件利用背板玻璃代替TPE(或TPT)。TPE 为柔性材料, 玻璃是硬度高的刚性材料,双面玻璃层压封装过程中由于两层刚性玻璃的挤压, 很容易出现气泡、移位、太阳电池裂片、玻璃碎裂现象。 　　2 、实验中出现的问题　　气泡现象是双面玻璃组件封装最易出现的问题, 组件中常见的气泡有两类: 一是由于空气从组件边缘渗入产生的气泡, 外观如图2 所示; 二是由于组件内部空气未及时排出产生的气泡, 外观如图3 所示。存在气泡的组件在使用时, EVA 与玻璃、电池易脱层, 严重影响组件外观、电性能和寿命。电池片移位现象在双面玻璃组件封装中也比较常见, 如：  　　图4 所示, 电池片移位影响组件的外观, 严重时会使电池间的连接条发生扭曲、电池片重叠短路等, 影响组件电性能与寿命。电池片的移位主要由于封装时EVA 发生收缩, 电池片在两层玻璃之间移动阻力小, 双面玻璃组件的电池片移位现象更为显著。  　　3、 实验结果与分析 　　如前所述, 在双面玻璃组件层压封装实验中, 组件常出现气泡、电池移位、碎片等现象。为了寻求一种简单方便的封装方法, 解决这些问题, 我们设计了大量实验, 逐步解决了这些问题。不同实验方法、封装材料下组件的效果如表1 和表2 所示。 　　产生气泡是双面玻璃组件层压封装中最常见也是最难解决的问题。通过大量实验, 我们发现产生气泡的主要原因有两方面: 一是由于玻璃与太阳电池片均是刚性的, 两层玻璃之间存在空隙, 将双面玻璃组件从层压机中取出后, EVA 尚处于熔融状态, 空气可以迅速沿空隙进入玻璃之间, 从而产生气泡。针对这一情况, 我们首先采用太阳电池组件在真空状态下冷却的方法, 即层压机内冷却法, 这种方法能很好地解决气泡问题, 但组件封装周期时间长, 不利于产业化; 随后我们改进封装工艺, 封装过程中, 采用PC/PET 膜包裹封装法, 避免了气泡的产生, 这种方法工艺简单、效果好, 适于工业化生产。二是由于EVA 太薄, 双面玻璃组件两层玻璃之间空间相对较大, 需要填充的EVA 比普通组件多, EVA 在熔融状态时不能充满玻璃与玻璃之间的空隙, 残留在电池片附近的空气不能排出从而产生气泡, 这类气泡一般出现在组件中央电池片之间。目前市场上EVA 厚薄差距很大, 范围从0.25～0.8 mm,在双面玻璃组件封装实验中, 我们发现使用两层厚度在0.4mm 以下的EVA 时, 很容易在组件的中部产生气泡, 而改用三层或四层EVA, 就很少有气泡产生。 　　双面玻璃组件电池片移位是由于EVA 的收缩引起的, 可以从两个方面着手: 一是选择适合种类与厚度的EVA, 减少EVA 有方向性的收缩。不同EVA 热收缩性差别较大, 双面玻璃组件封装中尽量采用收缩较小的进口EVA。从表2 可以看出, 使用两层单层厚度为0.5～0.6 mm 的EVA 最为适宜(EVA太薄则电池易裂片、产生气泡, 太厚则电池易移位), 单层厚度不够可适当增加层数。EVA 收缩一般由组件四周指向中心, 且横向与纵向收缩幅度差异较大(与EVA 种类有关), 实验结果显示: 封装前将EVA 划上横竖的一些刀痕, 可以减少EVA 收缩的方向性, 封装后的电池移位现象明显减少。二是优化层压工艺, 增加电池片移位的阻力。在EVA 未收缩之前, 对层压机