太陽能電池封裝光學(xué)損失研究

太陽電池封裝成組件后，其實際功率通常會小于理論功率，稱之為功率損失或封裝損失。太陽電池組件的封裝結(jié)構(gòu)自上而下的順序分別是鋼化玻璃-膠膜-電池片-膠膜-背板；封裝之前的單焊、串焊工藝將電池片通過涂錫焊帶連接；組件層壓封裝好后，再組裝上接線盒、邊緣密封膠和邊框。因此，造成組件封裝損失的可能因素?zé)o外乎是太陽電池和組件的封裝材料。其中光學(xué)損失是封裝損失的一大重要類別。

典型太陽能電池封裝結(jié)構(gòu)示意圖

光學(xué)損失

從理論上講，太陽電池不能將所有光線都吸收轉(zhuǎn)換成電能，地面用硅太陽電池的光譜響應(yīng)范圍一般為300nm-1100nm，因此，任何使這一波段的光進(jìn)入電池減少的因素都會造成光學(xué)上的損失，可以從光的透射和反射兩方面進(jìn)行分析。光從組件表面到電池表面依次要經(jīng)過玻璃、膠膜（一般為EVA或POE），所以玻璃和膠膜會對光吸收產(chǎn)生影響， 玻璃和膠膜的透射率越高，組件的封裝損失也就越小。

常規(guī)超白鋼化玻璃的透射率為92%左右，而具有增透膜的鍍膜玻璃，透射率可高達(dá)96%，鍍膜玻璃一般可提高組件1%的輸出功率增益。選取四個不同廠家3.2mm布紋鋼化玻璃的透射率隨波長（波長范圍從300nm到 1100nm）的變化，其中D樣品為鍍膜玻璃，其他三種為普通鋼化玻璃。從圖中可以看出，不同廠家的玻璃的透射率有很大區(qū)別，透射率越高則進(jìn)入到電池中的光也就越多，而電池的輸出功率與光強(qiáng)成正比的。在電池和其他輔材不變的情況下，使用透射率高的鋼化玻璃，組件的輸出功率增大， 封裝損失減小。

不同玻璃透射率曲線（厚度3.2mm）

膠膜用于粘結(jié)鋼化玻璃、電池和背板，常見的膠膜材料包括EVA（乙烯-醋酸乙烯聚合酯）和POE（聚氧乙烯）。以EVA為例，由于它是紫外不穩(wěn)定的，約占太陽光6%的紫外線長時間的照射可造成EVA膠膜的老化、龜裂、變黃，繼而降低其透光率，因此有些廠家的EVA中會添加抗紫外劑，這樣就會引起EVA在短波段的透射率的下降。選取四款不同廠家EVA 在交聯(lián)后透射率曲線圖，其中D樣品未添加紫外吸收劑，300nm波長光的透射較高。

相較于EVA，POE膠膜更加輕薄、耐高溫、耐老化、耐腐蝕性更強(qiáng)，得到更多的青睞。

不同EVA的透射率曲線

太陽能電池的組件光學(xué)性能離不開相關(guān)儀器的檢測，安捷倫科技（中國）有限公司為太陽能電池的生產(chǎn)與研發(fā)提供包括光學(xué)性能和化學(xué)性能在內(nèi)的整體解決方案。紫外可見近紅外光譜儀是材料光學(xué)性能測試的基準(zhǔn)方法,安捷倫科技（中國）有限公司推出的Cary5000紫外可見近紅外光譜儀是一款高性能 UV-Vis 和 NIR 分光光度計，在 175-3300 nm 范圍內(nèi)具有優(yōu)異的光度測量性能。Cary5000可用于太陽能電池組件中各核心部件的光學(xué)性能測試，主要包括：

1）光伏玻璃的透過率；

2）膠膜的透過率、色度霧度和黃變指數(shù)；

3）電池片表面的反射率以及鍍膜工藝監(jiān)控與評估；

4）背板以及背板覆膜的透過率和反射率；

5）半導(dǎo)體材料的能隙；

安捷倫同時還可以提供傅里葉變換紅外光譜儀、等離子體發(fā)射光譜及質(zhì)譜儀、氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用等產(chǎn)品，為太陽能電池生產(chǎn)和研發(fā)中聚合物材料的鑒別、元素雜質(zhì)的定量以及有機(jī)雜質(zhì)的定量為太陽能電池的原料管控、生產(chǎn)工藝控制和成品檢測提供完整解決方案。

信息來源：太陽電池組件封裝損失的研究

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Cary5000紫外可見近紅外光譜儀是光學(xué)性能測試的基準(zhǔn)型儀器，廣泛應(yīng)用于各電池組件廠和太陽能電池核心部件廠，包括光伏玻璃、膠膜和背板材料等，是生產(chǎn)和研發(fā)的行業(yè)基準(zhǔn)。測試范圍主要包括：

1）光伏玻璃的透過率；

2）膠膜的透過率、色度霧度和黃變指數(shù)；

3）電池片表面的反射率以及鍍膜工藝監(jiān)控與評估；

4）背板以及背板覆膜的透過率和反射率；

5）半導(dǎo)體材料的能隙；

Cary630 FTIR傅里葉變換紅外光譜儀

Cary630 FTIR傅里葉變換紅外光譜儀性能可靠、操作簡便、為太陽能電池和鋰離子電池的質(zhì)控和研發(fā)提供質(zhì)量保證的基礎(chǔ)。傅里葉變換紅外光譜儀是材料定性鑒別最簡單快速的方法，Cary630 FTIR可用于鑒別各種電池中用到的聚合物材料、有機(jī)化合物及鹽類，主要包括：

1）太陽能電池膠膜的定性；

2）太陽能電池背板及覆膜的定性和老化研究；

3）鋰電中電解質(zhì)、溶劑、添加劑、粘合劑等的鑒別；

4）各類電池中聚合物材料的鑒別；

ICP-OES/ICP-MS/ICP-MS/MS用于工業(yè)硅/硅粉/氯硅烷/硅料/多晶硅中的元素雜質(zhì)定量分析，ICP-MS首次推出并迅速為半導(dǎo)體制造商和供應(yīng)商所采用時，安捷倫就一直引領(lǐng) ICP-MS 的發(fā)展。通過與領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商和化學(xué)品提供商合作，安捷倫不斷開發(fā)和更新ICP-MS系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)對半導(dǎo)體行業(yè)的分析挑戰(zhàn)，始終處于創(chuàng)新的最前沿。

1）三氯氫硅、硅烷等氣體中元素雜質(zhì)含量的測試

2)硅礦產(chǎn)、粗硅、工業(yè)硅中元素雜質(zhì)含量的測試

3)電池級&電子級單晶硅和多晶硅的元素雜質(zhì)含量測試

4)各種濕電子化學(xué)品的元素雜質(zhì)含量測試

審核編輯：劉清