太陽能電池封裝光學損失研究

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構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無外乎是太陽電池和組件的封裝材料。其中光學損失是封裝損失的一大重要類別。

典型太陽能電池封裝結構示意圖

光學損失

從理論上講，太陽電池不能將所有光線都吸收轉換成電能，地面用硅太陽電池的光譜響應范圍一般為300nm-1100nm，因此，任何使這一波段的光進入電池減少的因素都會造成光學上的損失，可以從光的透射和反射兩方面進行分析。光從組件表面到電池表面依次要經過玻璃、膠膜（一般為EVA或POE），所以玻璃和膠膜會對光吸收產生影響， 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別，透射率越高則進入到電池中的光也就越多，而電池的輸出功率與光強成正比的。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，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性能離不開相關儀器的檢測，安捷倫科技（中國）有限公司為太陽能電池的生產與研發提供包括光學性能和化學性能在內的整體解決方案。紫外可見近紅外光譜儀是材料光學性能測試的基準方法,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 范圍內具有優異的光度測量性能。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；

3）電池片表面的反射率以及鍍膜工藝監控與評估；

4）背板以及背板覆膜的透過率和反射率；

5）半導體材料的能隙；

安捷倫同時還可以提供傅里葉變換紅外光譜儀、等離子體發射光譜及質譜儀、氣相色譜、液相色譜、氣質聯用、液質聯用等產品，為太陽能電池生產和研發中聚合物材料的鑒別、元素雜質的定量以及有機雜質的定量為太陽能電池的原料管控、生產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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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；

3）電池片表面的反射率以及鍍膜工藝監控與評估；

4）背板以及背板覆膜的透過率和反射率；

5）半導體材料的能隙；

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審核編輯：劉清