2018年中國光伏技術(shù)發(fā)展報告(8)

■ 中國可再生能源學會光伏專業(yè)委員會

2.4.4 雙面光伏組件技術(shù)

雙面光伏組件是指應用具有雙面發(fā)電特性的電池，采用雙玻結(jié)構(gòu)封裝而成的光伏組件。具有雙面發(fā)電特性的電池主要有p型PERC雙面多晶硅太陽電池、p型PERC雙面單晶硅太陽電池、n型PERT太陽電池等。據(jù)協(xié)鑫集成的報道，p型PERC雙面多晶硅光伏組件的雙面率達到70%，n型PERC雙面光伏組件的雙面率達到90%。其在實際電站應用中，根據(jù)地面反射條件的不同可增加5%～27%的發(fā)電量。其中，草地僅增加5%，而地面白漆將增加25%～27%的發(fā)電量。雖然p型PERC雙面光伏組件的雙面率低，但是該產(chǎn)品是協(xié)鑫集成可以最快達到量產(chǎn)化的產(chǎn)品，并已于2017年獲得了第三方測試機構(gòu)TüV的產(chǎn)品認證證書，目前該產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)。n型PERT雙面光伏組件的轉(zhuǎn)換效率雖然較高，但是成本也相對較高，量產(chǎn)化后的成本下降幅度有待進一步確認。據(jù)英利等公司的報告，雙面光伏組件的雙面率最高可達到90%以上，實際電站應用收益可增加10%～30%。圖45給出了雙面光伏組件的結(jié)構(gòu)。隨著n型晶體硅電池的推廣應用及雙面電池的普及，雙玻光伏組件的需求也將隨之提升。與此同時，各光伏廠家持續(xù)研發(fā)多主柵、半片、疊瓦、聚光焊帶技術(shù)、先進玻璃鍍膜技術(shù)，以及系統(tǒng)水平的電站環(huán)境優(yōu)化、追蹤支架設(shè)計、逆變器配置優(yōu)化等，都將為雙面光伏組件的發(fā)電增益助力。

圖45 雙面光伏組件的結(jié)構(gòu)

雙面雙玻組件的背面玻璃通過使用背面鍍釉技術(shù)，提高了電池的片間距和串間距部分對光線的反射率，從而提高了組件的零深度效應。協(xié)鑫集成的鍍釉雙面雙玻組件可使雙面組件的正面功率提高1.5%～2%。

協(xié)鑫集成推出的雙面雙玻組件的主流功率為：1) 60版型p型多主柵雙面雙玻多晶硅光伏組件(6×10)的主流功率檔為285～300 W；2) 60版型p型多主柵雙面雙玻單晶硅光伏組件(6×10)的主流功率檔為295～310 W。

2.4.5 智能無熱斑組件技術(shù)

智能無熱斑組件技術(shù)是改變現(xiàn)有常規(guī)組件每20或24片電池并聯(lián)1個二極管的連接結(jié)構(gòu)，將組件中的每片電池均并聯(lián)1個二極管。當受到遮擋時，被遮擋電池并聯(lián)的二極管兩點電壓發(fā)生變化，二極管導通，電流自二極管流過屏蔽掉被遮擋電池，不影響其他電池正常工作，從而解決了熱斑問題。圖46為無熱斑組件的圖片和電池的連接方式。

圖46 無熱斑組件的圖片及電池的連接方式

智能無熱斑組件采用此種連接設(shè)計具有以下優(yōu)勢：

1)不同遮擋情況下，熱斑電池溫度均低于測試組件中心參考溫度。低溫工作的組件具有更高的安全性，使其封裝材料的壽命更長。

2)相同遮擋面積下，智能無熱斑組件較常規(guī)組件功率更高。

3)可以充分利用09:00以前和15:00以后的陽光，長時間發(fā)電，提高了系統(tǒng)的發(fā)電效率和土地利用率。

英利公司的智能無熱斑組件在2017年獲得了TüV產(chǎn)品認證證書，并實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。江蘇新源太陽能科技有限公司于2017年獲得了“智能無熱斑光伏組件”TüV認證證書。

2.4.6 新型焊帶技術(shù)

反光焊帶是應用全反射原理，通過焊帶表面復合反光膜、表面涂高反射涂層、表面壓花處理等方式，實現(xiàn)了焊帶表面結(jié)構(gòu)化設(shè)計，利用照射到焊帶表面的光來增加光伏組件內(nèi)電池的受光總量，從而提升光伏組件的功率。圖47為不同反光焊帶表面結(jié)構(gòu)的形貌，圖48為采用不同反光焊帶的組件功率對比。

圖47 不同反光焊帶表面結(jié)構(gòu)的形貌

圖48 采用不同反光焊帶的組件功率對比

研究表明，優(yōu)化焊帶表面結(jié)構(gòu)可以使組件功率獲得增益，并且焊帶結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式會影響焊帶表面形貌及最終的組件功率增益量[75]。

2.4.7 封裝材料技術(shù)

目前國內(nèi)外的幾種背板結(jié)構(gòu)如表18所示，其中，TPT為雙面PVDF膜。

背板主要的封裝材料包括：

1) THV：四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯三元共聚物。2) PVDF：聚偏二氟乙烯。3)PVF：聚氟乙烯。4)氟涂料：目前國內(nèi)較多使用的涂布材料有PTFE、PVDF和FEVE。5) PET：聚對苯二甲酸乙二脂(滌綸樹脂)。6) PA：尼龍，即聚酰胺纖維(棉綸)。7) PO：聚烯烴。為乙烯、丙烯或高級烯烴的高級聚合物，主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和POE、EVA、MMA等高級烯烴聚合物。

表18 各種背板的結(jié)構(gòu)

封裝膜中氟的含量越高，環(huán)境穩(wěn)定性越好，價格越貴。按照環(huán)境穩(wěn)定性，封裝材料的排序依次是：THV＞PVDF＞PVF＞氟涂料＞PET。THV是目前韌性最佳的氟聚合物。BBF光伏組件背板具有卓越的耐候性，以及良好的回彈性、阻燃性和低滲透性，多層之間用化學方法粘合，無粘合劑。美國3M公司在生產(chǎn)此類背板。

1)含氟膜背板。TPT結(jié)構(gòu)是最早的光伏組件背板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在也是雙面含氟復合型背板的統(tǒng)稱。其結(jié)構(gòu)為氟膜/PET/氟膜，含氟膜主要為PVF和PVDF等。生產(chǎn)廠商主要有奧地利的Isovoltaic，意大利的Coveme，韓國的SKC，臺灣的臺虹，日本的MA，德國的Krempel、3M、Honeywell等。

KPK膜最先由德國Krempel公司和法國阿科瑪(Arkema)公司共同開發(fā)出來，其結(jié)構(gòu)為PVDF/PET/PVDF，屬于TPT結(jié)構(gòu)的一種。該產(chǎn)品自2008年推向市場以來，已被歐洲和亞洲主要的光伏組件制造商廣泛采用。用PVDF 膜代替PVF膜具有更好的耐候性和加工性，所以KPK膜也可歸為TPT類，但是PVDF膜成型對加工技術(shù)的要求較高。PPP和PPE背板的生產(chǎn)商主要有法國阿科瑪、韓國SKC和日本電氣。國內(nèi)使用PVDF和PVF膜制備TPT和TPE復合背板的企業(yè)主要有江西明冠能源、蘇州賽伍、江蘇中南通匯、樂凱膠片和湖北回天膠業(yè)等。

2)氟涂料背板。氟涂料背板(TPC、CPC、CPE)的設(shè)計思路是使用氟碳涂料涂布到PET薄膜上以替代氟塑料薄膜。目前國內(nèi)使用較多的涂布材料有四氟的PTFE(聚四氟乙烯)、PVDF、FEVE(氟乙烯與乙烯基醚的共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)。ETFE是由日本旭硝子研發(fā)，處于試用階段，并未量產(chǎn)。ECTFE是由杜邦公司在1946年開發(fā)，目前商品化的產(chǎn)品只由蘇威公司提供。沒有一種溶劑能在120 ℃以下侵蝕ECTFE或使用應力使其開裂，其具有很高的耐候性和阻隔性，在商品化的光伏組件背板中，ECTFE是最好的耐候?qū)硬牧稀?/p>

由于前幾年光伏組件背板的需求旺盛，國外公司均不對中國公司提供氟塑料薄膜，所以中國公司開發(fā)了其他國家不生產(chǎn)的氟涂料背板，將氟碳材料涂覆于PET上，替代氟塑料薄膜。但是氟涂料因其固有的如粘結(jié)性、針孔、附著力、開裂和揮發(fā)性等問題暫不能應用于背板，只能用于低端市場。生產(chǎn)此類涂料的國外廠家有美國Madico；國內(nèi)廠家有蘇州中來、樂凱膠片、北京高盟、浙江哈氟龍、蘇州帆度等。 (待續(xù))