關于研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的探討

李鵬鵬　金寧寧　劉振波

摘 要：太陽能配件直接影響太陽能光伏組件的性能與使用壽命，同時也影響組件與系統安裝效率，對太陽能光伏行業的發展有著不可忽視的重要作用。太陽能發電與其它能源相比，發電的成本相對較高，只有在太陽能電池使用壽命相當長的情況下，才能在成本上與其它能源進行競爭。太陽能組件長年在戶外工作，直接暴露于空氣中，需耐嚴寒（-40℃）及酷暑（80℃），所以對太陽能各種配件性能要求較高，其性能好壞直接決定太陽能光伏組件和太陽能發電系統整體的質量。因此，如何通過技術創新研發進一步提高太陽能配件的光電轉化效率和使用壽命非常關鍵。

關鍵詞：太陽能；光伏組件；高效自潔

1 研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的意義

我國已成為世界第一大太陽能光伏組件生產國，有關資料表明2009年世界太陽能光伏組件產量為93.4億瓦，我國的太陽能光伏組件的產量為35.9億瓦，占全球產量的49%，其中薄膜太陽能光伏組件產量占據了總量的18%。雖然我國的太陽能光伏組件的產量已占有優勢地位，但主要占據的還是中低檔產品，高檔產品仍以國外為主，產品檔次的高低不僅取決于設施的配備上，更重要的是體現在性能上。

太陽能光伏組件最主要的性能之一是光電的轉化率。目前，我國太陽光伏組件制造企業也開始研制清潔長壽命太陽能光伏組件，但目前市場的各類太陽能組件都存在一些質量問題或質量隱患，如：EVA發黃、接線盒燒壞、組件脫層等。這是由于太陽能光伏組件一般都安裝在露天，雨水、露水等經常會存積在邊框中，電池板單元長期受到雨水、露水的侵蝕，其密封性會受到影響，容易被腐蝕和損壞，從而影響到電池板的光電轉換效率及使用壽命。而且太陽能電池板的鋼化玻璃層表面難免會粘附上一層灰塵，即使在雨雪天氣，雨水的流動也不易把灰塵帶走，從而使得太陽能電池板能接收到的有效光照強度大大降低，從而使得太陽能光伏組件所能產生的電能也隨之降低。并且由于邊框的安裝腔與邊框的向陽面之間相互隔絕，造成太陽能電池組件背面的熱量不能順暢散出，導致組件的溫度不斷升高，使光伏組件和光伏發電系統的光電轉換效率大大降低。這些問題的存在，使我國光伏企業的技術進步受到嚴重的約制。

2 研究高效自潔長壽命太陽能光伏組件的主要技術

太陽能光伏組件的制作是太陽能電池生產中關鍵步驟，好的組件不但可以使電池的壽命得到保證，而且還可以增強電池的抗擊強度。太陽能光伏組件包括：太陽能電池片、面板玻璃、EVA膠膜、背板材料TPT、鋁合金邊框、互連條及助焊劑、有機硅膠、接線盒及連接器。我們主要對面板玻璃、連接器、鋁合金邊框的制作技術進行研發創新，從而有效地提高組件的使用壽命和光電轉化效率。其中，技術的特色和創新之處有：

2.1 面板玻璃鍍層技術：采用在鋼化玻璃層的表面設置有二氧化鈦復合物涂層，主要為納米級二氧化鈦和聚酰亞胺等組成，在雨雪天氣時，雨水的流動能很容易地把積聚在二氧化鈦復合物層表面的灰塵帶走，從而使得太陽能電池板能最大限度地接收到有效光照強度，使得太陽能光伏組件所能產生的電能最大化，這樣不但能夠起到清潔面板增加鋼化玻璃層的透光率的作用，而且能減少鋼化玻璃層的反射率，從而進一步提高太陽能光伏組件所能產生的電能。大大提高了組件的使用效率。

2.2 電池串間增設連接體技術：采用太陽能電池組件相鄰電池串的交界處設置連接體，使得在太陽能電池組件的生產過程中，在將層疊好的組件轉移和層壓過程中，電池串不容易出現移位，并且相鄰的電池串之間不會出現擠壓，從而不會造成組件報廢，減少了生產損失。

2.3 邊框改進技術

2.3.1 采用在設置有電池板單元邊框的長邊框兩端設置漏水孔，存積在邊框中的雨水、露水會從漏水孔中流出，使電池板單元不會因為受到侵蝕而影響密封性，從而使電池板的光電轉換效率及使用壽命不會受到影響。

2.3.2 采用太陽能光伏組件邊框的內側設置有用來安裝太陽能電池組件的卡口，邊框的背陽面為安裝面，安裝面與卡口之間存在安裝腔，邊框的向陽面上設置有至少一個通氣孔，并與安裝腔相連通。在使用時，太陽能電池組件背面的熱量可以通過通氣孔順暢排出，不會引起太陽能電池組件溫度的不斷升高，從而保證其光電轉換效率。大大提高使用效率。

2.4 可以達到的主要技術指標

標準測試條件：AM1.5光強，1000W/m2，t=25℃；光電轉換效率：15%；電池板開路電壓：36.86V；電池板最佳工作電壓：17.5V；絕緣電阻：大于200兆歐；填充因子FF%：74.23%；使用壽命大于25年（使用25年效率大于原來效率的90%）。

3 結束語

高效自潔長壽命太陽能光伏組件新產品的成功開發，填補了國內相關技術的空白，技術處于國內領先水平。并可以實現更大的經濟效益和社會效益，主要表現為推動太陽能光伏組件技術的創新和發展，從而提高組件的光電轉化率，帶動光伏行業的發展；增強了企業的市場競爭力，使企業在太陽能光伏組件的研發和創新能力上提高到更高水平；以最快的速度滿足客戶的需求。同時能為社會提供更多的就業機會，減輕社會的就業壓力。

參考文獻

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作者簡介：李鵬鵬（1980，7-），碩士研究生，講師，河南職業技術學院機電工程系，研究方向：能源工程。