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与光伏组件其它部件的相互作用
除了聚合物老化之外,光伏组件中无机材料的腐蚀也是光伏组件最严重的问题之一。电池衰减(例如减反射膜)或金属线、焊带粘合和背金属的腐蚀都会导致光伏组件性能大幅度降低[21,22]。因为EVA降解可能伴随着腐蚀副产品的产生,例如醋酸,所以可能加速金属的腐蚀过程[23,24]。此外,水的渗入加速了EVA从电池表面的脱落过程[25]从而导致金属线分解[26]。
新型电池与组件设计以及它们对光伏组件要求的影响
高效晶体太阳能电池(μ>19.0%)通过提高蓝光/UV光谱响应来增加功率输出。因此将封装材料的UV透光极限值移动到350nm以下将变得更加重要,而这一改变能带来超过1%的相对效率提升。
另一个要求与降低组件重量相关,做法通常是使用更薄的前表面玻璃或甚至将其替换成刚性聚合物层。对于后者,为了确保与这些替代材料良好的粘合度,必须使用其它封装材料,例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。如果刚性层应用在组件背部,可供选择的材料非常多,例如玻璃纤维材料或甚至结构铝合金。前表面可以覆盖上高透明度的聚合物薄膜,例如乙烯四氟乙烯(ETFE)。当使用聚合物材料封装易碎太阳电池时,为了降低热膨胀错配,必须选择更适合的封装材料。
此外,目前R&D层面上较关注的新电池技术包括了铜金属化晶体硅太阳电池。因此需要根据与铜的化学活性来调整封装材料。
“为封装选择合适的材料组合至关重要”
结论与展望
由于封装材料对效率和可靠性影响非常大,所以选择合适材料在组件设计环节显得举足轻重。至于耐用性和安全性,封装材料必须满足在各种环境和工作条件下长期使用的要求。对于所使用的聚合物材料,微环境条件在这些衰退过程中非常重要,并受组件其它材料特别是前表面和背部材料的强烈影响。因此,为封装选择合适的材料组合相当重要。
除了上述的技术要求之外,来自组件市场的经济压力也在逐渐上升,所以降低生产成本是无法回避的问题。一方面,需要提高UV光谱波段的透光率,另一方面还要缩短生产周期以降低生产成本。但由于组件生产商承诺的长保质期限制了新材料和新生产工艺的引入,所以只能考虑小部分的材料种类。虽然EVA依靠其较高的性价比以及几十年的应用经验依然占据市场主导,但其它封装材料的数量和种类仍然出现了显著增长。
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