一种新型轻质柔性光伏组件介绍

所谓轻质柔性组件，是一种重量更轻、厚度更薄且柔韧性更佳的新型组件，可以直接黏贴于轻荷载和曲面屋顶上，不需要支架或者其他安装系统。

对于轻质柔性组件，最早的是由薄膜电池制作的柔性组件，近几年随着晶体硅技术的发展及封装材料的改进，新型高效的晶体硅轻质柔性组件也开始慢慢步入市场。

柔性薄膜太阳电池组件内部集连

晶体硅轻质柔性组件

本文主要基于高效IBC电池（如图1所示），利用其高效、美观、低衰减等特性，更适合于建筑一体化应用，采用两种封装方案制作轻质柔性组件，对两种封装方案进行对比分析。

图1 IBC电池结构图与实物图

研究内容

晶体硅轻质柔性组件的工艺难点主要在于前板柔性封装材料的选用及生产过程中的质量控制，以满足轻质、柔性及低隐裂的需求。

目前替代玻璃制作轻质柔性组件的前板封装材料一般选用高分子含氟材料，之所以选用高分子含氟材料，是因为光伏组件主要应用在户外，紫外线等对封装胶膜及电池片有损害，需要使用材料加以保护。

由于氟元素的电负性最大，原子半径很小且形成的C-F键短，键能大，F原子和全氟基团对主链起保护作用，所以含氟高分子材料具有耐热、耐高温、抗紫外、耐磨等诸多优点，可以满足光伏组件户用应用条件。

高分子材料的结构示意图如图2所示。

图2 含氟高分子材料的结构示意图

下文主要基于两种封装方案进行分析与讨论：一种是ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物），ETFE膜材的厚度通常在0.05~0.25mm，随着厚度的增加undefined膜材将更硬更脆undefined难以加工，在制作轻质柔性组件时，由于其厚度较薄，一般需要搭配玻纤复合材料作为衬底；一种是采用含氟透明前板，由强化PET芯材和含氟薄膜构成，含氟薄膜一般选用PVDF薄膜。

两种封装方案

材料性能对比

01 初始透光率对比

根据图3透光率测试结果，含氟透明前板的透光率为85.16%，ETFE+复合材料的透光率为80.09%。ETFE+复合材料的透光率相比含氟透明背板的透光率约5.07%。

图3 两种封装材料透光率

02 紫外老化后对比

由于轻质柔性组件前板材料一般选用含氟高分子材料，其抗紫外性能相比常规组件用玻璃要低，所以其抗紫外性能是主要评价之一。采用温度60℃，波长范围为280~400nm，分别以UV30、60、90、120、150、180、210、240、270、300 kWh/m2的辐照量照射ETFE+复合材料及含氟透明前板，进行以下对比测试分析。

01表面黄变程度

经测试（如图4所示），ETFE+复合材料经过紫外老化测试后发黄严重，经对样品分析，主要是复合材料发生黄变，由于复合材料的主要成份为玻纤预浸布，虽ETFE自身具有很好的抗紫外性能，但是其紫外阻隔能力不够，紫外线穿透ETFE薄膜导致下层的玻纤预浸布发黄，300 kWh/m2测试后黄变指数ΔYI为6，发黄现象严重。含氟透明背板在经过300 kWh/m2测试后表现较好，黄变指数ΔYI在3以内。