太陽能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能試驗方法的探討

【中玻網】由于世界性能源短缺，加上大部分國家氣候變暖，人類的自然環(huán)境不斷惡化，可更新能源利用是大部分國家能源發(fā)展的新常態(tài)。太陽能是廉價的、人類能夠自由利用的、純凈的綠色能源，因此，光伏發(fā)電是今后大部分國家可更新能源利用的重要組成部分。太陽能組件用光伏玻璃是太陽能電池的關鍵零部件之一，其作用是保護電池組件不受水汽的侵蝕，防止氧化，增強組件的抗沖擊能力，并利用其高透射率為電池片提供光能。由于太陽能光伏組件在露天環(huán)境下使用，工作條件相當惡劣，要經受日光曝曬、酸雨、冷熱沖擊、沙塵、冰雹、海洋氣候等自然環(huán)境的影響，在進行清洗、維修等正常維護時也可能受到機械損傷，這些都會對玻璃結構造成損傷，從而導致玻璃的太陽光透過率降低、光伏發(fā)電接收性能下降而影響發(fā)電效率。尤其是鍍膜玻璃，鍍膜層的損傷會導致太陽光有效透射比下降。因此，開展對太陽能組件用光伏玻璃耐久性能的研究顯得尤為重要，能推動太陽能光伏玻璃行業(yè)的科技進步，提升生產企業(yè)的產品質量和競爭力，增強太陽能光伏玻璃的全部競爭力。

　　按照國內現(xiàn)行相關標準的要求，雖然對太陽能光伏玻璃的耐久性能指標及試驗方法作了規(guī)定，但由于其實際的使用情況是要經過反復的濕熱—鹽霧、濕熱—紫外、濕凍—鹽霧、濕凍—紫外、清洗等循環(huán)考驗，因此要對太陽能光伏玻璃的上述要求進行考核。本研究挑選了國內外有一定影響力的4種太陽能光伏鍍膜玻璃，每種產品分別制成尺寸為300 mm×300 mm的試樣3塊，分別標記為國產（一）、國產（二）、進口（一）、進口（二）進行上述要求有關的試驗并進行分析。

　　（1）濕熱—鹽霧試驗：先將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，將試樣置于試驗溫度為（85±2）℃、相對濕度為（85±5）%的環(huán)境中，經過時間為1 000 h的濕熱試驗后，再按GB/T 1771—2007的規(guī)定，將試樣置于35℃的溫度下，用濃度為（5±1）%的NaCl溶液連續(xù)噴霧96 h，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫，按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比。試驗數(shù)據見表1，試驗后的表面質量見圖1。

圖1    濕熱—鹽霧試驗后的表面質量情況

　　試驗結果分析：試樣經濕熱—鹽霧試驗后，太陽光有效透射比均有衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，這樣將對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產生非常大影響，因此應規(guī)定產品經濕熱—鹽霧試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　　（2）濕熱—紫外試驗：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，置于試驗溫度為（85±2）℃、相對濕度為（85±5）%的環(huán)境中，試驗時間為1 000 h，再經受波長在280~385 nm范圍的紫外輻射為15 kWh/m2，其中波長為280~320 nm的紫外輻射至少為5 kWh/m2，在試驗過程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據見表2，試驗后的表面質量見圖2。

圖2    濕熱—紫外試驗后的表面質量情況

　　試驗結果分析：試樣經濕熱—紫外試驗后，太陽光有效透射比均有了一定程度的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，這樣將對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產生非常大影響，因此應規(guī)定經濕熱—紫外試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　�。�3）濕凍—鹽霧試驗：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，按JC/T 2170—2013中6.11的規(guī)定進行濕凍試驗，再按GB/T 1771—2007的規(guī)定將試樣置于35℃的溫度下，用濃度為（5±1）%的NaCl溶液連續(xù)噴霧96 h后，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據見試驗數(shù)據見表3，試驗后的表面質量見圖3。

圖3    濕凍—鹽霧試驗后的表面質量情況

　　試驗結果分析：試樣經濕凍—鹽霧試驗后，太陽光有效透射比均有了一定的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產生非常大影響，因此應規(guī)定經濕凍—鹽霧試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　�。�4）濕凍—紫外試驗：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，按JC/T 2170—2013中6.11的規(guī)定進行濕凍試驗后，再經受波長在280~385 nm范圍的紫外輻射為15 kWh/m2，其中波長為280~320 nm的紫外輻射至少為5 kWh/m2，在試驗過程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據見試驗數(shù)據見表4，試驗后的表面質量見圖4。

圖4    濕凍—紫外試驗后的表面質量情況

　　試驗結果分析：試樣經濕凍—紫外試驗后，太陽光有效透射比均有了一定的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產生非常大影響，因此應規(guī)定經濕凍—紫外試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　�。�5）耐磨試驗：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，用自制磨耗儀，使用QB/T 2309—2010中塑料橡皮擦做的磨頭，尺寸為5 mm×5 mm，配重后質量為500 g，來回作為一個循環(huán)，試驗25個循環(huán)后，用蒸餾水沖洗，在自然環(huán)境中晾干，再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測量磨耗區(qū)域的太陽光有效透射比。試驗數(shù)據見表5，試驗后的表面質量見圖5。

圖5    耐磨試驗后的表面質量情況

　　試驗結果分析：試樣經耐磨試驗后，太陽光有效透射比均有一定的衰減，并且樣品鍍層磨損比較嚴重，其中一個樣品的鍍層已經磨掉，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產生非常大影響。因此應規(guī)定經耐磨試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　　通過對太陽能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能項目（包括：濕熱—鹽霧性能、濕熱—紫外性能、濕凍—鹽霧性能、濕凍—紫外性能、耐磨性能）的試驗和分析，初步找到了其長期使用和維護過程中產品的質量考核指標。經過研究分析，上述耐久性能項目是太陽能光伏組件用鍍膜玻璃在實際使用中應該加以控制的，相關的試驗方法是可行的，能及時發(fā)現(xiàn)產品設計、生產中的缺點，提高生產企業(yè)在產品設計、工藝配方、生產制造、質量控制中的技術水平，避免太陽能光伏組件用鍍膜玻璃使用一段時間后太陽光有效透射比下降而影響光伏發(fā)電效率。