太阳能电池封装光学损失研究

太阳电池封装成组件后，其实际功率通常会小于理论功率，称之为功率损失或封装损失。太阳电池组件的封装结构自上而下的顺序分别是钢化玻璃-胶膜-电池片-胶膜-背板；封装之前的单焊、串焊工艺将电池片通过涂锡焊带连接；组件层压封装好后，再组装上接线盒、边缘密封胶和边框。因此，造成组件封装损失的可能因素无外乎是太阳电池和组件的封装材料。其中光学损失是封装损失的一大重要类别。

典型太阳能电池封装结构示意图

光学损失

从理论上讲，太阳电池不能将所有光线都吸收转换成电能，地面用硅太阳电池的光谱响应范围一般为300nm-1100nm，因此，任何使这一波段的光进入电池减少的因素都会造成光学上的损失，可以从光的透射和反射两方面进行分析。光从组件表面到电池表面依次要经过玻璃、胶膜（一般为EVA或POE），所以玻璃和胶膜会对光吸收产生影响， 玻璃和胶膜的透射率越高，组件的封装损失也就越小。

常规超白钢化玻璃的透射率为92%左右，而具有增透膜的镀膜玻璃，透射率可高达96%，镀膜玻璃一般可提高组件1%的输出功率增益。选取四个不同厂家3.2mm布纹钢化玻璃的透射率随波长（波长范围从300nm到 1100nm）的变化，其中D样品为镀膜玻璃，其他三种为普通钢化玻璃。从图中可以看出，不同厂家的玻璃的透射率有很大区别，透射率越高则进入到电池中的光也就越多，而电池的输出功率与光强成正比的。在电池和其他辅材不变的情况下，使用透射率高的钢化玻璃，组件的输出功率增大， 封装损失减小。

不同玻璃透射率曲线（厚度3.2mm）

胶膜用于粘结钢化玻璃、电池和背板，常见的胶膜材料包括EVA（乙烯-醋酸乙烯聚合酯）和POE（聚氧乙烯）。以EVA为例，由于它是紫外不稳定的，约占太阳光6%的紫外线长时间的照射可造成EVA胶膜的老化、龟裂、变黄，继而降低其透光率，因此有些厂家的EVA中会添加抗紫外剂，这样就会引起EVA在短波段的透射率的下降。选取四款不同厂家EVA 在交联后透射率曲线图，其中D样品未添加紫外吸收剂，300nm波长光的透射较高。

相较于EVA，POE胶膜更加轻薄、耐高温、耐老化、耐腐蚀性更强，得到更多的青睐。

不同EVA的透射率曲线

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1）光伏玻璃的透过率；

2）胶膜的透过率、色度雾度和黄变指数；

3）电池片表面的反射率以及镀膜工艺监控与评估；

4）背板以及背板覆膜的透过率和反射率；

5）半导体材料的能隙；

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信息来源：太阳电池组件封装损失的研究

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2）胶膜的透过率、色度雾度和黄变指数；

3）电池片表面的反射率以及镀膜工艺监控与评估；

4）背板以及背板覆膜的透过率和反射率；

5）半导体材料的能隙；

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