光伏行業(yè)朝著大硅片、大組件尺寸發(fā)展已是明顯趨勢，新型輕質(zhì)柔性組件具有較低的單位質(zhì)量，相比于單玻組件，雙玻組件更適合應(yīng)用于載荷有限的彩鋼瓦等屋面場景，然而現(xiàn)有輕質(zhì)柔性組件的可靠性和壽命等相關(guān)性能指標(biāo)仍有待研究和提高。本文根據(jù)發(fā)表在《材料導(dǎo)報(bào)》中的《光伏組件輕量化發(fā)展與研究進(jìn)展》綜述性論文從一下三個(gè)維度進(jìn)行講述。1.輕質(zhì)組件封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2.單玻組件、雙玻組件、新型輕質(zhì)柔性組件的特性和可靠性3.作者實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于組件壽命和耐候性能的提高的實(shí)驗(yàn)以及其結(jié)論輕質(zhì)組件封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀在近10年來，光伏發(fā)電成為了全球最受歡迎的可再生能源之一。伴隨著環(huán)境、政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的影響，光伏產(chǎn)業(yè)呈指數(shù)級增長，晶體硅太陽能光伏技術(shù)成為了市場主導(dǎo)，并繼續(xù)進(jìn)行著技術(shù)迭代和更新。為了提高光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，降低電站度電成本和降低對支架系統(tǒng)的荷載，光伏組件經(jīng)歷了從厚邊框的單玻組件到雙玻組件，再到使用高分子材料代替玻璃封裝的輕質(zhì)組件，實(shí)現(xiàn)輕量化和可彎曲的特性，使得光伏組件突破了傳統(tǒng)組件無法應(yīng)用于輕質(zhì)屋頂?shù)南拗疲M(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。但隨著封裝材料的改變，組件的輕量化的發(fā)展趨勢，組件本身的可靠性、壽命以及發(fā)電量都有待進(jìn)一步驗(yàn)證和改善。單玻組件、雙玻組件、新型輕質(zhì)柔性組件的特性和可靠性工單玻光伏組件單玻光伏組件主要由光伏電池、光伏玻璃、膠膜、背板、鋁邊框等封裝材料組成。在組件結(jié)構(gòu)中，背板起到了電絕緣、機(jī)械支撐、耐候、增加光反射等多種作用，背板材料包括白色、黑色及透明背板，耐候涂層技術(shù)多樣(如PVF、PVDF等)。透明背板組件相比于白背板或黑背板組件發(fā)電量具有明顯優(yōu)勢，進(jìn)入組件背面的太陽光主要來自于地面的散射光，其次是直接進(jìn)入背面的漫反射光。并且在透明背板組件的基礎(chǔ)上通過在電池片間隙位涂覆含氟的透明EVA透明EVA透明EVA透明EVA透明背板網(wǎng)格反射層電池片作者團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)測試對比了透明背板組件一級雙面玻璃組件透明背板組件在濕熱測試(DH1000h、DH2000h)中功率衰減為2.3%~4%,低于雙玻組件，但滿足IEC61215標(biāo)準(zhǔn)(衰減<5%)。透明背板在雙面增益測試中表現(xiàn)優(yōu)異，發(fā)電量顯著高于傳統(tǒng)背板，但長期使用后反射率會下降。2雙玻組件雙玻組件采用前后兩層玻璃封裝，取代傳統(tǒng)背板。具有極低的水汽透過率，耐候性和力學(xué)性能優(yōu)異，壽命長、可靠性高的優(yōu)勢，適合集中式和分布式電站。玻璃接線盒雙玻組件因?yàn)樽灾卮?，搬運(yùn)安裝困難，對屋頂載荷和支架強(qiáng)度有著較高的要求，所以有著較高的材料和人工成本。近年來，雙玻組件也在朝著輕質(zhì)化的方向發(fā)展，目前主要以厚度不大于2mm的光伏玻璃搭配涂釉網(wǎng)格來進(jìn)行封裝，甚至有研究者使用無框雙玻組件來減輕質(zhì)量和降低PID衰減的發(fā)生。作者通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙玻組件的PID對比單玻組件，具有更低的水汽透過率，減少了對內(nèi)部構(gòu)件的腐蝕，有較好的機(jī)械性能。但由于使用EVA膠膜在長期使用的過程中，降解產(chǎn)生的醋酸無法及時(shí)釋放，身在高溫差的條件下，對比單玻組件有更大的內(nèi)應(yīng)力，發(fā)生開裂的機(jī)率更大。因此，雙玻組件因PID衰減的問題也通過抗PID的POE膠膜和電池端的優(yōu)化有了較好的解決。在濕熱測試(DH3000h)中衰減僅為3%,熱循環(huán)測試(TC600)中衰減為2.63%~3.21%,表現(xiàn)與單玻組件相當(dāng)。無框雙玻組件在PID測試中功率保持率超過90%,但背面衰減較高，可能與玻璃中Na+析出有關(guān)。3新型輕質(zhì)柔性組件即用聚合物等透明前板替代玻璃作為封裝材料，以滿足在承載有限的屋頂安裝光伏組件，并且無玻璃的封裝結(jié)構(gòu)，使組件具有了一定因此機(jī)械穩(wěn)定性和耐候性是輕質(zhì)柔性組件設(shè)計(jì)的重要考量因素，即如何在降低質(zhì)量的同時(shí)，保證組件的可靠性和避免電池片的隱裂。1.PMF用來替換單玻組件中的前板玻璃。Li等通過多層共擠的方式制備了具有一定帶寬和紫外波段選擇性反射的PC/PmmA多層聚合物薄膜(PMF)用來替換單玻組件中的前板玻璃。太陽光紫外光太陽光多層聚合物薄膜太陽電池透過光透過光制備了轉(zhuǎn)換效率為20.27%的輕質(zhì)組件，組件單位質(zhì)量為1.57kg/m2,與同樣面積的單玻組件相比減重85%,并驗(yàn)證了其滿足長期戶外使用的耐紫外性能。2.復(fù)合夾層背板和聚合物前板構(gòu)成Martins等開發(fā)了一種輕量化組件，由復(fù)合夾層背板和聚合物前板構(gòu)成，組件單位質(zhì)量為6kg/m2。具有機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)異，電氣性能可靠，輕量化優(yōu)勢顯著的優(yōu)勢。在熱循環(huán)和濕熱環(huán)境下，復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)的彎曲剛度損失僅為1%和3%。經(jīng)過DH1000h濕熱老化測試后，組件的功率衰減僅為3%。單位質(zhì)量僅6kg/m2,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)單玻(約11kg/m2)和雙玻組件(16~19kg/m2),適用于承重受限的屋頂場景。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：多層含氟前板組件在紫外老化測試中功率衰減為1.98%,外觀良好；ETFE+復(fù)合玻璃纖維組件衰減為4.89%,且明顯發(fā)黃。濕熱測試(DH1000h)中，多層含氟前板組件衰減為2.36%,ETFE+復(fù)合玻璃纖維組件為4.03%,前者表現(xiàn)更優(yōu)。圖5不同封裝結(jié)構(gòu)輕質(zhì)柔性組件紫外老化測試外觀對比：(a)ETFE+復(fù)合玻纖組件紫外老化測試前后外觀照片；(b)多層含氟透明前板組件紫外老化測試前后外觀照片圖6(a)紫外老化測試后組件功率衰減；(b)濕熱老化測試后組件功率衰減圖6b所示，多層含氟背板組件功率衰減為2.36%,ETFE+復(fù)合玻纖組件功率衰減為4.03%。因?yàn)闈駸釛l件下，復(fù)合玻纖降解后產(chǎn)生黃變，所以ETFE+復(fù)合玻纖組件的功率衰減較大。采用兩種封裝方案各制作了60片電池輕質(zhì)組件，對比平均電性能參數(shù)，ETFE+復(fù)合玻纖封裝的組件，相比多層含氟透明前板封裝的組件功率低約4.2W,是由ETFE+復(fù)合玻纖的結(jié)構(gòu)整體透光率相比于含氟前板較低導(dǎo)致。組件類型400W組件(面積2m2)450W組件(面積2.3m2)500W組件(面積2.4m2)單玻組件/kg2.5mm雙玻組件/kg2.0mm雙玻組件/kg輕質(zhì)柔性組件/kg6總結(jié)輕量化趨勢：通過減少玻璃厚度、采用聚合物材料