雙玻組件用背板玻璃材料的性能分析

周欣 李茂剛 曾敏 梅金麗

（中建材（宜興）新能源有限公司 宜興 214200）

0 引言

雙玻光伏組件，是指由兩片玻璃和太陽能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)匯集到引線端所形成的光伏電池組件，其耐候性、發(fā)電效率都優(yōu)于傳統(tǒng)組件，壽命可增加5年至30年［1］。隨著雙玻組件的規(guī)?；瘧?yīng)用，光伏玻璃需求增加，現(xiàn)雙玻組件面板為超白壓延玻璃，可滿足使用要求，背面發(fā)電增益相當(dāng)于免費(fèi)贈(zèng)送，多采用超白壓延玻璃。近兩年，陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)了多家組件公司，使用浮法玻璃作為背板，其高性價(jià)比優(yōu)點(diǎn)引起了廣泛關(guān)注。

超白壓延玻璃本質(zhì)上是低鐵的超白鋼化玻璃，生產(chǎn)線投入資金大，在高透光性基礎(chǔ)上要求高抗沖擊性，制造難度大，成分中鐵含量一般控制在150×10-6內(nèi)，對(duì)礦物原料有很高的要求，制備成本高［2］。而浮法玻璃易成形、生產(chǎn)效率高，可生產(chǎn)大板玻璃，是目前世界上平板玻璃的主要生產(chǎn)方式［3］。浮法玻璃生產(chǎn)廠家多，具有較大的市場(chǎng)空間，且與超白壓延玻璃相比，浮法玻璃具有原料精度低、成本低、加工成品率高等優(yōu)點(diǎn)。

目前，對(duì)于超白壓延玻璃及浮法玻璃作為雙玻組件用背板玻璃使用時(shí)的性能差異，鮮有學(xué)者做過系統(tǒng)的分析研究，因此，對(duì)兩種玻璃的力學(xué)性能、電性能方面進(jìn)行系統(tǒng)地實(shí)驗(yàn)及分析，以期待能夠得到綜合性能優(yōu)越、性價(jià)比高的雙玻組件用玻璃背板材料。

1 力學(xué)性能分析

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品為中建材（宜興）新能源有限公司生產(chǎn)的超白壓延玻璃和浮法玻璃，玻璃厚度分別為1.6 mm、2.0 mm、2.5 mm。

1.2 抗沖擊強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)按照GB/T 30984.1—2015中涉及的玻璃抗沖擊性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，采用1 040 g的鋼球和符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)支架，以超白壓延玻璃的壓花面、浮法玻璃的錫面為沖擊面，完成落球沖擊實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)測(cè)試的玻璃數(shù)量為30片，沖擊點(diǎn)在距離試樣中心25 mm范圍內(nèi)，觀察玻璃破碎情況，以破碎時(shí)鋼球的高度表征玻璃的抗沖擊強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1中可以看出，隨著厚度的增加，超白壓延玻璃及浮法玻璃的抗沖擊強(qiáng)度逐漸增加；相同厚度下，兩者玻璃的抗沖擊強(qiáng)度表現(xiàn)為：浮法玻璃>超白壓延玻璃，隨著厚度的降低，兩者抗沖擊強(qiáng)度相差越大，1.6 mm厚度下，浮法玻璃的平均破碎高度高出超白壓延玻璃的平均破碎高度97.77%。

1.3 抗彎強(qiáng)度

抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲不斷裂的能力。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)GB/T 34328—2017 輕質(zhì)物理強(qiáng)化玻璃標(biāo)準(zhǔn)，采用四點(diǎn)彎曲測(cè)試玻璃的抗彎強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)樣品為10組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取其平均值，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著厚度的增加，兩種玻璃的抗彎強(qiáng)度逐漸增加；在相同厚度下，1.6 mm厚度的玻璃抗彎強(qiáng)度表現(xiàn)為：浮法玻璃>超白壓延玻璃，2.5 mm厚度的玻璃抗彎強(qiáng)度表現(xiàn)為：浮法玻璃<超白壓延玻璃，總體來說，兩者的抗彎強(qiáng)度相差不大，都可滿足雙玻組件用背板材料強(qiáng)度的使用要求。

2 電學(xué)性能分析

2.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品為中建材（宜興）新能源有限公司生產(chǎn)的超白壓延玻璃和浮法玻璃，將制備成相應(yīng)的雙玻組件，面板統(tǒng)一采用超白壓延玻璃，背板采用超白壓延玻璃及浮法玻璃，制成雙玻組件的玻璃厚度為1.6 mm＋1.6 mm，2.0 mm＋2.0 mm，2.5 mm＋2.5 mm。

2.2 透過率

太陽能組件電池片接收的太陽能輻射強(qiáng)度與封裝玻璃的透過率有重要關(guān)系，高透過率可提高太陽能電池的發(fā)電效率。實(shí)驗(yàn)使用Filmeasure2100氣浮臺(tái)式光伏透射比測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試兩種玻璃在波長380～1 100 nm范圍內(nèi)的透過率，每片測(cè)試6次取平均值，其測(cè)試結(jié)果如圖3所示，其中厚度為2.0 mm的超白壓延玻璃及浮法玻璃對(duì)應(yīng)的光譜響應(yīng)曲線如圖4所示。

從圖3、圖4中可以看出，隨著厚度的增加，玻璃的透過率呈降低趨勢(shì)，但趨勢(shì)不明顯，整體相差不大，由于浮法玻璃含鐵量是超白玻璃的4～5倍，在相同厚度下，不同類型玻璃的透過率表現(xiàn)為：壓延玻璃>浮法玻璃，兩者平均透過率相差3.87%左右，在300～700 nm波長范圍內(nèi)，兩者的透過率相差不大。

2.3 發(fā)電功率

對(duì)于超白壓延玻璃以及浮法玻璃作為背板對(duì)組件發(fā)電功率的影響，制成相應(yīng)組件并進(jìn)行發(fā)電功率的測(cè)試。雙玻光伏組件的面板統(tǒng)一采用超白壓延玻璃，背板采用超白壓延玻璃及浮法玻璃對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，每組實(shí)驗(yàn)組件測(cè)試數(shù)量為10個(gè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出：

（1）對(duì)于雙玻組件正面來說，隨著厚度增加，與玻璃透過率相對(duì)應(yīng)，其正面的發(fā)電功率呈降低趨勢(shì)，功率最大相差2 W左右；相同厚度下，不同背板類型的雙玻組件的正面發(fā)電功率基本一致。

（2）隨著厚度增加，雙玻組件背面的發(fā)電功率總體呈下降趨勢(shì)；相同厚度下，不同背板類型的雙玻組件背面發(fā)電功率表現(xiàn)為：壓延玻璃>浮法玻璃，雙玻組件用浮法玻璃比壓延玻璃的背面發(fā)電功率平均少13.4 W，隨著厚度的減小，差距之間降低，1.6 mm＋1.6 mm厚度下兩者的背面發(fā)電功率相差最小，為5.45 W。

3 結(jié)論

通過對(duì)不同厚度的超白壓延玻璃與浮法玻璃的實(shí)驗(yàn)比較，可以得出了以下結(jié)論：

（1）隨著厚度的增加，超白壓延玻璃及浮法玻璃的抗沖擊強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度都呈逐漸增加趨勢(shì)；同一厚度下，兩者玻璃的抗沖擊強(qiáng)度表現(xiàn)為：浮法玻璃>超白壓延玻璃，整體上浮法玻璃的力學(xué)性能要優(yōu)于超白壓延玻璃的力學(xué)性能。

（2）隨著厚度的增加，超白壓延玻璃、浮法玻璃的透過率及相應(yīng)組件的發(fā)電功率呈降低趨勢(shì)；同一厚度下，玻璃的透過率及雙玻組件背面發(fā)電功率表現(xiàn)為：超白壓延玻璃>浮法玻璃；不同背板類型的雙玻組件的正面發(fā)電功率基本一致，整體上浮法玻璃作為雙玻組件用背板玻璃的發(fā)電功率要稍低于超白壓延玻璃作為雙玻組件用背板玻璃的發(fā)電功率。

在實(shí)際使用中，背面發(fā)電量和安裝情況及地面的反射條件等有很大關(guān)聯(lián)。雙面雙玻組件的功率是正面發(fā)電功率起決定作用，背面發(fā)電功率起到很小的作用，當(dāng)?shù)孛娣瓷渎屎艿蜁r(shí)，背面透過率再高，發(fā)電功率也很低。普通浮法玻璃含鐵量高，透過率不如超白壓延玻璃，但其成本低，力學(xué)性能相比超白壓延玻璃性能優(yōu)越，且目前隨著超輕薄雙玻組件的推廣，在玻璃厚度變薄后，浮法玻璃作為組件背板使用時(shí)，雙玻組件正面發(fā)電功率也可達(dá)到壓延玻璃作為背板時(shí)的發(fā)電功率，如果能夠使用浮法玻璃作為雙面雙玻組件的背板，將大大降低生產(chǎn)成本。