目前不管是国内还是全球,既有建筑的存量越来越多,许多老旧建筑结构都有不同程度的锈蚀,特别是在旧建筑进行翻新时,屋顶或其他建筑结构位置不能承受较大的载荷。
现有的光伏组件质量载荷无法与之适配,从而导致一些屋顶资源的浪费,为了解决这一问题,轻质化的解决方案应运而生,即使用聚合物等透明前板替代玻璃作为封装材料,以满足在承载有限的屋顶安装光伏组件,并且无玻璃的封装结构,使组件具有了一定的柔韧性。
因此机械稳定性和耐候性是轻质柔性组件设计的重要考量因素,即如何在降低质量的同时,保证组件的可靠性和避免电池片的隐裂。
有研究通过多层共挤的方式制备了具有一定带宽和紫外波段选择性反射的 PC/PMMA多层聚合物薄膜(PMF)用来替换单玻组件中的前板玻璃,且PMF仅反射紫外光,晶硅电池响应的波长波段则被传输。

图1 PMF轻质组件的封装结构示意图及太阳光的光路
组件封装结构及太阳光路如图1所示,并制备了转换效率为20.37%的轻质组件,组件单位质量为2.57kg/m²,与同样面积的单玻组件相比减重85%,并验证了其满足长期户外使用的耐紫外性能。
另有研究开发了一种轻量化组件,由复合夹层背板和聚合物前板构成,组件单位质量为6kg/m²。
并对复合夹层结构在热循环和湿热环境下的力学性能进行了测试,弯曲刚度损失分别为1%和3%,结果表明复合夹层结构具有良好的机械稳定性
并对使用聚烯烃/铝箔复合夹层结构封装的16片电池组件进行了DH100h测试,功率衰减仅为3%,组件仍具有良好的电气性能。
后续将进一步对组件进行2400Pa载荷和冰雹测试。
该研究团队采用多层含氟前板、ETFE+复合玻璃纤维两种前板结构封装成轻质柔性组件并进行对比测试。
采用温度60℃、波长280~400nm紫外老化环境实验箱,对样品进行辐照度为 120kWh/m²的测试,样品外观对比如图2所示,测试结果如图3a所示。
图2 不同封装结构轻质柔性组件紫外老化测试外观对比:(a)ETFE+复合玻纤组件紫外老化测试前后外观照片;(b)多层含氟透明前板组件紫外老化测试前后外观照片

结果表明ETFE+复合玻纤的组件功率衰减为4.89%,且组件外观明显发黄,多层含氟透明前板组件的功率衰减为1.98%,外观良好。
ETFE+复合玻纤组件的黄变和功率损失,主要是因为ETFE本身具有良好的抗紫外性能,但同时具有高紫外光透过率,复合玻纤在紫外光照射下发生黄变,导致透光率降低,组件功率衰减变大。
在300kWh/m²紫外剂量测试后ETFE+复合玻纤黄变指数ΔYI达6,而多层含氟背板,黄变指数ΔYI在3以内,表现良好。
图3(b)湿热老化测试后组件功率衰减
对两种组件进行了DH1000h湿热实验,组件衰减结果如图3b所示,多层含氟背板组件功率衰减为2.36%,ETFE+复合玻纤组件功率衰减为4.03%。
因为湿热条件下,复合玻纤降解后产生黄变,所以 ETFE+复合玻纤组件的功率衰减较大。
采用两种封装方案各制作了60片电池轻质组件,对比平均电性能参数,ETFE+复合玻纤封装的组件,相比多层含氟透明前板封装的组件功率低约 4.2W,是由ETFE+复合玻纤的结构整体透光率相比于含氟前板较低导致,两种组件电参数如表1所示。
表1 轻质柔性组件电性能参数对比
表2 不同面积组件质量对比

光伏行业朝着大硅片、大组件尺寸发展已是明显趋势,新型轻质柔性组件具有较低的单位质量,相比于单玻组件,双玻组件更适合应用于载荷有限的彩钢瓦等屋面场景,然而现有轻质柔性组件的相关性能指标仍有待研究和提高,相信在未来随着轻质柔性组件可靠性和寿命等问题的进一步突破解决,其在分布式市场将会有大面积推广应用。
2024年9月20日,艾邦高分子在无锡举办的“2024年第三届光伏材料论坛”将有轻质组件相关话题,包括固德威-《轻质光伏组件的开发及创新应用》;安徽一星《ETFE光伏组件前盖板的开发及应用》;百佳年代-《轻质光伏组件增强前板和背板技术开发及应用》,敬请期待!
来源:《光伏组件轻量化发展与研究进展》,郭远帆,卢博,李媛媛
使用轻质光伏组件产品,在屋面状况良好的情况下,可与厂房不同屋面类型匹配不同安装方式,并且不破坏原有屋面结构,相比传统组件,省去结构加固环节。
对于低荷载厂房屋面,选择使用轻质光伏产品,不仅可以节省结构加固的成本,还可实现更安全、更高效的光伏系统。轻质光伏,已经成为工商业光伏市场不可或缺的市场主力。
艾邦建有“艾邦轻质光伏组件交流群”,欢迎扫码加入探讨。

活动推荐:
2024年第三届光伏材料论坛
2024年9月20日 无锡
2024年第三届光伏材料论坛
2024年9月20日 无锡
议题安排(拟):
| 序号 |
会议议题 |
演讲单位 |
| 1 |
新型光伏组件开发及创新材料应用 |
横店东磁 |
| 2 |
复合边框光伏组件技术开发及产业化应用 |
正泰新能 |
| 3 |
轻质光伏组件的开发及创新应用 |
固德威光伏 |
| 4 |
ETFE光伏组件前盖板的开发及应用 |
安徽一星 |
| 5 |
轻质光伏组件增强前板和背板技术开发及应用 |
百佳年代 |
| 6 |
复合材料光伏边框的市场进展及前景 |
德毅隆 |
| 7 |
玄武岩复合材料光伏支架的优势及应用潜力 |
江苏科技大学 |
| 8 |
复合材料光伏边框喷涂工艺及设备 |
拓高智能 |
| 9 |
复合材料光伏边框开发及应用 |
江苏沃莱 |
| 10 |
聚氨酯光伏边框成套涂装解决方案 |
百昊威 |
| 11 |
浙江鸿盛复材光伏边框开发及应用 |
浙江鸿盛新材 |
| 12 |
聚氨酯复合材料边框/支架拉挤成型工艺 |
金利德 |
| 13 |
提高涂层附着力-复材边框中等离子应用及过程检测 |
晟鼎精密 |
| 14 |
艾纳新能源复材边框的开发及应用 |
艾纳新能源 |
需要演讲的,请联系艾可,13312943232(同微信)
报名方式:
方式一:加微信并发名片报名

肖小姐:18476919101(同微信)
邮箱:ab012@aibang.com
注意:每位参会者均需要提供信息;
方式二:在线登记报名
在线报名链接:
https://www.aibang360.com/m/100203?ref=172672

或者识别上方二维码进入报名页面登记信息
点击“阅读原文” 在线报名
原文始发于微信公众号(艾邦光伏网):轻质柔性组件的特性与应用