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太阳能光伏组件用镀膜玻璃耐久性能试验方法的探讨
类别:技术交流   日期:2019-7-10  来源:玻璃  点击率:4752  打印 关闭

      由于世界性能源短缺,加上全球气候变暖,人类的生态环境不断恶化,可再生能源利用是全球能源发展的新常态。太阳能是低价的、人类能够自由利用的、无污染的绿色能源,因此,光伏发电是今后全球可再生能源利用的重要组成部分。太阳能组件用光伏玻璃是太阳能电池的关键零部件之一,其作用是保护电池组件不受水汽的侵蚀,防止氧化,增强组件的抗冲击能力,并利用其高透射率为电池片提供光能。由于太阳能光伏组件在露天环境下使用,工作条件相当恶劣,要经受日光曝晒、酸雨、冷热冲击、沙尘、冰雹、海洋气候等自然环境的影响,在进行清洗、维修等正常维护时也可能受到机械损伤,这些都会对玻璃结构造成损伤,从而导致玻璃的太阳光透过率降低、光伏发电接收性能下降而影响发电效率。尤其是镀膜玻璃,镀膜层的损伤会导致太阳光有效透射比下降。因此,开展对太阳能组件用光伏玻璃耐久性能的研究显得尤为重要,能推动太阳能光伏玻璃行业的科技进步,提升生产企业的产品质量和竞争力,增强太阳能光伏玻璃的国际竞争力。

  按照国内现行相关标准的要求,虽然对太阳能光伏玻璃的耐久性能指标及试验方法作了规定,但由于其实际的使用情况是要经过反复的湿热—盐雾、湿热—紫外、湿冻—盐雾、湿冻—紫外、清洗等循环考验,因此要对太阳能光伏玻璃的上述要求进行考核。本研究挑选了国内外有一定影响力的4种太阳能光伏镀膜玻璃,每种产品分别制成尺寸为300 mm×300 mm的试样3块,分别标记为国产(一)、国产(二)、进口(一)、进口(二)进行上述要求有关的试验并进行分析。

  (1)湿热—盐雾试验:先将试样按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后,将试样置于试验温度为(85±2)℃、相对湿度为(85±5)%的环境中,经过时间为1 000 h的湿热试验后,再按GB/T 1771—2007的规定,将试样置于35℃的温度下,用浓度为(5±1)%的NaCl溶液连续喷雾96 h,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110±10)℃的烘箱中0.5 h,冷却至室温,按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比。试验数据见表1,试验后的表面质量见图1。

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图1    湿热—盐雾试验后的表面质量情况

  试验结果分析:试样经湿热—盐雾试验后,太阳光有效透射比均有衰减,并且有2种样品镀层出现了明显脱落、剥离、起皱现象,这样将对太阳能光伏组件的后期发电效率产生较大影响,因此应规定产品经湿热—盐雾试验后太阳光有效透射比的平均值衰减应≤1%,且膜层无明显脱落、剥离、起皱现象。

  (2)湿热—紫外试验:将试样按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后,置于试验温度为(85±2)℃、相对湿度为(85±5)%的环境中,试验时间为1 000 h,再经受波长在280~385 nm范围的紫外辐射为15 kWh/m2,其中波长为280~320 nm的紫外辐射至少为5 kWh/m2,在试验过程中试样的温度为(60±5)℃,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110±10)℃的烘箱中0.5 h,冷却至室温;再按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比,试验数据见表2,试验后的表面质量见图2。

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图2    湿热—紫外试验后的表面质量情况

  试验结果分析:试样经湿热—紫外试验后,太阳光有效透射比均有了一定程度的衰减,并且有2种样品镀层出现了明显脱落、剥离、起皱现象,这样将对太阳能光伏组件的后期发电效率产生较大影响,因此应规定经湿热—紫外试验后太阳光有效透射比的平均值衰减应≤1%,且膜层无明显脱落、剥离、起皱现象。

  (3)湿冻—盐雾试验:将试样按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后,按JC/T 2170—2013中6.11的规定进行湿冻试验,再按GB/T 1771—2007的规定将试样置于35℃的温度下,用浓度为(5±1)%的NaCl溶液连续喷雾96 h后,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110±10)℃的烘箱中0.5 h,冷却至室温;再按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比,试验数据见试验数据见表3,试验后的表面质量见图3。

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图3    湿冻—盐雾试验后的表面质量情况

  试验结果分析:试样经湿冻—盐雾试验后,太阳光有效透射比均有了一定的衰减,并且有2种样品镀层出现了明显脱落、剥离、起皱现象,对太阳能光伏组件的后期发电效率产生较大影响,因此应规定经湿冻—盐雾试验后太阳光有效透射比的平均值衰减应≤1%,且膜层无明显脱落、剥离、起皱现象。

  (4)湿冻—紫外试验:将试样按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后,按JC/T 2170—2013中6.11的规定进行湿冻试验后,再经受波长在280~385 nm范围的紫外辐射为15 kWh/m2,其中波长为280~320 nm的紫外辐射至少为5 kWh/m2,在试验过程中试样的温度为(60±5)℃,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110±10)℃的烘箱中0.5 h,冷却至室温;再按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比,试验数据见试验数据见表4,试验后的表面质量见图4。

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图4    湿冻—紫外试验后的表面质量情况

  试验结果分析:试样经湿冻—紫外试验后,太阳光有效透射比均有了一定的衰减,并且有2种样品镀层出现了明显脱落、剥离、起皱现象,对太阳能光伏组件的后期发电效率产生较大影响,因此应规定经湿冻—紫外试验后太阳光有效透射比的平均值衰减应≤1%,且膜层无明显脱落、剥离、起皱现象。

  (5)耐磨试验:将试样按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后,用自制磨耗仪,使用QB/T 2309—2010中塑料橡皮擦做的磨头,尺寸为5 mm×5 mm,配重后质量为500 g,来回作为一个循环,试验25个循环后,用蒸馏水冲洗,在自然环境中晾干,再按JC/T 2170—2013中6.5的规定测量磨耗区域的太阳光有效透射比。试验数据见表5,试验后的表面质量见图5。

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图5    耐磨试验后的表面质量情况

  试验结果分析:试样经耐磨试验后,太阳光有效透射比均有一定的衰减,并且样品镀层磨损比较严重,其中一个样品的镀层已经磨掉,对太阳能光伏组件的后期发电效率产生较大影响。因此应规定经耐磨试验后太阳光有效透射比的平均值衰减应≤1%,且膜层无明显脱落、剥离、起皱现象。

  通过对太阳能光伏组件用镀膜玻璃耐久性能项目(包括:湿热—盐雾性能、湿热—紫外性能、湿冻—盐雾性能、湿冻—紫外性能、耐磨性能)的试验和分析,初步找到了其长期使用和维护过程中产品的质量考核指标。经过研究分析,上述耐久性能项目是太阳能光伏组件用镀膜玻璃在实际使用中应该加以控制的,相关的试验方法是可行的,能及时发现产品设计、生产中的缺陷,提高生产企业在产品设计、工艺配方、生产制造、质量控制中的技术水平,避免太阳能光伏组件用镀膜玻璃使用一段时间后太阳光有效透射比下降而影响光伏发电效率。



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