太陽(yáng)能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能試驗(yàn)方法的探討

由于世界性能源短缺，加上全球氣候變暖，人類(lèi)的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，可再生能源利用是全球能源發(fā)展的新常態(tài)。太陽(yáng)能是廉價(jià)的、人類(lèi)能夠自由利用的、無(wú)污染的綠色能源，因此，光伏發(fā)電是今后全球可再生能源利用的重要組成部分。太陽(yáng)能組件用光伏玻璃是太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵零部件之一，其作用是保護(hù)電池組件不受水汽的侵蝕，防止氧化，增強(qiáng)組件的抗沖擊能力，并利用其高透射率為電池片提供光能。由于太陽(yáng)能光伏組件在露天環(huán)境下使用，工作條件相當(dāng)惡劣，要經(jīng)受日光曝曬、酸雨、冷熱沖擊、沙塵、冰雹、海洋氣候等自然環(huán)境的影響，在進(jìn)行清洗、維修等正常維護(hù)時(shí)也可能受到機(jī)械損傷，這些都會(huì)對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)造成損傷，從而導(dǎo)致玻璃的太陽(yáng)光透過(guò)率降低、光伏發(fā)電接收性能下降而影響發(fā)電效率。尤其是鍍膜玻璃，鍍膜層的損傷會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)光有效透射比下降。因此，開(kāi)展對(duì)太陽(yáng)能組件用光伏玻璃耐久性能的研究顯得尤為重要，能推動(dòng)太陽(yáng)能光伏玻璃行業(yè)的科技進(jìn)步，提升生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)太陽(yáng)能光伏玻璃的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

按照國(guó)內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，雖然對(duì)太陽(yáng)能光伏玻璃的耐久性能指標(biāo)及試驗(yàn)方法作了規(guī)定，但由于其實(shí)際的使用情況是要經(jīng)過(guò)反復(fù)的濕熱—鹽霧、濕熱—紫外、濕凍—鹽霧、濕凍—紫外、清洗等循環(huán)考驗(yàn)，因此要對(duì)太陽(yáng)能光伏玻璃的上述要求進(jìn)行考核。本研究挑選了國(guó)內(nèi)外有一定影響力的4種太陽(yáng)能光伏鍍膜玻璃，每種產(chǎn)品分別制成尺寸為300 mm×300 mm的試樣3塊，分別標(biāo)記為國(guó)產(chǎn)（一）、國(guó)產(chǎn)（二）、進(jìn)口（一）、進(jìn)口（二）進(jìn)行上述要求有關(guān)的試驗(yàn)并進(jìn)行分析。

　?。?）濕熱—鹽霧試驗(yàn)：先將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比后，將試樣置于試驗(yàn)溫度為（85±2）℃、相對(duì)濕度為（85±5）％的環(huán)境中，經(jīng)過(guò)時(shí)間為1 000 h的濕熱試驗(yàn)后，再按GB/T 1771—2007的規(guī)定，將試樣置于35℃的溫度下，用濃度為（5±1）％的NaCl溶液連續(xù)噴霧96 h，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫，按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，試驗(yàn)后的表面質(zhì)量見(jiàn)圖1。

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圖1 濕熱—鹽霧試驗(yàn)后的表面質(zhì)量情況

　　試驗(yàn)結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕熱—鹽霧試驗(yàn)后，太陽(yáng)光有效透射比均有衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，這樣將對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)規(guī)定產(chǎn)品經(jīng)濕熱—鹽霧試驗(yàn)后太陽(yáng)光有效透射比的平均值衰減應(yīng)≤1％，且膜層無(wú)明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　?。?）濕熱—紫外試驗(yàn)：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比后，置于試驗(yàn)溫度為（85±2）℃、相對(duì)濕度為（85±5）％的環(huán)境中，試驗(yàn)時(shí)間為1 000 h，再經(jīng)受波長(zhǎng)在280~385 nm范圍的紫外輻射為15 kWh/m2，其中波長(zhǎng)為280~320 nm的紫外輻射至少為5 kWh/m2，在試驗(yàn)過(guò)程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，試驗(yàn)后的表面質(zhì)量見(jiàn)圖2。

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圖2 濕熱—紫外試驗(yàn)后的表面質(zhì)量情況

　　試驗(yàn)結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕熱—紫外試驗(yàn)后，太陽(yáng)光有效透射比均有了一定程度的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，這樣將對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)規(guī)定經(jīng)濕熱—紫外試驗(yàn)后太陽(yáng)光有效透射比的平均值衰減應(yīng)≤1％，且膜層無(wú)明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　　（3）濕凍—鹽霧試驗(yàn)：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比后，按JC/T 2170—2013中6.11的規(guī)定進(jìn)行濕凍試驗(yàn)，再按GB/T 1771—2007的規(guī)定將試樣置于35℃的溫度下，用濃度為（5±1）％的NaCl溶液連續(xù)噴霧96 h后，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，試驗(yàn)后的表面質(zhì)量見(jiàn)圖3。

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圖3 濕凍—鹽霧試驗(yàn)后的表面質(zhì)量情況

　　試驗(yàn)結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕凍—鹽霧試驗(yàn)后，太陽(yáng)光有效透射比均有了一定的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)規(guī)定經(jīng)濕凍—鹽霧試驗(yàn)后太陽(yáng)光有效透射比的平均值衰減應(yīng)≤1％，且膜層無(wú)明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　?。?）濕凍—紫外試驗(yàn)：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比后，按JC/T 2170—2013中6.11的規(guī)定進(jìn)行濕凍試驗(yàn)后，再經(jīng)受波長(zhǎng)在280~385 nm范圍的紫外輻射為15 kWh/m2，其中波長(zhǎng)為280~320 nm的紫外輻射至少為5 kWh/m2，在試驗(yàn)過(guò)程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5 h，冷卻至室溫；再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，試驗(yàn)后的表面質(zhì)量見(jiàn)圖4。

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圖4 濕凍—紫外試驗(yàn)后的表面質(zhì)量情況

　　試驗(yàn)結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕凍—紫外試驗(yàn)后，太陽(yáng)光有效透射比均有了一定的衰減，并且有2種樣品鍍層出現(xiàn)了明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象，對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)規(guī)定經(jīng)濕凍—紫外試驗(yàn)后太陽(yáng)光有效透射比的平均值衰減應(yīng)≤1％，且膜層無(wú)明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　?。?）耐磨試驗(yàn)：將試樣按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量太陽(yáng)光有效透射比后，用自制磨耗儀，使用QB/T 2309—2010中塑料橡皮擦做的磨頭，尺寸為5 mm×5 mm，配重后質(zhì)量為500 g，來(lái)回作為一個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)25個(gè)循環(huán)后，用蒸餾水沖洗，在自然環(huán)境中晾干，再按JC/T 2170—2013中6.5的規(guī)定測(cè)量磨耗區(qū)域的太陽(yáng)光有效透射比。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5，試驗(yàn)后的表面質(zhì)量見(jiàn)圖5。

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圖5 耐磨試驗(yàn)后的表面質(zhì)量情況

　　試驗(yàn)結(jié)果分析：試樣經(jīng)耐磨試驗(yàn)后，太陽(yáng)光有效透射比均有一定的衰減，并且樣品鍍層磨損比較嚴(yán)重，其中一個(gè)樣品的鍍層已經(jīng)磨掉，對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響。因此應(yīng)規(guī)定經(jīng)耐磨試驗(yàn)后太陽(yáng)光有效透射比的平均值衰減應(yīng)≤1％，且膜層無(wú)明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。

　　通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能項(xiàng)目（包括：濕熱—鹽霧性能、濕熱—紫外性能、濕凍—鹽霧性能、濕凍—紫外性能、耐磨性能）的試驗(yàn)和分析，初步找到了其長(zhǎng)期使用和維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)品的質(zhì)量考核指標(biāo)。經(jīng)過(guò)研究分析，上述耐久性能項(xiàng)目是太陽(yáng)能光伏組件用鍍膜玻璃在實(shí)際使用中應(yīng)該加以控制的，相關(guān)的試驗(yàn)方法是可行的，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的缺陷，提高生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝配方、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制中的技術(shù)水平，避免太陽(yáng)能光伏組件用鍍膜玻璃使用一段時(shí)間后太陽(yáng)光有效透射比下降而影響光伏發(fā)電效率。

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