太陽能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能試驗方法的探討

由于世界性能源短缺，加上全球氣候變暖，人類的生態(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)。太陽能是廉價的、人類能夠自由利用的、無污染的綠色能源，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。太陽能組件用光伏玻璃是太陽能電池的關鍵零部件之一，其作用是保護電池組件不受水汽的侵蝕，防止氧化，增強組件的抗沖擊能力，并利用其高透射率為電池片提供光能。由于太陽能光伏組件在露天環(huán)境下使用，工作條件相當惡劣，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，在進行清洗、維修等正常維護時也可能受到機械損傷，這些都會對玻璃結(jié)構(gòu)造成損傷，從而導致玻璃的太陽光透過率降低、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，鍍膜層的損傷會導致太陽光有效透射比下降。因此，開展對太陽能組件用光伏玻璃耐久性能的研究顯得尤為重要，能推動太陽能光伏玻璃行業(yè)的科技進步，提升生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力，增強太陽能光伏玻璃的國際競爭力。按照國內(nèi)現(xiàn)行相關標準的要求，雖然對太陽能光伏玻璃的耐久性能指標及試驗方法作了規(guī)定，但由于其實際的使用情況是要經(jīng)過反復的濕熱—鹽霧、濕熱—紫外、濕凍—鹽霧、濕凍—紫外、清洗等循環(huán)考驗，因此要對太陽能光伏玻璃的上述要求進行考核。本研究挑選了國內(nèi)外有一定影響力的4種太陽能光伏鍍膜玻璃，每種產(chǎn)品分別制成尺寸為300mm×300mm的試樣3塊，分別標記為國產(chǎn)（一）、國產(chǎn)（二）、進口（一）、進口（二）進行上述要求有關的試驗并進行分析。（1）濕熱—鹽霧試驗：先將試樣按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，將試樣置于試驗溫度為（85±2）℃、相對濕度為（85±5）%的環(huán)境中，經(jīng)過時間為1000h的濕熱試驗后，再按GB/T1771—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96h，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5h，冷卻至室溫，按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比。試驗數(shù)據(jù)見表1，試驗后的表面質(zhì)量見圖1。

圖1濕熱—鹽霧試驗后的表面質(zhì)量情況試驗結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕熱—鹽霧試驗后，太陽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，這樣將對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應規(guī)定產(chǎn)品經(jīng)濕熱—鹽霧試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。（2）濕熱—紫外試驗：將試樣按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，置于試驗溫度為（85±2）℃、相對濕度為（85±5）%的環(huán)境中，試驗時間為1000h，再經(jīng)受波長在280~385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2，其中波長為280~320nm的紫外輻射至少為5kWh/m2，在試驗過程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5h，冷卻至室溫；再按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據(jù)見表2，試驗后的表面質(zhì)量見圖2。圖2濕熱—紫外試驗后的表面質(zhì)量情況試驗結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕熱—紫外試驗后，太陽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，這樣將對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應規(guī)定經(jīng)濕熱—紫外試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。（3）濕凍—鹽霧試驗：將試樣按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，按JC/T2170—2013中6.11的規(guī)定進行濕凍試驗，再按GB/T1771—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96h后，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5h，冷卻至室溫；再按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據(jù)見試驗數(shù)據(jù)見表3，試驗后的表面質(zhì)量見圖3。

圖3濕凍—鹽霧試驗后的表面質(zhì)量情況試驗結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕凍—鹽霧試驗后，太陽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，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應規(guī)定經(jīng)濕凍—鹽霧試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。（4）濕凍—紫外試驗：將試樣按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，按JC/T2170—2013中6.11的規(guī)定進行濕凍試驗后，再經(jīng)受波長在280~385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2，其中波長為280~320nm的紫外輻射至少為5kWh/m2，在試驗過程中試樣的溫度為（60±5）℃，先后用去離子水和無水乙醇沖洗干凈，并放置于（110±10）℃的烘箱中0.5h，冷卻至室溫；再按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比，試驗數(shù)據(jù)見試驗數(shù)據(jù)見表4，試驗后的表面質(zhì)量見圖4。

圖4濕凍—紫外試驗后的表面質(zhì)量情況試驗結(jié)果分析：試樣經(jīng)濕凍—紫外試驗后，太陽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，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響，因此應規(guī)定經(jīng)濕凍—紫外試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。（5）耐磨試驗：將試樣按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量太陽光有效透射比后，用自制磨耗儀，使用QB/T2309—2010中塑料橡皮擦做的磨頭，尺寸為5mm×5mm，配重后質(zhì)量為500g，來回作為一個循環(huán)，試驗25個循環(huán)后，用蒸餾水沖洗，在自然環(huán)境中晾干，再按JC/T2170—2013中6.5的規(guī)定測量磨耗區(qū)域的太陽光有效透射比。試驗數(shù)據(jù)見表5，試驗后的表面質(zhì)量見圖5。

圖5耐磨試驗后的表面質(zhì)量情況試驗結(jié)果分析：試樣經(jīng)耐磨試驗后，太陽光有效透射比均有一定的衰減，并且樣品鍍層磨損比較嚴重，其中一個樣品的鍍層已經(jīng)磨掉，對太陽能光伏組件的后期發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響。因此應規(guī)定經(jīng)耐磨試驗后太陽光有效透射比的平均值衰減應≤1%，且膜層無明顯脫落、剝離、起皺現(xiàn)象。通過對太陽能光伏組件用鍍膜玻璃耐久性能項目（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）的試驗和分析，初步找到了其長期使用和維護過程中產(chǎn)品的質(zhì)量考核