CN104966743A - 一种抗pid光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗PID光伏组件，包括自下而上依次层叠的超白玻璃层、第一抗PID封装层、第一EVA胶膜层、太阳能电池片层、第二抗PID封装层、第二EVA胶膜层、第三抗PID封装层及背板层，第一抗PID封装层与第二抗PID封装层均为方框状结构，第一EVA胶膜层位于第一抗PID封装层内且第一抗PID封装层封装第一EVA胶膜层的四周；第二抗PID封装层位于第二EVA胶膜层内且第二抗PID封装层封装第二EVA胶膜层的四周；第三抗PID封装层叠放在第二EVA胶膜层上，且第三抗PID封装层铺设在背板层的引出线位置处。上述抗PID光伏组件具有较佳的抗PID性。

Description

一种抗PID光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种抗PID光伏组件。
背景技术
太阳能作为一种可再生的绿色能源已逐渐在全球范围内得到迅速的发展。太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光直接转变为电能的技术，太阳能电池经过串联后使用玻璃、封装材料和背板将电池片保护起来，最后打入硅胶，使用铝边框对其进行封装，形成大面积的光伏组件。
PID(potential Induced Degradation，潜在电势诱导衰减)，是光伏组件的一种特性，指在高温多湿环境下，高电压流经太阳能电池单元便会导致输出下降的现象。光伏组件效应是影响光伏组件发电效率的重要因素之一，目前普遍认为影响组件PID衰减的主要外部因素有环境温度、环境湿度，以及系统电压在合金框、玻璃和内部电路之间的变压电场。在相对潮湿的环境中，水汽通过封装缝隙进入组件内部，一方面可促使电池片和铝边框间形成漏电流；另一方面EVA受潮释放出可自由移动的醋酸，使玻璃释解出Na离子，外电场作用下穿过EVA，迁移到电池片表面诱发PID现象；实际经验表明靠近边框位置的电池片较易产生PID效应。
然而，有技术中光伏组件密封效果差，铝合金边框处、接线盒处易进水，导致PID效应严重。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种密封性能好，有效降低PID效应且高效稳定的抗PID光伏组件，以解决现有技术中光伏组件密封效果差，铝合金边框处、接线盒处易进水，导致PID效应严重，从而降低太阳能转化率低的问题。
本发明实施例提供一种抗PID光伏组件，包括超白玻璃层、第一EVA胶膜层、太阳能电池片层、第二EVA胶膜层及背板层，所述抗PID光伏组件还包括第一抗PID封装层、第二抗PID封装层以及第三抗PID封装层，所述第一抗PID封装层与所述第二抗PID封装层均为方框状结构，所述第一EVA胶膜层与所述第一抗PID封装层均叠放在所述超白玻璃层上，所述第一EVA胶膜层位于所述第一抗PID封装层内且所述第一抗PID封装层封装所述第一EVA胶膜层的四周；所述太阳能电池片层叠放在所述第一EVA胶膜层上；所述第二抗PID封装层与所述第二EVA胶膜层均叠放在所述太阳能电池片层上，所述第二EVA胶膜层位于所述第二抗PID封装层内且所述第二抗PID封装层封装所述第二EVA胶膜层的四周；所述第三抗PID封装层叠放在所述第二EVA胶膜层上，且所述第三抗PID封装层铺设在所述背板层的引出线位置处；所述背板层叠放在所述第三抗PID封装层上。
进一步地，所述第三抗PID封装层为平板状结构。
进一步地，所述第一EVA胶膜层的透光率大于所述第二EVA胶膜层的透光率。
进一步地，所述第一EVA胶膜层由高透EVA胶膜制成，所述第二EVA胶膜层由普通型EVA胶膜制成。
进一步地，所述第一EVA胶膜层和所述第二EVA胶膜层的形状与尺寸与所述太阳能电池片层的形状与尺寸相匹配。
进一步地，所述太阳能电池片层为P型电池串模组。
进一步地，所述背板层为TPT背板层，所述TPT背板层包括自上而下依次层叠的PVF层、PET层及PVF层。
进一步地，所述第一抗PID封装层、所述第二抗PID封装层及所述第三抗PID封装层均由抗PID的EVA封装材料制成，所述抗PID的EVA封装材料由按照重量份计算的以下原料制备而成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份，疏水剂0.05-0.2份，交联剂0.1-1.2份，抗氧剂0.02-0.3份，紫外光吸收剂0.03-0.2份，光稳定剂0.05-0.2份，偶联剂0.2-1.2份及金属离子捕捉剂0.05-0.5份。
进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的VA按摩尔含量计算为29％～31.5％。
进一步地，所述疏水剂为十三氟辛烷基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯按质量比1∶1复配的水溶液；所述交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷、二亚乙基三胺中的一种或两种的复配；所述的抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的一种或两种的复配物；所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-531、UV-9，苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329中的一种或多种复配；所述光稳定剂为Tinuvin622，chimassorbll9，Chimassorb2020，IV-628中的一种或多种的复配物；所述偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550、KH-570或KH-560中的一种或多种复配物；所述金属离子捕捉剂为聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙中的1种或2种以上的混合物。
本发明的有益效果是：
本发明的抗PID光伏组件采用了第一抗PID封装层封装在第一EVA胶膜层的四周，第二抗PID封装层封装在第二EVA胶膜层的四周，背板引出线位置铺设有第三抗PID封装层，能有效的隔绝空气及水分子与第一EVA胶膜层、第二EVA胶膜层及太阳能电池片层的接触，避免了光伏组件PID现象的产生，从而使得光伏组件的抗PID性能大幅度提高。
附图说明
图1是本发明的抗PID光伏组件的封装立体图。
图2是本发明的抗PID光伏组件的封装截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请同时参照图1与图2，本发明实施例提供了一种抗PID光伏组件，包括自下而上依次层叠的超白玻璃层1、第一抗PID封装层3、第一EVA胶膜层2、太阳能电池片层4、第二抗PID封装层6、第二EVA胶膜层5、第三抗PID封装层7及背板层8。其中，第一抗PID封装层3与第二抗PID封装层6均为方框状结构，第一EVA胶膜层2与第一抗PID封装层3均叠放在超白玻璃层1上，第一EVA胶膜层2位于第一抗PID封装层3内且第一抗PID封装层3封装在第一EVA胶膜层2的四周；太阳能电池片层4叠放在第一EVA胶膜层2上，第二抗PID封装层6与第二EVA胶膜层5均叠放在太阳能电池片层4上，第二EVA胶膜层5位于第二抗PID封装层6内且第二抗PID封装层6封装在第二EVA胶膜层5的四周；第三抗PID封装层7叠放在第二EVA胶膜层5上，背板层8叠放在第三抗PID封装层7上，并且第三抗PID封装层7铺设在背板层8的引出线位置处，具体为背板层8的背部汇流带的引出线位置处也即光伏接线盒的引出线位置处。可以理解的是，上述各个元件经过层压后形成的层叠结构的四周端边通过涂上光伏硅胶的铝边框进行边缘封装，最终形成抗PID光伏组件，并且组件内部光伏电路采用串联连接输出。
在本实施例中，第三抗PID封装层7为平板状结构，以到达密封光伏接线盒的导线引出处，有效隔绝空气及水分子从光伏接线盒的导线引出处进入光伏组件内部与胶膜、电池串模组的接触，避免了组件PID现象的产生。
在本实施例中，为了达到增加光电转换效率的同时达到节约成本的目的，第一EVA胶膜层2的透光率大于第二EVA胶膜层5的透光率。具体地，第一EVA胶膜层2由高透EVA胶膜制成，高透EVA胶膜的透光率＞93％，第一EVA胶膜层2的厚度在0.38mm-0.60mm之间，优选地，高透EVA胶膜的透光率为93.3％，第一EVA胶膜层2的厚度为0.5mm；第二EVA胶膜层5由普通型EVA胶膜制成。
在本实施例中，第一EVA胶膜层2和第二EVA胶膜层5的形状与尺寸与太阳能电池片层4的形状与尺寸相匹配，以便于第一EVA胶膜层2和第二EVA胶膜层5能够与太阳能电池片层4充分接触，以达到增加光电转换效率的同时达到节约成本的目的。
在本实施例中，太阳能电池片层4为P型电池串模组，该P型电池串模组包括多个156型多晶硅电池片，电池片矩阵式排列，每片电池片的片间距为2～5mm，电池片折射率在2.08～2.10之间优选为2.09，电池片的效率为17.2％。
在本实施例中，背板层8为TPT背板层，TPT背板层包括自上而下依次层叠的PVF层(聚氟乙烯薄膜)、PET层(聚脂薄膜)及PVF层(聚氟乙烯薄膜)，TPT背板层具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性。
在本实施例中，第一抗PID封装层3、第二抗PID封装层5及第三抗PID封装层7均由抗PID的EVA封装材料制成，抗PID的EVA封装材料由按照重量份计算的以下原料制备而成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)100份，疏水剂0.05-0.2份，交联剂0.1-1.2份，抗氧剂0.02-0.3份，紫外光吸收剂0.03-0.2份，光稳定剂0.05-0.2份，偶联剂0.2-1.2份及金属离子捕捉剂0.05-0.5份。
在本实施例中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的VA的摩尔含量为29％～31.5％。
在本实施例中，疏水剂为十三氟辛烷基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯按质量比1∶1复配的水溶液。以上物质有较强的疏水性能，能有效降低EVA的吸水率，从而降低EVA中微量的水分含量，水分含量降低可导致钠离子的电迁移速率的大幅度下降；同时水分含量降低后，EVA的体积电阻率也随之升高，这样就降低了电池片氮化硅表面电压应力，也能降低钠离子的迁移速度。
在本实施例中，交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷、二亚乙基三胺中的一种或两种的复配。
在本实施例中，所述的抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的一种或两种的复配物。
在本实施例中，紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-531、UV-9，苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329中的一种或多种复配。
在本实施例中，光稳定剂为Tinuvin622，chimassorbll9，Chimassorb2020，IV-628中的一种或多种的复配物。
在本实施例中，偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550、KH-570或KH-560中的一种或多种复配物。
在本实施例中，金属离子捕捉剂为聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙中的1种或2种以上的混合物。这些物质内部有较强的离子键合作用，能对金属离子产生较强的锁定作用，这些物质加入到EVA中，在EVA层压后，EVA的的交联网状结构中就带有这些离子锁定键，从而对玻璃表面迁移出的钠离子有一定的扑捉和锁定作用，降低了钠离子向电池片表面的迁移速率。
以下对本发明的抗PID光伏组件进行性能测试：
取5片本发明的抗PID光伏组件，该5片抗PID光伏组件的编号分别为A1、A2、A3、A4、A5，然后对5片抗PID光伏组件进行测试，其测试结果见表1
表1
由表1可知，5片抗PID光伏组件的平均输出功率为249.26W。
为了对比，取5片常规晶体硅光伏组件进行性能测试。常规晶体硅光伏组件包括下至上依次层叠的超白玻璃层、第一EVA胶膜层、太阳能电池片层、第二EVA胶膜层、背板层。5片常规晶体硅光伏组件的编号分别为B1、B2、B3、B4、B5，然后对5片常规晶体硅光伏组件进行测试，其测试结果见表2：
表2
组件编号 Voc/V Isc/I Pmp/W Vmp/V Imp/A FF/％
B1 37.48 8.68 245.04 29.62 8.24 75.32
B2 37.52 8.71 246.18 29.61 8.27 75.33
B3 37.64 8.66 244.96 29.64 8.29 75.15
B4 37.32 8.76 245.13 29.97 8.19 74.98
B5 37.41 8.72 245.51 29.89 8.18 75.26
由表1可知，5片常规晶体硅光伏组件的平均输出功率为245.36W。
对比传统常规晶体硅光伏组件，本发明的抗PID光伏组件的平均输出功率有提升了3.9W。
为了验证增设抗PID封装层后组件的抗PID性能，我们做了如下试验：
对5片本发明的抗PID光伏组件经PID测试(85％的湿度、85℃的温度、-1000伏的系统偏压、持续96小时的严格恶劣实验)后，本发明的抗PID光伏组件衰减后的平均输出功率为247.73W，衰减率为0.61％，而对5片常规晶体硅光伏组件经PID测试(85％的湿度、85℃的温度、-1000伏的系统偏压、持续96小时的严格恶劣实验)后，规晶体硅光伏组件衰减测试后的平均输出功率为242.02W，衰减率为1.4％。具体详见表3
表3
从以上数据看出，使用抗PID封装层前后，衰减率由1.4％锐减到0.61％，衰减率降低56.4％，因此，使用抗PID封装层后，组件的抗PID性能由大幅度提高。
本发明的有益效果是：
本发明的抗PID光伏组件采用了第一抗PID封装层3封装在第一EVA胶膜层2的四周，第二抗PID封装层6封装在第二EVA胶膜层5的四周，背板引出线位置铺设有第三抗PID封装层7，能有效的隔绝空气及水分子与第一EVA胶膜层2、第二EVA胶膜层5及太阳能电池片层4的接触，避免了光伏组件PID现象的产生，从而使得光伏组件抗PID的性能大幅度提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗PID光伏组件，包括超白玻璃层、第一EVA胶膜层、太阳能电池片层、第二EVA胶膜层及背板层，其特征在于，所述抗PID光伏组件还包括第一抗PID封装层、第二抗PID封装层以及第三抗PID封装层，所述第一抗PID封装层与所述第二抗PID封装层均为方框状结构，所述第一EVA胶膜层与所述第一抗PID封装层均叠放在所述超白玻璃层上，所述第一EVA胶膜层位于所述第一抗PID封装层内且所述第一抗PID封装层封装所述第一EVA胶膜层的四周；所述太阳能电池片层叠放在所述第一EVA胶膜层上；所述第二抗PID封装层与所述第二EVA胶膜层均叠放在所述太阳能电池片层上，所述第二EVA胶膜层位于所述第二抗PID封装层内且所述第二抗PID封装层封装所述第二EVA胶膜层的四周；所述第三抗PID封装层叠放在所述第二EVA胶膜层上，且所述第三抗PID封装层铺设在所述背板层的引出线位置处；所述背板层叠放在所述第三抗PID封装层上。
2.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述第三抗PID封装层为平板状结构。
3.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述第一EVA胶膜层的透光率大于所述第二EVA胶膜层的透光率。
4.如权利要求3所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述第一EVA胶膜层由高透EVA胶膜制成，所述第二EVA胶膜层由普通型EVA胶膜制成。
5.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述第一EVA胶膜层和所述第二EVA胶膜层的形状与尺寸与所述太阳能电池片层的形状与尺寸相匹配。
6.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述太阳能电池片层为P型电池串模组。
7.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述背板层为TPT背板层，所述TPT背板层包括自上而下依次层叠的PVF层、PET层及PVF层。
8.如权利要求1所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述第一抗PID封装层、所述第二抗PID封装层及所述第三抗PID封装层均由抗PID的EVA封装材料制成，所述抗PID的EVA封装材料由按照重量份计算的以下原料制备而成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份，疏水剂0.05-0.2份，交联剂0.1-1.2份，抗氧剂0.02-0.3份，紫外光吸收剂0.03-0.2份，光稳定剂0.05-0.2份，偶联剂0.2-1.2份及金属离子捕捉剂0.05-0.5份。
9.如权利要求8所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的VA按摩尔含量计算为29％～31.5％。
10.如权利要求8所述的抗PID光伏组件，其特征在于，所述疏水剂为十三氟辛烷基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯按质量比1∶1复配的水溶液；所述交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷、二亚乙基三胺中的一种或两种的复配；所述的抗氧剂为三(4-壬基酚)亚磷酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的一种或两种的复配物；所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-531、UV-9，苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329中的一种或多种复配；所述光稳定剂为Tinuvin622，chimassorbll9，Chimassorb2020，IV-628中的一种或多种的复配物；所述偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550、KH-570或KH-560中的一种或多种复配物；所述金属离子捕捉剂为聚乙烯-甲基丙烯酸钠、聚乙烯-甲基丙烯酸锌、聚乙烯-甲基丙烯酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸锌、聚苯乙烯磺酸钙中的1种或2种以上的混合物。
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