太阳能光伏组件用镀膜玻璃耐久性能试验方法的探讨

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。太阳能是廉价的、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300mm×300mm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/T2170—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1000h的湿热试验后，再按GB/T1771—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96h，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0.5h，冷却至室温，按JC/T2170—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。

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/T2170—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1000h，再经受波长在280~385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2，其中波长为280~320nm的紫外辐射至少为5kWh/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0.5h，冷却至室温；再按JC/T2170—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。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/T2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后，按JC/T2170—2013中6.11的规定进行湿冻试验，再按GB/T1771—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96h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0.5h，冷却至室温；再按JC/T2170—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。

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/T2170—2013中6.5的规定测量太阳光有效透射比后，按JC/T2170—2013中6.11的规定进行湿冻试验后，再经受波长在280~385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2，其中波长为280~320nm的紫外辐射至少为5kWh/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0.5h，冷却至室温；再按JC/T2170—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。

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/T2170—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/T2309—2010中塑料橡皮擦做的磨头，尺寸为5mm×5mm，配重后质量为500g，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/T2170—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。

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