【新州福斯特应用材料股份有限公司】2024年应对晶硅电池紫外光衰减的封装方案报告_23页_1mb

应对晶硅电池紫外光衰减的封装方案总结

核心内容

紫外光衰减是影响晶硅电池性能的重要因素，特别是在长期户外使用中。研究表明，高能量的紫外光照射会导致非晶硅层中的Si-H键断裂，进而影响异质结的钝化性能。这一现象在TOPCon电池中尤为显著，存在过早退化的风险。因此，开发高效的封装胶膜以应对紫外光衰减成为提升光伏组件性能和寿命的关键。

主要观点

紫外光衰减的影响

• 紫外光（UV）照射会破坏晶硅电池的钝化层，导致电池性能下降。
• 不同类型的电池（如P型单晶、TOPCon、异质结）对紫外光的敏感程度不同，且长期暴露于紫外光下会引发组件功率衰减。

封装胶膜的作用

• 紫外截止型封装胶膜：通过吸收紫外光并将其转化为热量，减少对电池的损伤。
• 紫外光转换型封装胶膜：吸收紫外光后产生可见光辐射，实现光谱调控，提升组件功率。

封装胶膜的性能表现

• 紫外截止型胶膜在长期紫外照射下表现出良好的耐UV老化性能，但光利用率较低，导致组件功率损失。
• 紫外光转换型胶膜在干/湿热老化条件下，紫外保护能力不衰减，且黄度变化指数小，表明其对胶膜无副作用。
• 在户外实证中，紫外光转换型胶膜在7年内的累计发电量明显高于普通高透胶膜，说明其对P型单晶电池片的紫外长期可靠性具有积极作用。

关键信息

紫外截止型封装胶膜

• 机理：紫外截止剂吸收高能紫外后，分子结构改变形成共振，释放热量。
• 性能：
  • 对280-380nm波段的紫外光有较强吸收能力。
  • 耐UV老化性能优异，但光利用率低。
• 应用场景：
  • 适用于对紫外防护要求高的电池类型。
  • 成本较低，适合大规模应用。

紫外光转换型封装胶膜

• 机理：紫外光转换剂吸收紫外光后，分子由基态变为高能态，在恢复基态时产生辐射发光。
• 性能：
  • 能有效增强异质结电池的外量子效率。
  • 提升组件初始功率约10W，相比截止膜有明显功率增益。
  • 在干/湿热老化条件下，紫外保护能力不衰减。
• 应用场景：
  • 适用于追求高功率和低衰减的组件。
  • 成本较高，但长期性能更优。

封装胶膜与电池的兼容性

• 转光胶膜与高透胶膜的搭配：背层高透胶膜的助剂迁移会影响转光胶膜的性能，导致其失效加快。
• 转光胶膜的保持率预测：在户外使用15年（UV900 kW·h/m²）条件下，转光胶膜的保持率可达62.53%（500W/m²）至86.19%（150W/m²），优于高透胶膜。
• 转光胶膜的功率优势：相比异质结用截止胶膜，转光胶膜可提升组件功率约1.7%。

封装胶膜对比

结论

紫外光衰减已成为光伏电池的共性问题，对电池性能和组件寿命产生显著影响。针对这一问题，紫外截止型和紫外光转换型封装胶膜提供了不同的解决方案。紫外截止型胶膜在保护电池方面表现优异，但牺牲了部分功率；紫外光转换型胶膜则通过光谱调控提升了组件功率，同时在长期耐UV老化方面也表现出色。选择合适的封装胶膜对提升光伏组件的整体性能和可靠性至关重要。