光伏电池组件的封装技术

单体的单晶硅光伏电池的输出电压在标准照度（1000W/m²）下只有0.5V左右，常见的单体电池的输出功率一般在1W左右。单体电池除了容量小以外，其机械强度也较差。因此在实际应用中一般将若干单体电池串、并联连接并严密封装成组件（Photovoltaic Module）。并且可以以组件为最小单位，进一步将若干个光伏电池组件串、并联连接而组成光伏电池阵列（Photovoltaic Array），如图2-7所示。

对光伏电池组件要求：

（1）有一定的标称工作电流输出功率。

图2-7 光伏电池组件和阵列

（2）工作寿命长，要求组件能正常工作20～30年，因此要求组件所使用的材料、零部件及结构，在使用寿命上互相一致，避免因一处损坏而使整个组件失效。

（3）有足够的机械强度，能经受在运输、安装和使用过程中发生的冲突、振动及其他应力。

（4）组合引起的电性能损失小。

（5）组合成本低。

目前国内外的光伏电池组件所采用的封装技术主要有EVA胶膜封装、真空玻璃封装和紫外（UV）固化封装。

1）EVA胶膜封装：胶膜配方由EVA树脂、交联剂、防老化剂和硅烷偶联剂组成，经过层压封装，EVA树脂部分交联，形成具有一定透光率、粘结强度和热稳定性的胶膜。目前大部分公司出售的EVA太阳胶膜产品及封装工艺均基于此项技术。

为达到隔离大气的目的，目前普遍采用两片EVA胶膜将光伏电池包封，并和上层玻璃、底层TPT热压粘合为一体，构成光伏电池板。此方法简单易行，非常适合工业化生产。(www.xing528.com)

太阳光中能量较高、破坏性较强的紫外光是造成光伏电池组件封装材料EVA胶膜老化、龟裂、变色的原因；另外EVA胶膜配方自身的降解、氧化和残余的交联剂与防老化剂之间的反应也会导致EVA胶膜变黄、透光率下降，影响光伏电池效率性能。目前光伏电池加工行业急需解决此技术瓶颈，或采用新的替代品。

2）真空玻璃封装：真空玻璃封装是将光伏电池封装在抽成真空的特制玻璃夹层中。透明平板玻璃作为基板材料，在太阳能转换装置中起到重要作用。

作为太阳能转换装置组件的太阳能玻璃，必须具备以下特性：①对太阳光的透过率要高，吸收率和反射率要低；②抗风压、积雪、冰雹、热应力、投掷石子等外力，有较高的机械强度；③对雨水和环境中的有害气体有一定的耐腐蚀性能；④长期暴露在大气和阳光下，性能不严重退化；⑤膨胀系数必须与其他结构材料相匹配。

目前，能够满足上述条件的只有低铁超白浮法玻璃和低铁超白压延玻璃。由于低铁超白浮法玻璃原片反射率较高，表面必须经过一定处理才能达到作为太阳能玻璃的要求，而低铁超白压延玻璃经钢化处理就可作为太阳能玻璃，所以，低铁超白压延玻璃是太阳能装置首选的盖板材料。因此，低铁压延法是太阳能玻璃较为理想的工艺。

真空玻璃封装的光伏电池在长时间使用过程中，玻璃与金属的结合处不可避免地会出现漏气，玻璃夹层中的真空度很难保持，致使光伏电池的转换效率降低。

3）紫外（UV）固化封装：UV固化封装是将UV固化胶注入到装有光伏电池的两玻璃盖片中，并放入紫外固化设备中固化。UV胶在接受紫外线辐射的过程中，经过吸收UV固化设备中的高强度紫外光，产生化学反应，胶中的光引发剂被引发，从而产生游离子基或离子，这些游离子基或离子会和预聚体或不饱和单位中双键发生交联反应，形成单体基团，从而引发聚合、交联和接枝反应，使UV胶在数秒内由液体转化为固体，这一过程就是通常所说的UV固化过程。

UV固化较前两种封装方法具有很多独特的优势，主要表现在以下两方面：

①速率快。液体材料最快可在0.05～0.1s内固化，而传统的热固化工艺最快也需几秒，甚至多达数小时或者几天才能固化。新工艺无疑大大提高了生产率，节省了半成品堆放的空间，更满足了大规模自动化生产的要求；同时，UV固化产品的质量也较易得到保证；此外，由于是低温固化，因此UV固化可避免因热固化时的高温对硅光伏电池片的性能造成损失。

②费用低。UV固化仅需用于光敏剂的辐射能，不像传统的热固化那样需要加热基质、材料和周围空间，也无需用蒸发除去稀释用的水和有机溶剂，从而节省了能源并减少了材料消耗量；此外，UV固化设备投资相对较低，可节省一大笔固化设备投资，也减少了厂房占地。

EVA封装技术的胶膜易变黄，出现对于大型光伏组件黏结强度不够高的问题；真空玻璃封装的漏气问题也是一个顽疾，所以作为新的替代品——紫外固化封装技术的开发有很大前景。