光伏玻璃对组件转换功率的影响

刘鹏程 马素良 潘新征

(河南安彩高科股份有限公司，河南 安阳 455000)

虽然光伏行业受当前欧美金融危机的影响陷入低谷，但受世界能源紧缺和环境污染双重压力的影响，开发和利用太阳能成为了各国可持续发展战略的重要组成部分，太阳能光伏产业越来越受到广泛的重视。但决定晶硅太阳能光伏电池转化效能的因素为与光能转换效率有关的各种变因中，最重要的决定因素为光伏电池组件中的晶硅技术，其次为保护光伏电池组件的光伏玻璃，由于晶硅无法长时间暴露于外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅且自身透光率较高的最佳材料之一，因此光伏玻璃的光学特性是除晶硅技术外一大重要变因。太阳能电池转换效率每增加1个百分点，发电成本可降低7%左右。但二者相比较，保持和提高光伏玻璃的光学特性远比开发更高转换率的晶硅来的容易，成本低得多，所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，无论组件厂商还是在终端市场上的需求都是非常迫切的。

增加光伏玻璃的透光率的方法主要是两个，其一是在玻璃表面压花制作漫反射面(如当前的光伏压延玻璃)，但这种玻璃的透光率最高只能达到92%。其二是利用光的干涉原理在光伏压延玻璃的表面增加一层增透膜，这样玻璃的透光率最高能达到95%左右。

一 光伏压延玻璃花型与透光率的关系

1.压花与光学原理的关系

光伏压延玻璃其压花的目的是增加透光率，道理很简单，太阳光照在一个平面上会有很多光被反射了，所以透到晶硅电池片上的就少了。但是如果把它弄成一口井样的形状，光的反射会大大的降低，从而提高透光率。

当光线入射玻璃时，表现有反射、吸收和透射三种性质。光线透过玻璃的性质，称为“透射”，以透光率表示。光线被玻璃阻挡，按一定角度反射出来，称为“反射”，以反射率表示。光线通过玻璃后，一部分光能量被损失，称为“吸收”，以吸收率表示。三者之间的关系公式为:

根据上述公式可以看出如想提高透光率，就必须降低反射率和吸收率。

对于平面玻璃，在入射角不大于30度的情况下，反射率基本取决于折射率。

Rp=［n/cosi2－1/cosi1］/

［n/cosi2+1/cosi1］Rs=［ncosi2－cosi1］/

［ncosi2+cosi1］R=1/2［Rp+Rs］

上式可见，对于压花玻璃，尤其是那种压花深度较大的表面，因为入射光投射到压花面的入射角各点变化极大，反射率不仅与折射率有关，更多的是与入射角有关，也就是与花型有关，即通常所说的花型形状、尺寸大小、倾斜角度等因素有关。

2.花型与透光率的关系

太阳能超白玻璃的正面以不同程度的朦胧纹面(俗称绒面)处理减少光的反射，反面用特殊花型极大地增强了玻璃的太阳斜角度渗透率，加上产品本体高透光率，使得太阳能超白玻璃能在太阳光长期照射下确保优质的透光率和透能率，从而使太阳能电池组件具有更高的光能转换率。

目前常见的压延玻璃有:正面为绒面反面为六边形、四边菱形、四边形及正反双绒面等几种压花类型。通过以上几种花型玻璃透过率的比较，可以看出六边形要高于四边形和四边菱形。而双绒面玻璃的透光率要比单绒面的高1－2个百分点，但受到成型工艺及压延辊制作工艺的限制，目前双绒面玻璃的生产、使用还没有大范围推出。

同时光伏玻璃受外部工作环境的影响，即长期的风化作用，增透的效果会有所削弱;另外受光伏玻璃厚度、强度的影响，花型不可能凹下去很深(一般花型深度为20～30丝)，也就是说花型深度与玻璃的透光率在一定范围内成正比关系，但此范围有局限性。

二 光伏压延玻璃的增透深加工

由于现有光伏压延玻理的可见光透过率已经达到92%左右，受生产工艺、成型花型等因素的影响，光伏玻璃的透光率提高的空间已经不大。另外，由于光伏玻璃一般都是安装在荒郊野外，工作环境恶劣，时间一长，玻璃表面极易变脏，有的光伏玻璃可见光透过率甚至只有最初的70%，大大影响了发电效率，上述问题，已成为制约太阳能光伏产业发展的瓶颈。而利用光的干涉原理增加一层自洁增透膜的做法可使光伏玻璃的透光率增加2～3%，达到95%左右，完全满足行业需求。

增透镀膜主要由二氧化硅和特定的添加剂组成，多孔二氧化硅薄膜具有优秀的透光率、减反射性能和高的热阻成为理想的光伏玻璃镀膜材料。同时兼具一定的憎水性，具备自清洁功能，可有效降低整体太阳能光伏电池效能随着使用时间的衰减速度，避免因表面污染引起的效能降低。进而保持太阳能光伏电池的转换效率，达到增透增益效果。

光伏玻璃的增透深加工工艺主要有:提拉(浸涂)法、喷涂法、辊涂法、磁控溅射等。辊涂法生产自洁镀膜光伏玻璃的原理是:通过辊筒涂膜机将自洁镀膜液均匀涂布到光伏玻璃表面，经表干、加热固化后再进入钢化炉得到自洁镀膜光伏玻璃。因辊涂法与喷涂法镀膜工艺相比，产品表面膜层的均匀度大幅度提高;相比提拉法镀膜工艺，生产效率也得到了极大的提高;同样，因辊涂工艺相对于磁控溅射工艺成本又相对比较低，国内大部分光伏玻璃生产厂家都介入或由别的研究路线中转入到辊涂工艺制备自洁镀膜光伏玻璃的研究中，随着研究的深入，辊涂法生产的自洁镀膜光伏玻璃已投入到市场中，并逐步得到客户的认可。

三 总结

通过上述对影响光伏玻璃增透率几种因素的简单阐述，我们可以看出，在当前的市场环境下，提高光伏玻璃自身的透光率要比提高晶硅电池片的技术来的快些。但最终太阳能光电转换技术的提高还有待晶硅技术的突破及新的光电转换材料的发明。