不同纳米抗污涂层对组件电性能的影响研究

杨振英 何凤琴 卢刚 郭灵山

摘 要：本文介绍了不同厂家的纳米抗污涂层在组件玻璃表面的涂覆过程，以及其对光伏组件电性能的影响，探讨了纳米涂层与光伏玻璃的匹配性关系，提出了纳米涂层在光伏电站防污应用中的主要性能和技术要求。

关键词：纳米抗污涂层；组件电性能；玻璃透光率；亲疏水性

1 概述

进入21世纪，在全球节能减排、改善气候条件为主旋律的能源政策引导下，太阳能发电一跃成为新能源行业的新宠儿。随着近几年我国光伏产业的迅猛发展， 2014年光伏发电新增装机容量1060万千瓦，约占全球新增装机的五分之一。对于大批进入并网运营阶段的光伏电站来说，系统效率是表征其运行性能的最终指标，在电站容量和光辐照量一致的情况下，系统效率越高代表发电量越多。

系统效率的影响因素诸多，灰尘遮挡引起的效率降低便是其中之一。光伏电站组件玻璃表面灰尘积累的越多或者越厚，玻璃的透光率便越低，组件的输出功率就会越小；甚至灰尘中的有些化学成分还会破坏玻璃组成结构，降低组件使用寿命。如果组件表面的灰尘长期得不到清洁或清除，光伏电站的系统发电效率自然会下降。灰尘积累程度主要取决于光伏电站建设的地理环境和当地的气候环境条件，这就要求电站维护管理者从主观角度出发采取相应预防和治理措施，尽可能降低灰尘对组件正常工作的影响。

针对上述问题，行业内涌现出各种解决和预防灰尘问题的方法，如改变镀膜玻璃表面涂层、研究开发智能清洗设备、改变组件安装角度等。本文主要从改变光伏组件玻璃表面涂层、改变灰尘与玻璃表面接触方式、减小灰尘与玻璃表面接触面的角度，使用四个不同生产商的纳米涂层材料，分别对相同功率档位的单、多晶组件进行实验室涂覆，通过涂覆前、后组件电性能（主要是功率）的变化，来分析不同厂家纳米涂层对组件电性能的影响，以寻找解决灰尘遮挡问题的有效途径和方法。

2 实验方案

2.1 组件室外曝晒

分别选取功率档位相同的单晶、多晶太阳电池组件各12块，将其放置在光照充足的户外进行曝晒，保证接受同样辐照量的阳光照射15天，以消除组件初始光致衰减对试验结果的影响。

2.2 组件清洗

将室外暴晒后的组件，在实验室放置一定时间，待其温度冷却至室温后，使用清水清洗正面，并用无尘布将组件玻璃正面擦拭干净。

2.3 涂覆前电性能测试

清洗結束待组件玻璃表面干燥后，将各组件按照涂层A、涂层B、涂层C、涂层D组进行分组并编号：A、B、C、D四组、每组6块（单晶3块、多晶3块）。在标准测试条件（AM=1.5；1000W/㎡；25oC）下，先后使用红外缺陷测试仪（EL）和功率测试仪测试各组件EL图像和电性能，并记录测试结果。

2.4 抗污涂层涂覆

按照不同材料特性和涂覆方式，在满足材料性能要求的环境条件下，进行组件玻璃表面涂层涂覆。（表1）

2.5 涂覆后电性能测试

待组件玻璃表面涂层固化完成后，在标准测试条件下，再次先后使用红外缺陷测试仪（EL）和功率测试仪测试组件EL图像和电性能，并记录测试结果。

3 实验结果

3.1 涂层涂覆前、后单晶组件功率对比

从涂层涂覆前后每组单晶组件功率的变化来看，涂层A组经过涂覆后组件功率明显下降，平均每块组件下降3.67W；涂层B组经过涂覆后组件功率有所升高，平均每块组件升高3.62W；涂层C、D组经过涂覆后组件功率变化不大，C组平均每块组件升高0.67W，D组平均每块组件升高0.19W。（图1）

3.2 涂层涂覆前、后多晶组件功率对比

从涂层涂覆前后每组多晶组件功率的变化来看，涂层A组经过涂覆后组件功率明显下降，平均每块组件下降5.76W；涂层B组经过涂覆后组件功率有所升高，平均每块组件升高3.97W；涂层C、D组经过涂覆后组件功率变化不大，C组平均每块组件升高1.38W，D组平均每块组件升高2.11W。（图2）

综合涂覆前后单晶、多晶组件功率的变化趋势，结合组件功率测试仪的机械偏差0.5%（在该实验过程中机械偏差在1.2-1.5W范围内），可知，涂层材料A、B对组件玻璃的透过率有较大的影响，涂覆纳米涂层A后的组件功率均有所下降，涂覆纳米涂层B后的组件功率均明显升高；涂层材料C、D对组件玻璃的透过率影响较小，涂覆纳米涂层C、D后的组件功率基本无变化。

4 结论

通过该实验可以明显看出，不同厂家的纳米涂层对组件玻璃的透过率影响不同，故对组件功率的表现也就有所差异。从组件玻璃表面涂覆涂层后的粘附速率、固化时间、外观和电性能变化等方面综合分析，满足既能预防和治理灰尘对组件发电量的影响又不影响组件正常工作的要求，建议采用亲、疏水性与玻璃亲、疏水性相同、原子结构带有硅基的纳米涂层，方能取得较为理想的效果。

参考文献：

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[2]田冰涛，刘耀昌，马明乐，陈坚，陈东生.灰尘对太阳能电池组件特性参数的影响[J].物理通报，2013（05）.

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[4]丁秀云.纳米TiO2涂层对光伏组件输出性能的影响及可靠性测试[D].北京交通大学，2015-6-17.

[5]华凌.自洁纳米涂层让太阳能电池板更高效[N].科技日报，2012-8-18.

基金项目：

国家电力投资集团公司科技项目：新型抗污涂层在户外光伏组件防尘中的应用；项目编码：2015-117-HHS-KJ-X（阶段性成果）。

作者简介：

杨振英，男，1984.03，大学本科，组件工艺设计主管，助理工程师。