双玻组件用背板玻璃材料的性能分析

周欣 李茂刚 曾敏 梅金丽

（中建材（宜兴）新能源有限公司 宜兴 214200）

0 引言

双玻光伏组件，是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件，其耐候性、发电效率都优于传统组件，寿命可增加5年至30年［1］。随着双玻组件的规模化应用，光伏玻璃需求增加，现双玻组件面板为超白压延玻璃，可满足使用要求，背面发电增益相当于免费赠送，多采用超白压延玻璃。近两年，陆陆续续出现了多家组件公司，使用浮法玻璃作为背板，其高性价比优点引起了广泛关注。

超白压延玻璃本质上是低铁的超白钢化玻璃，生产线投入资金大，在高透光性基础上要求高抗冲击性，制造难度大，成分中铁含量一般控制在150×10-6内，对矿物原料有很高的要求，制备成本高［2］。而浮法玻璃易成形、生产效率高，可生产大板玻璃，是目前世界上平板玻璃的主要生产方式［3］。浮法玻璃生产厂家多，具有较大的市场空间，且与超白压延玻璃相比，浮法玻璃具有原料精度低、成本低、加工成品率高等优点。

目前，对于超白压延玻璃及浮法玻璃作为双玻组件用背板玻璃使用时的性能差异，鲜有学者做过系统的分析研究，因此，对两种玻璃的力学性能、电性能方面进行系统地实验及分析，以期待能够得到综合性能优越、性价比高的双玻组件用玻璃背板材料。

1 力学性能分析

1.1 实验样品

实验样品为中建材（宜兴）新能源有限公司生产的超白压延玻璃和浮法玻璃，玻璃厚度分别为1.6 mm、2.0 mm、2.5 mm。

1.2 抗冲击强度

实验按照GB/T 30984.1—2015中涉及的玻璃抗冲击性能的测试标准，采用1 040 g的钢球和符合标准规定的试验支架，以超白压延玻璃的压花面、浮法玻璃的锡面为冲击面，完成落球冲击实验，每组实验测试的玻璃数量为30片，冲击点在距离试样中心25 mm范围内，观察玻璃破碎情况，以破碎时钢球的高度表征玻璃的抗冲击强度，实验结果如图1所示。

从图1中可以看出，随着厚度的增加，超白压延玻璃及浮法玻璃的抗冲击强度逐渐增加；相同厚度下，两者玻璃的抗冲击强度表现为：浮法玻璃>超白压延玻璃，随着厚度的降低，两者抗冲击强度相差越大，1.6 mm厚度下，浮法玻璃的平均破碎高度高出超白压延玻璃的平均破碎高度97.77%。

1.3 抗弯强度

抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力。本实验根据GB/T 34328—2017 轻质物理强化玻璃标准，采用四点弯曲测试玻璃的抗弯强度，实验样品为10组，实验结果取其平均值，结果如图2所示。

从图2中可以看出，随着厚度的增加，两种玻璃的抗弯强度逐渐增加；在相同厚度下，1.6 mm厚度的玻璃抗弯强度表现为：浮法玻璃>超白压延玻璃，2.5 mm厚度的玻璃抗弯强度表现为：浮法玻璃<超白压延玻璃，总体来说，两者的抗弯强度相差不大，都可满足双玻组件用背板材料强度的使用要求。

2 电学性能分析

2.1 实验样品

实验样品为中建材（宜兴）新能源有限公司生产的超白压延玻璃和浮法玻璃，将制备成相应的双玻组件，面板统一采用超白压延玻璃，背板采用超白压延玻璃及浮法玻璃，制成双玻组件的玻璃厚度为1.6 mm＋1.6 mm，2.0 mm＋2.0 mm，2.5 mm＋2.5 mm。

2.2 透过率

太阳能组件电池片接收的太阳能辐射强度与封装玻璃的透过率有重要关系，高透过率可提高太阳能电池的发电效率。实验使用Filmeasure2100气浮台式光伏透射比测量系统测试两种玻璃在波长380～1 100 nm范围内的透过率，每片测试6次取平均值，其测试结果如图3所示，其中厚度为2.0 mm的超白压延玻璃及浮法玻璃对应的光谱响应曲线如图4所示。

从图3、图4中可以看出，随着厚度的增加，玻璃的透过率呈降低趋势，但趋势不明显，整体相差不大，由于浮法玻璃含铁量是超白玻璃的4～5倍，在相同厚度下，不同类型玻璃的透过率表现为：压延玻璃>浮法玻璃，两者平均透过率相差3.87%左右，在300～700 nm波长范围内，两者的透过率相差不大。

2.3 发电功率

对于超白压延玻璃以及浮法玻璃作为背板对组件发电功率的影响，制成相应组件并进行发电功率的测试。双玻光伏组件的面板统一采用超白压延玻璃，背板采用超白压延玻璃及浮法玻璃对其进行测试，每组实验组件测试数量为10个，实验结果如图5所示。

从图5可以看出：

（1）对于双玻组件正面来说，随着厚度增加，与玻璃透过率相对应，其正面的发电功率呈降低趋势，功率最大相差2 W左右；相同厚度下，不同背板类型的双玻组件的正面发电功率基本一致。

（2）随着厚度增加，双玻组件背面的发电功率总体呈下降趋势；相同厚度下，不同背板类型的双玻组件背面发电功率表现为：压延玻璃>浮法玻璃，双玻组件用浮法玻璃比压延玻璃的背面发电功率平均少13.4 W，随着厚度的减小，差距之间降低，1.6 mm＋1.6 mm厚度下两者的背面发电功率相差最小，为5.45 W。

3 结论

通过对不同厚度的超白压延玻璃与浮法玻璃的实验比较，可以得出了以下结论：

（1）随着厚度的增加，超白压延玻璃及浮法玻璃的抗冲击强度及抗弯强度都呈逐渐增加趋势；同一厚度下，两者玻璃的抗冲击强度表现为：浮法玻璃>超白压延玻璃，整体上浮法玻璃的力学性能要优于超白压延玻璃的力学性能。

（2）随着厚度的增加，超白压延玻璃、浮法玻璃的透过率及相应组件的发电功率呈降低趋势；同一厚度下，玻璃的透过率及双玻组件背面发电功率表现为：超白压延玻璃>浮法玻璃；不同背板类型的双玻组件的正面发电功率基本一致，整体上浮法玻璃作为双玻组件用背板玻璃的发电功率要稍低于超白压延玻璃作为双玻组件用背板玻璃的发电功率。

在实际使用中，背面发电量和安装情况及地面的反射条件等有很大关联。双面双玻组件的功率是正面发电功率起决定作用，背面发电功率起到很小的作用，当地面反射率很低时，背面透过率再高，发电功率也很低。普通浮法玻璃含铁量高，透过率不如超白压延玻璃，但其成本低，力学性能相比超白压延玻璃性能优越，且目前随着超轻薄双玻组件的推广，在玻璃厚度变薄后，浮法玻璃作为组件背板使用时，双玻组件正面发电功率也可达到压延玻璃作为背板时的发电功率，如果能够使用浮法玻璃作为双面双玻组件的背板，将大大降低生产成本。