作者：天津力神电池股份有限公司 副总工程师/光伏事业部技术总监 于振瑞

    在光伏产业链中，组件是直接面向终端客户的产品;而组件制造中的相关技术则涉及到产品设计、原材料及制造工艺各个环节。一些研究机构已经对组件产品的失效模式、新的工艺技术等进行了比较广泛的研究。光伏组件相关技术的研发应该基于面向客户的原则，保证组件产品最大限度地满足客户的需求。

　　衡量组件产品的好坏有多个纬度。从产品质量方面，要求组件产品完全达到所承诺的各项指标(包括可靠性和使用寿命);从技术角度讲，产品的光电转换效率的高低正在成为衡量其技术先进性的一个重要指标;成本当然也是重要因素。然而，除了上述几个方面之外，组件制造商还应该更多地关注终端客户的其它需求：产品安装使用的便捷程度、实际运行时的发电量大小(指单位kW组件的发电量—kWh/kW)、制造技术的先进程度等等。Photon实验室提供组件发电量测试服务正是因应客户对于发电量的关切，已经成为衡量各品牌组件质量好坏的一个重要途径。要满足上述客户的关切，需要对产品的设计、原材料的配备、生产工艺等进行深入的研究。本文对这一问题做一个初步的探讨，对未来需要解决的一些问题提出一些看法。

　　1、组件设计

　　良好的组件性能从产品的设计阶段就已经决定。组件设计应该综合考虑技术性能、产品质量、成本等因素。从技术角度讲，要保证设计的产品具有较高的光电转换效率、较高的kWh/kW、便于安装使用维护等。电池片和组件的测试分选都是在STC条件进行的，而电池的性能在STC条件下与在低辐照条件下的差别可能会很大。为此，组件设计要考虑其在野外实际运行时的光照条件—光谱的变化、光线入射角度的变化、杂散光的收集与利用、组件的温度和散热问题等等，这些都是决定kWh/kW的主要因素。目前，高效组件是业内追求的目标，然而在目前的技术条件下，高效组件意味着使用高效电池片，以及组件设计采用尽量小的电池间距。这可能会带来两个问题—成本的增加以及产品可靠性降低。实际上很多情况下，组件效率并不是客户关注的最重要的指标。组件制造商应该根据当前电池片的技术水平，采用适当的排版方式，既可以得到较高的组件输出功率和kWh/kW，又可以降低封装损耗和提高产品可靠性。

　　有两个新的组件设计思路值得关注。第一个是关于接线盒的设计与安装—有人提出改变目前通行的中间安装一个接线盒的方式，而是利用分散安装的接线端子与旁路二极管，这样可以降低成本，减小封装损耗。第二个是关于电池片的排版方式。与追求尽量小的电池间隔以提高组件的转换效率不同，天津力神公司的专利表明，适当地增加电池间距，可以带来封装损失的降低，甚至产生正的封装损失，弱光下的组件kWh/kW也得到大幅提升。实验数据表明，与包含同样数量电池片的“常规组件”相比，这种新的组件可以提高3-10W的输出功率，这是充分利用电池片周边空白区域对于光线反射的结果。

　　2、原材料的选择与匹配

　　封装材料的选配对于最终的产品的技术性能与可靠性影响很大。电池片是最重要的原材料，电池片生产商除了测试电流、电压、功率等参数外，一般不全面控制Rs、Rsh、反向漏电流Irev等参数，即使有所控制标准也比较宽松。而这几个参数对于组件的可靠性、kWh/kW等具有直接的影响。另一方面，电池片的分选均是在STC条件下进行的，而大部分电池片在STC条件下分档后，在弱光下其电流和功率的一致性并不能很好地保持，这就造成了一个组件在实际野外运行时其中的电池片性能一致性不好，发电量较低和失效风险增加。

　　为了降低成本，“段栅”结构电池片正得到推广。研究表明，段栅结构可以缓解焊带/电池片焊接带来的应力，增加组件的可靠性。初步的数值估算也表明，电池片主栅线分段焊接不会带来封装损失的明显增大。然而，电池片正面段栅需要考虑温度循环条件下栅线的断裂或从Si片上脱层的可能性。这需要焊接工艺的改进才能完全避免这种潜在的失效隐患。

　　对于密封材料，目前广泛使用的EVA具有很高的可靠性和较低的成本，然而由于其中含有紫外稳定成分造成其短波光通过率较低。目前已经由EVA的替换材料能够克服这一缺点—有机硅胶(Silicone)、PVB、TPU等。这些材料一般具有极好的紫外透过率和密封效果，但其成本需要大幅度降低才能真正替代EVA。另一发展方向是对EVA进行改良，在EVA中加入某种光转换成份，把入射的紫外光下转换为可见光。为了实现这一目标，高效稳定的光转换剂以及如何把转换剂均匀地分散在EVA中是需要解决的关键问题。目前有很多研究机构正在开发光转换剂。

　　在表面镀减反膜的低铁钢化玻璃正在被越来越广泛地接受，然而，镀层的机械及化学稳定性需要进一步的确认;镀层表面的清洁问题也是需要解决的问题。普通的减反膜技术与纳米技术结合也许会产生一种新的技术—多功能减反转光膜。在半导体行业，硅基纳米材料具有很强的光学下转换特性，即可以把200-400nm的紫外光转换为600-900nm的可见光。减反膜本身也是硅基氧化物，二者结合在一起，理论上讲是完全可能的，关键是解决技术相容性的问题。

　　此外，一些新的封装部件如微型逆变器，DC/DC控制器等正在被一些厂家试用。这些部件赋予组件产品一些的新的功能，可以使组件输出交流电或稳定的直流电压，最大化地满足了客户的需求。然而要想大范围应用还需要大幅度地降低成本才有可能。

　　3、工艺的改善

　　降低封装损失是组件制造中一直追求的目标。封装损失的降低依赖于焊接工艺的优化、EVA胶联度的优化等。由于EVA的折射率是其胶联度的函数，合适的EVA胶联度有助于增加光的透过率。关于电池片与焊带之间的焊接长度，有两种不同的看法：一种认为应该严格控制虚焊，使得主栅线的焊接长度足够大;另一种观点认为，主栅线上采取“点焊”(即每隔一定间距焊接一段)方式不会造成明显的封装损失，并且对于缓解硅片的应力有利，可以增加组件的可靠性。据统计，在各类失效中，由于焊接和化学腐蚀造成的失效占80%以上的比例，因此这两道工序的控制对于组件可靠性也至关重要。优化焊接温度、焊接长度、EVA胶联度等是工艺改善的重要内容。

　　总之，先进的组件封装技术应该能保证稳定地生产出高质量组件产品。我们的实践表明，从组件制造的全过程(设计、原材料选配、工艺技术)细化并严格控制相关的技术指标，组件产品的性能得到稳定的大幅提高。图1、图2分别给出了我们的组件产品在湿热测试与弱光测试中的实际测量值。组件产品经过DH2500小时后其功率衰退小于2.83%，200W/m2弱光下的组件转换效率η'与STC下的组件转换效率η相比其损耗值( )小于3%。另外在61kWh室外累计光照后LID衰退小于1.2%(单晶)和0.8%(多晶)。