2.1 光伏组件的发展历史
自从1954年美国贝尔实验室制备出世界上第一片实用的单晶硅太阳电池以来,光伏发电作为一种新型的清洁电力供应方式便得到了不断发展。早期光伏发电主要用于满足无电地区电话机供电需求,由于具有特殊优势,这种技术很快便得到航天工业的青睐。从20世纪50年代末美国第一颗使用太阳电池的人造卫星“先锋1号”成功发射以来,世界上所有航天器都采用太阳电池提供电力。为了保护太阳电池,使其能够抵御外界环境的侵蚀,人们采用玻璃等材料将太阳电池封装起来,形成光伏组件。1975年以后,光伏组件的设计与生产工艺、封装材料都有了很大的进步,光伏组件的材料体系、生产工艺、性能评估及技术标准逐步得到完善与确立。到了1985年,人们将光伏组件的使用质保期从原来的5年提高到10年,而且光伏组件的结构设计、封装工艺及材料基本定型,至今并无本质的改变。20世纪90年代以来,德国西门子(Siemens)、英国BP、荷兰壳牌(Shell)、日本夏普(Sharp)、京瓷(Kyocera)等大型企业对光伏组件技术的发展起到了重要的推动作用,行业将光伏组件的研究重点集中于降低成本、提高效率及延长寿命等方面。1997年,光伏组件的使用质保期已经被承诺可以达到20年;从1998年开始,成本比较低廉的多晶硅光伏组件产量开始超过单晶硅组件。到了21世纪,特别是2009年以后,得益于多晶硅电池技术突破与规模化生产快速发展,光伏组件的价格大幅度降低,同时组件质量也得到了很大提高,因此掀起了全球范围的光伏电站建设浪潮。目前一些新产品如双层玻璃光伏组件、集成微型逆变器光伏组件、新型背板材料及n型高效光伏组件不断涌现,为光伏技术的推广应用提供了更多的选择与市场空间。
早期我国生产的光伏组件90%以上都用于出口,并且主要原材料来自国外。从2012年开始,我国大力推广光伏应用,经过短短几年发展,目前已成为全球光伏生产大国和光伏应用大国。
光伏组件是太阳电池的载体,是光伏电站的最重要的组成部分,光伏组件的种类及形式由封装材料及太阳电池的种类决定。
光伏组件的封装材料主要包括玻璃、EVA/POE/PVB胶膜、硅胶、PET/KPK/TPT背板等,通过这些封装材料的不同组合,可以生产出适用于不同环境的组件。传统的铝边框背板组件一般用于大型地面电站和商业民用屋顶,近几年双玻组件逐步大量用于地面电站和商业民用屋顶;与建筑结合一般采用5mm+5mm或更厚的双层玻璃组件;用于日常消耗的小功率组件可以用高分子材料代替玻璃作为前盖板材料,重量轻,携带方便,例如用于草坪灯、光伏玩具等的组件可采用环氧树脂滴胶封装。总之,光伏组件的封装技术与具体用途及应用场所是相互关联的。