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第二十五期:太陽能電池的“保護(hù)傘” ——有機(jī)硅高透液體封裝膠

時(shí)間:2023-03-02        來源:

隨著能源問題在大眾面前的聚焦,人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到:太陽能是未來最清潔、安全、可靠的能源,也是目前地球上儲(chǔ)量最多的可再生資源。能源革命時(shí)代的到來,也引發(fā)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)與迭代,為許多新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展賦能。


光伏產(chǎn)業(yè)就是在這一契機(jī)下爆發(fā)式發(fā)展的行業(yè):從1839年光伏效應(yīng)被發(fā)現(xiàn),到1958年第一個(gè)光伏電池供電的美國(guó)衛(wèi)星先鋒1號(hào)發(fā)射;從1969年世界上第一座太陽能發(fā)電站在法國(guó)建成,到2000年世界光伏電池年產(chǎn)超過287MW……這一切都以科學(xué)的敏感與嚴(yán)謹(jǐn)預(yù)示著:光伏時(shí)代到來了!



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01 光伏發(fā)電,實(shí)現(xiàn)“電自由”


太陽光是如何轉(zhuǎn)化成供人類生產(chǎn)生活使用的能源的呢?


原來,當(dāng)陽光照到光伏板的光電二極管上時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子--空穴對(duì),電子和空穴受到內(nèi)部電場(chǎng)的吸引,電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流。這種可再生的轉(zhuǎn)化方式,無窮無盡,或許真的是人類實(shí)現(xiàn)“電自由”的一種途徑。


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在理想狀態(tài)下,光伏板的的工作壽命能達(dá)到25年以上。聽起來是不是很美好?但事實(shí)情況是,很多標(biāo)準(zhǔn)的光伏組件,由于封裝技術(shù)水平低下,封裝材料落后,會(huì)相繼出現(xiàn)膠膜黃變、龜裂的現(xiàn)象,大大縮短了電池板的使用壽命。


如果說光伏組件是一柄利劍,那么封裝它的技術(shù)與材料就像一個(gè)鑄劍師,因?yàn)樗鼈兊暮脡臎Q定了太陽能電池板的使用效率和壽命。


02 光伏組件封裝 撐起對(duì)電池片的“保護(hù)傘”


現(xiàn)在市面上常見的光伏組件由哪些“零件”組成呢?主要有高效晶體硅太陽能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA/POE、TPT背板以及鋁合金邊框。


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晶硅電池片是太陽能電池的主體部分,比較嬌貴,它又大又薄,要是封裝不好,可能會(huì)出現(xiàn)龜裂;而且,晶硅電池片長(zhǎng)期暴露在戶外,很容易受到雨雪冰雹、風(fēng)吹日曬的影響,導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率下降;因此需要在它的上下兩側(cè)封裝膠膜,隔絕外界因素的影響,以起到密封保護(hù)的作用。


以往,最常用的封裝材料是EVA/POE膠膜,但是它們也存在一些局限性,比如材料黃變,透光率下降,導(dǎo)致發(fā)電效率大打折扣。


不過,隨著技術(shù)迭代,新型有機(jī)硅高透液體封裝膠應(yīng)運(yùn)而生,它比市面上常見的EVA/POE膠膜耐老化性能更好,耐候性更強(qiáng),能夠更好的提升太陽能電池的使用年限,提升光電轉(zhuǎn)化效率,這就如同撐起了一把強(qiáng)大的“保護(hù)傘”,協(xié)助電池片更好的發(fā)揮作用。


03 有機(jī)硅高透液體封裝膠的未來 將有一片藍(lán)海


有機(jī)硅高透液體封裝膠屬于硅氫加成固化材料,它的粘接性、電氣絕緣性好;耐候性、耐臭氧性和抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng);而且還能耐高低溫,從-40℃到260℃都能持續(xù)運(yùn)作;這些物理特性注定了它的未來,絕不僅僅是在光伏產(chǎn)業(yè)大顯身手。


隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品需求快速增長(zhǎng),膠粘材料與膠粘劑需求量不斷提升,今后,在5G通信、電子電器、動(dòng)力電池及新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)械制造、輕工和日常生活等眾多領(lǐng)域逐步產(chǎn)生新型產(chǎn)品需求,膠粘材料與膠粘劑成為各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化、高粘接、提質(zhì)增效的重要產(chǎn)品。


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拋開行業(yè),從各個(gè)主體方面來看,有機(jī)硅高透液體封裝膠的未來也注定是一片藍(lán)海:


在產(chǎn)品端:

行業(yè)及品牌的崛起,催生了新興應(yīng)用市場(chǎng)及應(yīng)用場(chǎng)景,有機(jī)硅高透液體封裝膠的應(yīng)用范圍會(huì)隨著行業(yè)整體附加值的提升而擴(kuò)展。


在銷售端:

“服務(wù)型”科研企業(yè),與大客戶強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,通過定制化開發(fā)以及整合售后服務(wù),也將由單純的產(chǎn)品提升為解決方案的服務(wù)。


在投資端:

馬太效應(yīng)逐步凸顯,缺乏自主創(chuàng)新能力、高污染的企業(yè)將陸續(xù)被淘汰,而新興科研機(jī)構(gòu)、綠色環(huán)保企業(yè)將會(huì)快速發(fā)展,助力行業(yè)最終呈現(xiàn)規(guī)模化、集約化。


在技術(shù)端:

國(guó)產(chǎn)有機(jī)硅光學(xué)高透膠正在加快技術(shù)創(chuàng)新和自主可控,產(chǎn)業(yè)升級(jí)讓國(guó)產(chǎn)代替進(jìn)口變得更加容易。


在成本端:

有機(jī)硅高透液體封裝膠由于延長(zhǎng)了光伏組件的使用年限,降低了光伏發(fā)電的成本,隨著智能化生產(chǎn)水平的提高,高附加值的有機(jī)硅高透液體封裝膠將進(jìn)一步提升產(chǎn)品與服務(wù)的性價(jià)比。


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何睿博士與團(tuán)隊(duì)成員一起研究光伏板


武漢先進(jìn)院長(zhǎng)期關(guān)注有機(jī)硅材料,由何睿博士團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的有機(jī)硅高透液體封裝膠,耐老化性能突出,耐候性強(qiáng),能夠更好的保護(hù)電池片,使其使用壽命翻倍。


應(yīng)用該材料對(duì)光伏組件進(jìn)行封裝,在降低使用成本的基礎(chǔ)上,還更加符合“雙碳政策”綠色環(huán)保的要求。


未來,武漢先進(jìn)院將進(jìn)一步發(fā)揮CRDO+創(chuàng)業(yè)孵化+產(chǎn)業(yè)育成三位一體創(chuàng)新協(xié)同模式,促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)融通發(fā)展,瞄準(zhǔn)科研與產(chǎn)業(yè)合作的靶點(diǎn),讓有機(jī)硅高透液體封裝膠走進(jìn)更加廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。


文字:吳金娥

科研指導(dǎo):黃前華、張創(chuàng)

審核:潘淼

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