树立正确的“双面”认知观

• 第二届综合能源服务创新与电力物联网建设大会 6月·上海

北极星太阳能光伏网讯:透明背板作为双面组件的背面封装方式之一已经获得了光伏行业的广泛认可。凭借更轻的重量、更优的发电性能、更低的BOS成本，透明背板双面组件广受客户青睐，晶科swan、tiger系列透明背板双面组件均已突破GW级销量。

（来源：微信公众号“摩尔光伏”）

玻璃-透明背板和双面双玻究竟哪种产品设计更好？一直是行业内存在争论的问题。实际上，世界上并没有完美的产品，无论是透明背板还是双玻，都有其优势和劣势。晶科基于两种封装方案的深入研究和长期的户外实证监测，将从多个角度对比双面透明背板和双面双玻产品。

1.重量

2019年以来，组件产品呈现多样化，但产品是向着更大尺寸、更高功率发展这一趋势是十分明确的。随着组件尺寸的增大，组件重量势必增加，而透明背板与双玻相比能够显著降低组件重量，且透明背板组件和双玻组件的重量差异将随着组件尺寸的增加而增大。如下图，对于158.75mm电池的产品来说，透明背板双面和双面双玻的重量差异为3.3kg，而当组件面积增大到2.7m2（未来产品根据行业功率上升趋势推算），这一差异增加到6kg。对于大尺寸组件来说，接近2.2m的长度已经给人工安装带来难度，再加上双面双玻组件较高的重量，将大大增加安装操作的难度和成本。而采用透明背板，能使双面组件重量在30kg左右，确保组件安装的便捷和高效。

表1不同尺寸组件的重量推算





图1不同封装方式组件重量随组件面积的变化

2.力学性能

双面透明背板组件正面是3.2mm的钢化玻璃，与2.0mm的半钢化玻璃相比，具有更强的应力承受能力和抗冲击性能，因而对于有冰雹灾害的地区，采用透明背板组件能够降低组件毁损的风险。而双面双玻组件由于具有对称结构，前后玻璃都对组件的载荷有贡献，在风载和动态载荷测试中表现更优，部分极高风速超过2400Pa的地区，可以采用双面双玻带框组件，采用透明背板组件的话需采取一些特殊的安装方式或增加固定装置。实际上，雪载5400Pa/风载2400Pa的认证载荷已经能够满足大部分电站设计的要求，因而在力学性能方面可以说双面透明背板和双面双玻基本持平。



表2双面透明背板和双面双玻力学性能对比

3.极端条件可靠性

双玻组件一直以优良的阻水性著称，在近海区域、水上项目等湿度较大的环境下，双玻组件的风险较低。晶科透明背板双面采用双面含氟背板搭配具有优良阻水性的POE作为封装方案，能够有效保护电池背面不受水汽侵蚀。透明背板外层为杜邦的Tedlar薄膜，具有良好的抗老化、抗腐蚀性能，内层为具有一定厚度的含氟涂层，能够阻挡紫外线，从而确保透明背板良好的抗老化性，在极端环境中保持优异的机械性能。POE是分子链更稳定、分子链上无酸性基团的高分子材料，具有比EVA更优的阻水性能。双面含氟透明背板和POE这一搭配方案使得透明背板双面组件在高达DH3000等加严可靠性测试中也有良好表现，衰减值在4%以内。



图2双面透明背板组件加严测试衰减值

对比双面透明背板和双面双玻（晶科双面双玻也是采用POE作为封装材料），在DH2000测试中，双面透明背板衰减值比双面双玻略高，而PID192h测试中，双面透明背板和双面双玻的衰减基本持平，正背面衰减都在4%以内。对于大部分地区来说，双面透明背板和双面双玻都能够承受30年的湿热及PID等对组件的影响，保持在较低衰减水平。只有在极端湿热的条件下，双面双玻才更具优势。



图3双面透明背板和双面双玻的DH2000和PID192h衰减值对比

4.抗紫外性能

透明背板和玻璃在紫外波段的透过率有明显差异：玻璃的透过率为40%~50%，透明背板的透过率小于1%。由于双面组件普遍采用高透POE，因而双玻组件无法阻挡背面透射UV对背面封装材料和电池的伤害，而透明背板能够阻隔UV，从而能够保护电池和封装材料。如下图所示，在户外实测双面双玻组件的UV衰减是透明背板的一倍以上。在高紫外地区，双面透明背板组件风险更低。



图4透明背板和2.0玻璃在不同波段的透光率



图5双面透明背板和双面双玻UV30kWh后衰减对比

5.耐盐碱性能

玻璃的主要成分是硅酸盐，在碱性溶液中有一定的溶解性，在碱性环境中易被腐蚀形成白斑，难以清洗除去。而透明背板不惧盐碱，在大棚、盐碱地、农光互补项目中，透明背板组件风险更低。



图6玻璃和透明背板耐盐碱测试结果

6.耐磨性

玻璃是一种坚硬的无机材料，不惧风沙磨损。透明背板外层是Tedlar膜，耐受50L以上落砂，可满足沙漠区域30年以上风沙磨损。



图7玻璃和透明背板耐磨性对比

7.易清洁性能

晶科Swan透明背板双面组件，背板外层采用透明PVF膜，具有优异抗脏污性能，能降低在后期运维过程中背面清理等费用。组件户外运行时，表面脏污一般分为三层结构，如图8所示。



图8组件表面脏污结构图

透明背板双面组件背板表面为F基团，具有极高的电负性，其吸附的表面脏污以C层（主要是浮灰）为主，易于通过雨水冲刷和简单清洗除去，不容易积累，因而对背面发电影响不大。玻璃表面亲水，在长期户外使用中，双玻组件背面会有积灰与雨水混合干燥后形成的泥斑，而透明背板表面无明显脏污，如图9。



图9户外积灰测试

透明背板表层是疏水性的Tedlar膜，水滴容易滚落从而带走灰尘。而玻璃表面是亲水的，水滴会铺张，较难清洗。参照国标GB/T9780-2005，对透明背板和玻璃表面的易清洁性能进行检测，如下图。仅通过水流冲洗（流速0.3~0.5m/s）10s，透明背板表面的黏着物被清洗干净，而玻璃表面仍有较多残留。



图10透明背板表面为疏水，玻璃表面亲水



图11透明背板和玻璃清洗实验对比

8.发电性能

发电性能无疑是最为重要的性能之一。在4个不同的实证项目中，双面透明背板组件都比双面双玻组件有更高的发电量，具体增益情况如下图12。



图12双面透明背板组件相比双面双玻的发电增益

将水泥-固定支架（P型）项目的每天辐照量和日均每瓦发电量数据进行分析，可以看到在高辐照量的区域，透明背板的日均每瓦发电量要更高。通过拟合，也可以看到透明背板拟合函数的斜率更大，因而在高辐照时，透明背板和双面双玻的发电差异值将增大。透明背板发电量更高的原因在于透明背板具有更低的运行温度。玻璃在3μm以上的红外波段是不透过的，而透明背板能够透过红外，因而能够通过红外辐射进行散热。透明背板组件在散热机理上更加完善，因而能够具有更低的运行温度。



图13透明背板组件和双面双玻的日均每瓦发电量和辐照量关系的对比



图14透明背板Tedlar膜在红外波段的透过率

总结

从以上分析可以看出，双面透明背板组件和双面双玻组件在各项性能方面各有千秋。通过雷达图能够帮助客户更为综合地评价这两款产品以及其分别的适用场景。从下图可以看到，双面透明背板组件是一款"全能"的组件，各项性能都较为优异。双面双玻在抗湿热和力学性能方面更优，但是抗UV、抗盐碱、重量和易清洗方面与透明背板双面差距较大，发电量方面也比透明背板双面略微逊色。



图15双面透明背板和双面双玻各项性能对比

综合以上分析，晶科给出针对双面透明背板组件和双面双玻组件的使用建议如下表：



表3双面透明背板和双面双玻使用建议