透明背板作為雙面組件的背面封裝方式之一已經(jīng)獲得了光伏行業(yè)的廣泛認(rèn)可。憑借更輕的重量、更優(yōu)的發(fā)電性能、更低的BOS成本，透明背板雙面組件廣受客戶青睞，晶科swan、tiger系列透明背板雙面組件均已突破GW級(jí)銷(xiāo)量。

玻璃-透明背板和雙面雙玻究竟哪種產(chǎn)品設(shè)計(jì)更好？一直是行業(yè)內(nèi)存在爭(zhēng)論的問(wèn)題。實(shí)際上，世界上并沒(méi)有完美的產(chǎn)品，無(wú)論是透明背板還是雙玻，都有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。晶科基于兩種封裝方案的深入研究和長(zhǎng)期的戶外實(shí)證監(jiān)測(cè)，將從多個(gè)角度對(duì)比雙面透明背板和雙面雙玻產(chǎn)品。

1. 重量

2019年以來(lái)，組件產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化，但產(chǎn)品是向著更大尺寸、更高功率發(fā)展這一趨勢(shì)是十分明確的。隨著組件尺寸的增大，組件重量勢(shì)必增加，而透明背板與雙玻相比能夠顯著降低組件重量，且透明背板組件和雙玻組件的重量差異將隨著組件尺寸的增加而增大。如下圖，對(duì)于158.75mm電池的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，透明背板雙面和雙面雙玻的重量差異為3.3kg，而當(dāng)組件面積增大到2.7m² （未來(lái)產(chǎn)品根據(jù)行業(yè)功率上升趨勢(shì)推算），這一差異增加到6kg。對(duì)于大尺寸組件來(lái)說(shuō)，接近2.2m的長(zhǎng)度已經(jīng)給人工安裝帶來(lái)難度，再加上雙面雙玻組件較高的重量，將大大增加安裝操作的難度和成本。而采用透明背板，能使雙面組件重量在30kg左右，確保組件安裝的便捷和高效。

表1 不同尺寸組件的重量推算

圖1 不同封裝方式組件重量隨組件面積的變化

2. 力學(xué)性能

雙面透明背板組件正面是3.2mm的鋼化玻璃，與2.0mm的半鋼化玻璃相比，具有更強(qiáng)的應(yīng)力承受能力和抗沖擊性能，因而對(duì)于有冰雹災(zāi)害的地區(qū)，采用透明背板組件能夠降低組件毀損的風(fēng)險(xiǎn)。而雙面雙玻組件由于具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，前后玻璃都對(duì)組件的載荷有貢獻(xiàn)，在風(fēng)載和動(dòng)態(tài)載荷測(cè)試中表現(xiàn)更優(yōu)，部分極高風(fēng)速超過(guò)2400Pa的地區(qū)，可以采用雙面雙玻帶框組件，采用透明背板組件的話需采取一些特殊的安裝方式或增加固定裝置。實(shí)際上，雪載5400Pa/風(fēng)載2400Pa的認(rèn)證載荷已經(jīng)能夠滿足大部分電站設(shè)計(jì)的要求，因而在力學(xué)性能方面可以說(shuō)雙面透明背板和雙面雙玻基本持平。

表2 雙面透明背板和雙面雙玻力學(xué)性能對(duì)比

3. 極端條件可靠性

雙玻組件一直以優(yōu)良的阻水性著稱，在近海區(qū)域、水上項(xiàng)目等濕度較大的環(huán)境下，雙玻組件的風(fēng)險(xiǎn)較低。晶科透明背板雙面采用雙面含氟背板搭配具有優(yōu)良阻水性的POE作為封裝方案，能夠有效保護(hù)電池背面不受水汽侵蝕。透明背板外層為杜邦的Tedlar薄膜，具有良好的抗老化、抗腐蝕性能，內(nèi)層為具有一定厚度的含氟涂層，能夠阻擋紫外線，從而確保透明背板良好的抗老化性，在極端環(huán)境中保持優(yōu)異的機(jī)械性能。POE是分子鏈更穩(wěn)定、分子鏈上無(wú)酸性基團(tuán)的高分子材料，具有比EVA更優(yōu)的阻水性能。雙面含氟透明背板和POE這一搭配方案使得透明背板雙面組件在高達(dá)DH3000等加嚴(yán)可靠性測(cè)試中也有良好表現(xiàn)，衰減值在4%以內(nèi)。

圖2 雙面透明背板組件加嚴(yán)測(cè)試衰減值

對(duì)比雙面透明背板和雙面雙玻（晶科雙面雙玻也是采用POE作為封裝材料），在DH2000測(cè)試中，雙面透明背板衰減值比雙面雙玻略高，而PID192h測(cè)試中，雙面透明背板和雙面雙玻的衰減基本持平，正背面衰減都在4%以內(nèi)。對(duì)于大部分地區(qū)來(lái)說(shuō)，雙面透明背板和雙面雙玻都能夠承受30年的濕熱及PID等對(duì)組件的影響，保持在較低衰減水平。只有在極端濕熱的條件下，雙面雙玻才更具優(yōu)勢(shì)。

圖3 雙面透明背板和雙面雙玻的DH2000和PID 192h衰減值對(duì)比

4. 抗紫外性能

透明背板和玻璃在紫外波段的透過(guò)率有明顯差異：玻璃的透過(guò)率為40%~50%，透明背板的透過(guò)率小于1%。由于雙面組件普遍采用高透POE，因而雙玻組件無(wú)法阻擋背面透射UV對(duì)背面封裝材料和電池的傷害，而透明背板能夠阻隔UV，從而能夠保護(hù)電池和封裝材料。如下圖所示，在戶外實(shí)測(cè)雙面雙玻組件的UV衰減是透明背板的一倍以上。在高紫外地區(qū)，雙面透明背板組件風(fēng)險(xiǎn)更低。

圖4 透明背板和2.0玻璃在不同波段的透光率

圖5 雙面透明背板和雙面雙玻UV30kWh后衰減對(duì)比

5. 耐鹽堿性能

玻璃的主要成分是硅酸鹽，在堿性溶液中有一定的溶解性，在堿性環(huán)境中易被腐蝕形成白斑，難以清洗除去。而透明背板不懼鹽堿，在大棚、鹽堿地、農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目中，透明背板組件風(fēng)險(xiǎn)更低。

圖6 玻璃和透明背板耐鹽堿測(cè)試結(jié)果

6.耐磨性

玻璃是一種堅(jiān)硬的無(wú)機(jī)材料，不懼風(fēng)沙磨損。透明背板外層是Tedlar膜，耐受50L以上落砂，可滿足沙漠區(qū)域30年以上風(fēng)沙磨損。

圖7 玻璃和透明背板耐磨性對(duì)比

7. 易清潔性能

晶科Swan透明背板雙面組件，背板外層采用透明PVF膜，具有優(yōu)異抗臟污性能，能降低在后期運(yùn)維過(guò)程中背面清理等費(fèi)用。組件戶外運(yùn)行時(shí)，表面臟污一般分為三層結(jié)構(gòu)，如圖8所示。

圖8 組件表面臟污結(jié)構(gòu)圖

透明背板雙面組件背板表面為F基團(tuán)，具有極高的電負(fù)性，其吸附的表面臟污以C層（主要是浮灰）為主，易于通過(guò)雨水沖刷和簡(jiǎn)單清洗除去，不容易積累，因而對(duì)背面發(fā)電影響不大。玻璃表面親水，在長(zhǎng)期戶外使用中，雙玻組件背面會(huì)有積灰與雨水混合干燥后形成的泥斑，而透明背板表面無(wú)明顯臟污，如圖9。

圖9 戶外積灰測(cè)試

透明背板表層是疏水性的Tedlar膜，水滴容易滾落從而帶走灰塵。而玻璃表面是親水的，水滴會(huì)鋪張，較難清洗。參照國(guó)標(biāo)GB/T 9780-2005，對(duì)透明背板和玻璃表面的易清潔性能進(jìn)行檢測(cè)，如下圖。僅通過(guò)水流沖洗（流速0.3~0.5m/s）10s，透明背板表面的黏著物被清洗干凈，而玻璃表面仍有較多殘留。

圖10 透明背板表面為疏水，玻璃表面親水

圖11 透明背板和玻璃清洗實(shí)驗(yàn)對(duì)比

8. 發(fā)電性能

發(fā)電性能無(wú)疑是最為重要的性能之一。在4個(gè)不同的實(shí)證項(xiàng)目中，雙面透明背板組件都比雙面雙玻組件有更高的發(fā)電量，具體增益情況如下圖12。

圖12 雙面透明背板組件相比雙面雙玻的發(fā)電增益

將水泥-固定支架（P型）項(xiàng)目的每天輻照量和日均每瓦發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看到在高輻照量的區(qū)域，透明背板的日均每瓦發(fā)電量要更高。通過(guò)擬合，也可以看到透明背板擬合函數(shù)的斜率更大，因而在高輻照時(shí)，透明背板和雙面雙玻的發(fā)電差異值將增大。透明背板發(fā)電量更高的原因在于透明背板具有更低的運(yùn)行溫度。玻璃在3μm以上的紅外波段是不透過(guò)的，而透明背板能夠透過(guò)紅外，因而能夠通過(guò)紅外輻射進(jìn)行散熱。透明背板組件在散熱機(jī)理上更加完善，因而能夠具有更低的運(yùn)行溫度。

圖13 透明背板組件和雙面雙玻的日均每瓦發(fā)電量和輻照量關(guān)系的對(duì)比

圖14 透明背板Tedlar膜在紅外波段的透過(guò)率

總結(jié)

從以上分析可以看出，雙面透明背板組件和雙面雙玻組件在各項(xiàng)性能方面各有千秋。通過(guò)雷達(dá)圖能夠幫助客戶更為綜合地評(píng)價(jià)這兩款產(chǎn)品以及其分別的適用場(chǎng)景。從下圖可以看到，雙面透明背板組件是一款“全能”的組件，各項(xiàng)性能都較為優(yōu)異。雙面雙玻在抗?jié)駸岷土W(xué)性能方面更優(yōu)，但是抗UV、抗鹽堿、重量和易清洗方面與透明背板雙面差距較大，發(fā)電量方面也比透明背板雙面略微遜色。

圖15 雙面透明背板和雙面雙玻各項(xiàng)性能對(duì)比

綜合以上分析，晶科給出針對(duì)雙面透明背板組件和雙面雙玻組件的使用建議如下表：

表3 雙面透明背板和雙面雙玻使用建議