張棟兵 黃艷萍

（無(wú)錫市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證研究院 國(guó)家太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心 無(wú)錫 214028）

0 引言

太陽(yáng)能用玻璃，也稱(chēng)為光伏玻璃，通常是指太陽(yáng)能光伏組件封裝用玻璃［1］。光伏玻璃作為光伏組件的關(guān)鍵原材料之一，不僅要求其具有良好的機(jī)械性能、密封性能，同時(shí)其高透光率也是組件提高發(fā)電效率的基礎(chǔ)［2］。近年來(lái)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的積極發(fā)展，光伏玻璃的用量和品種急劇增加，同時(shí)光伏組件應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化以及環(huán)境條件的差異化，不同應(yīng)用條件對(duì)光伏玻璃有著不同的要求。隨著光伏市場(chǎng)的發(fā)展，各類(lèi)迭代的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，不同的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及針對(duì)性項(xiàng)目也應(yīng)運(yùn)而生。本文將目前市場(chǎng)及行業(yè)中采用較多的光伏玻璃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行了梳理和比較，并對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)中的項(xiàng)目測(cè)試條件及技術(shù)要求進(jìn)行了對(duì)比和分析。結(jié)果可為光伏玻璃的評(píng)價(jià)和檢測(cè)提供依據(jù)，也可為生產(chǎn)廠家研發(fā)新產(chǎn)品提供參考，同時(shí)也可為標(biāo)準(zhǔn)使用者提供便利。

1 標(biāo)準(zhǔn)概況

光伏玻璃，按照加工工藝可分為壓花玻璃和浮法玻璃；按照鋼化程度可分為鋼化玻璃和半鋼化玻璃；按照鐵含量可分為超白玻璃和普通玻璃；按照應(yīng)用位置，可分為前板玻璃和背板玻璃；按照表面處理工藝可分為鍍膜玻璃和非鍍膜玻璃［3］。不同時(shí)間的產(chǎn)品特性不同，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，同時(shí)不同的分類(lèi)方法也對(duì)應(yīng)著不同的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目要求。目前生產(chǎn)和檢測(cè)光伏玻璃主要參考的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 30984.1—2015《太陽(yáng)能用玻璃 第1部分：超白壓花玻璃》［4］、GB/T 34328—2017《輕質(zhì)物理強(qiáng)化玻璃》［5］、JC/T 2170—2013（2017）《太陽(yáng)能光伏組件用減反射膜玻璃》［6］、SJ/T 11571—2016《光伏組件用超薄玻璃》［3］、T/CPIA 0028.1—2021《光伏組件用玻璃 第1部分：前板減反射膜玻璃》［7］、T/CPIA 0028.2—2021《光伏組件用玻璃 第2部分：雙玻組件背板增反射鍍層玻璃》［8］。表1對(duì)比了目前市場(chǎng)使用較多的光伏玻璃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的適用條件和范圍。

表1 光伏玻璃相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

2 檢測(cè)項(xiàng)目及要求

2.1 安全性能

光伏玻璃在光伏組件中是主要的支撐部件，其安全性能對(duì)制備后組件的機(jī)械安全性能有決定性作用。安全性能主要取決于所使用的原片玻璃的性能，通?？疾斓闹笜?biāo)有抗沖擊性能、碎片狀態(tài)、耐熱沖擊性能、霰彈袋沖擊性能、彎曲強(qiáng)度、耐靜壓性能?？箾_擊性能是采用610 mm×610 mm的同材質(zhì)樣品，使用直徑為63.5 mm（質(zhì)量約為1040 g）的表面光滑的鋼球放在距離試樣表面1000 mm的高度，使其自由落下，觀察玻璃是否破壞。碎片狀態(tài)采用成品尺寸樣品，破碎后計(jì)算50 mm×50 mm范圍內(nèi)的碎片數(shù)量。耐熱沖擊采用300 mm×300 mm樣品，置于200 ℃的烘箱中，保溫4 h以上，取出后立即垂直浸入0 ℃的冰水混合物，5 min后觀察玻璃是否破壞。霰彈袋沖擊性能使用1930 mm×864 mm尺寸樣品，分別在300 mm、750 mm和1200 mm高度用沖擊體自由落體沖擊樣品，如果破碎，在5 min之內(nèi)稱(chēng)量其10塊最大碎片質(zhì)量，并測(cè)量最長(zhǎng)的無(wú)貫穿裂紋碎片的長(zhǎng)度。彎曲強(qiáng)度采用10片1100 mm×360 mm樣品測(cè)試四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。除此之外，GB/T 30984.1—2015《太陽(yáng)能用玻璃 第1部分：超白壓花玻璃》還對(duì)耐靜壓性能有2400 Pa不破壞的要求。表2中對(duì)上述6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)安全性能測(cè)試項(xiàng)目及要求進(jìn)行了對(duì)比。

表2 不同標(biāo)準(zhǔn)安全性能測(cè)試項(xiàng)目及要求

從表2中可見(jiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)中抗沖擊性能及耐熱沖擊性能均要求試驗(yàn)后樣品不破壞，碎片狀態(tài)根據(jù)玻璃的厚度和是否鋼化會(huì)有差別，霰彈袋沖擊性能在有要求的標(biāo)準(zhǔn)中基本一致，彎曲強(qiáng)度不同標(biāo)準(zhǔn)要求不同。

2.2 光學(xué)性能

光伏玻璃在組件中的另一重要作用之一是為封裝在內(nèi)部的電池片提供入射光線，其對(duì)光伏組件的發(fā)電效率至關(guān)重要。光伏玻璃的光學(xué)性能，通常用一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)透過(guò)玻璃樣品的太陽(yáng)光通量與入射太陽(yáng)光通量的比值來(lái)衡量，即透光率或有效透射比。由于晶體硅光伏組件電池在實(shí)際戶(hù)外使用過(guò)程中，利用的光源為太陽(yáng)光，故波長(zhǎng)范圍為太陽(yáng)光有效波段380～1100 nm，光學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目為太陽(yáng)光有效透射比或光伏透射比。表3中對(duì)上述所列標(biāo)準(zhǔn)中光學(xué)性能要求進(jìn)行了比較。

表3 光學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目及要求

從表3中可見(jiàn)，透光率要求主要根據(jù)玻璃的厚度以及是否鍍膜來(lái)劃分，厚度越薄透光率要求越高，同時(shí)鍍膜玻璃高于非鍍膜玻璃。且隨著光伏玻璃制備技術(shù)的提升，標(biāo)準(zhǔn)T/CPIA 0028.1—2021中對(duì)透光率提高了要求，而T/CPIA 0028.2—2021中的背板玻璃主要考量其光伏反射比。

2.3 耐環(huán)境老化性能

光伏組件要求有較長(zhǎng)的使用壽命，市場(chǎng)一般要求其使用壽命不低于25年，在長(zhǎng)時(shí)間戶(hù)外使用過(guò)程中，光伏組件及其原輔材料的性能會(huì)有一定的衰減。標(biāo)準(zhǔn)中通常用耐環(huán)境老化測(cè)試項(xiàng)目去模擬和評(píng)價(jià)產(chǎn)品在對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用環(huán)境中的耐老化性能，根據(jù)不同氣候類(lèi)型，主要考慮溫度、濕度、紫外、熱循環(huán)、酸堿度等氣象因素，對(duì)應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目為耐濕凍性能、耐濕熱性能、耐紫外性能、耐熱循環(huán)性能、耐酸耐堿性能、耐中性鹽霧性能等。表4中對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的耐老化性能測(cè)試項(xiàng)目作比較，并對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的性能要求進(jìn)行了歸納。

表4 耐環(huán)境老化性能測(cè)試項(xiàng)目及要求

從表4中對(duì)比可見(jiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)耐環(huán)境老化性能測(cè)試項(xiàng)目有較大差別，但測(cè)試項(xiàng)目的技術(shù)要求基本一致，主要考量試驗(yàn)前后透光率的衰減及樣品外觀，且標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30984.1—2015、JC/T 2170—2013（2017） 及T/CPIA 0028.1—2021中規(guī)定的耐環(huán)境老化性能項(xiàng)目較全面。

2.4 其他特殊要求

由于光伏組件產(chǎn)品所處戶(hù)外環(huán)境為多應(yīng)力環(huán)境，并非單一的應(yīng)力因素，故采用常用標(biāo)準(zhǔn)中的耐環(huán)境老化性能項(xiàng)目并不能完全準(zhǔn)確地模擬實(shí)際環(huán)境條件。有研究者開(kāi)發(fā)出復(fù)合老化方法及序列老化方法用以模擬實(shí)際不同典型區(qū)域的戶(hù)外氣象條件，如紫外濕熱試驗(yàn)、紫外濕凍試驗(yàn)、紫外熱循環(huán)試驗(yàn)等［9-10］。針對(duì)特殊的使用環(huán)境也會(huì)對(duì)光伏玻璃提出特殊要求，如沙漠地區(qū)對(duì)其耐紫外性能及耐砂塵等性能更加關(guān)注，水面環(huán)境對(duì)耐濕熱性能有更高要求。另外，為提高組件發(fā)電效率，當(dāng)前光伏組件使用的玻璃一般為減反膜玻璃，膜層的微觀結(jié)構(gòu)及厚度也是考量光伏鍍膜玻璃的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

在目前光伏玻璃市場(chǎng)使用較多的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，鍍膜玻璃JC/T 2170—2013（2017）《太陽(yáng)能光伏組件用減反射膜玻璃》、T/CPIA 0028.1—2021《光伏組件用玻璃 第1部分：前板減反射膜玻璃》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試項(xiàng)目相對(duì)更全面，同時(shí)技術(shù)要求也相對(duì)較高。但隨著光伏組件產(chǎn)品的高功率和大尺寸化發(fā)展，光伏玻璃的輕薄化、大尺寸化、應(yīng)用環(huán)境多樣化也是當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)方向，這意味著市場(chǎng)對(duì)光伏玻璃產(chǎn)品的各項(xiàng)性能都有了更高的要求。除SJ/T 11571—2016《光伏組件用超薄玻璃》可為特定厚度產(chǎn)品提供規(guī)范要求以外，還需要根據(jù)新型產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)制定更多適合光伏玻璃產(chǎn)品發(fā)展的新標(biāo)準(zhǔn)，共同促進(jìn)光伏玻璃產(chǎn)品的良好有序發(fā)展。