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第二十五期:太陽能電池的“保護傘” ——有機硅高透液體封裝膠

時間:2023-03-02        來源:

隨著能源問題在大眾面前的聚焦,人們越來越意識到:太陽能是未來最清潔、安全、可靠的能源,也是目前地球上儲量最多的可再生資源。能源革命時代的到來,也引發了產業升級與迭代,為許多新興產業發展賦能。


光伏產業就是在這一契機下爆發式發展的行業:從1839年光伏效應被發現,到1958年第一個光伏電池供電的美國衛星先鋒1號發射;從1969年世界上第一座太陽能發電站在法國建成,到2000年世界光伏電池年產超過287MW……這一切都以科學的敏感與嚴謹預示著:光伏時代到來了!



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01 光伏發電,實現“電自由”


太陽光是如何轉化成供人類生產生活使用的能源的呢?


原來,當陽光照到光伏板的光電二極管上時,會產生電子--空穴對,電子和空穴受到內部電場的吸引,電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流。這種可再生的轉化方式,無窮無盡,或許真的是人類實現“電自由”的一種途徑。


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在理想狀態下,光伏板的的工作壽命能達到25年以上。聽起來是不是很美好?但事實情況是,很多標準的光伏組件,由于封裝技術水平低下,封裝材料落后,會相繼出現膠膜黃變、龜裂的現象,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,那么封裝它的技術與材料就像一個鑄劍師,因為它們的好壞決定了太陽能電池板的使用效率和壽命。


02 光伏組件封裝 撐起對電池片的“保護傘”


現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,可能會出現龜裂;而且,晶硅電池片長期暴露在戶外,很容易受到雨雪冰雹、風吹日曬的影響,導致光電轉化效率下降;因此需要在它的上下兩側封裝膠膜,隔絕外界因素的影響,以起到密封保護的作用。


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,導致發電效率大打折扣。


不過,隨著技術迭代,新型有機硅高透液體封裝膠應運而生,它比市面上常見的EVA/POE膠膜耐老化性能更好,耐候性更強,能夠更好的提升太陽能電池的使用年限,提升光電轉化效率,這就如同撐起了一把強大的“保護傘”,協助電池片更好的發揮作用。


03 有機硅高透液體封裝膠的未來 將有一片藍海


有機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、耐臭氧性和抗化學侵蝕性強;而且還能耐高低溫,從-40℃到260℃都能持續運作;這些物理特性注定了它的未來,絕不僅僅是在光伏產業大顯身手。


隨著經濟的發展,工業產品需求快速增長,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、動力電池及新能源汽車、物聯網、機械制造、輕工和日常生活等眾多領域逐步產生新型產品需求,膠粘材料與膠粘劑成為各個領域實現輕量化、高粘接、提質增效的重要產品。


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拋開行業,從各個主體方面來看,有機硅高透液體封裝膠的未來也注定是一片藍海:


在產品端:

行業及品牌的崛起,催生了新興應用市場及應用場景,有機硅高透液體封裝膠的應用范圍會隨著行業整體附加值的提升而擴展。


在銷售端:

“服務型”科研企業,與大客戶強強聯合,通過定制化開發以及整合售后服務,也將由單純的產品提升為解決方案的服務。


在投資端:

馬太效應逐步凸顯,缺乏自主創新能力、高污染的企業將陸續被淘汰,而新興科研機構、綠色環保企業將會快速發展,助力行業最終呈現規模化、集約化。


在技術端:

國產有機硅光學高透膠正在加快技術創新和自主可控,產業升級讓國產代替進口變得更加容易。


在成本端:

有機硅高透液體封裝膠由于延長了光伏組件的使用年限,降低了光伏發電的成本,隨著智能化生產水平的提高,高附加值的有機硅高透液體封裝膠將進一步提升產品與服務的性價比。


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何睿博士與團隊成員一起研究光伏板


武漢先進院長期關注有機硅材料,由何睿博士團隊自主研發的有機硅高透液體封裝膠,耐老化性能突出,耐候性強,能夠更好的保護電池片,使其使用壽命翻倍。


應用該材料對光伏組件進行封裝,在降低使用成本的基礎上,還更加符合“雙碳政策”綠色環保的要求。


未來,武漢先進院將進一步發揮CRDO+創業孵化+產業育成三位一體創新協同模式,促進新材料產業融通發展,瞄準科研與產業合作的靶點,讓有機硅高透液體封裝膠走進更加廣闊的應用市場。


文字:吳金娥

科研指導:黃前華、張創

審核:潘淼

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