第四届异质结、钙钛矿与叠层电池论坛将于2022年8月25-26日在常州召开。来自华晟、金刚玻璃、巴鲁夫、晋能、爱康、晶科、国电投、中国华能、 纤纳、协鑫光电、极电光能、CSEM、 HORIBA、柯耐士、阿卜杜拉国王科技大学、 众森、贺利氏、Monocrystal、 捷佳伟创、勤友、大族、弗斯迈、乐普科、南京大学等单位的专家将做重要演讲。
摘要：
光伏组件制造商正在不断努力，以实现组件更高的发电效率、更长的使用寿命以及更稳定的功率输出 — 这关系到太阳能电站和基础设施开发项目的投资回报率；在高性能组件研发制造过程中出现的一些技术新趋势，凸显出了光伏市场对防潮密封性能的更高需求。
本白皮书旨在探讨防潮技术，特别是含有吸潮剂的丁基(PIB)边缘密封胶，为何能够比没有此类密封胶保护的组件具有更高的可靠性。通常认为晶硅或异质结组件在长期使用过程中对水汽侵入不敏感，因而不需要边缘水汽密封，但我们发现这并不是真的。美国柯耐士(QUANEX)技术团队进行的测试表明，边缘密封胶能够为晶硅及异质结组件提供更高水平的防潮保护，有助于减少与水汽相关的功率衰减，并在更长的使用周期内实现更大的功率输出。
本文将详细探讨柯耐士(QUANEX)的测试方法和结果，并说明为什么组件制造商应探索使用边缘密封胶以提高组件性能和更高的投资回报率。
导言：对防潮的需求日益增长
在当今的太阳能领域，大型电站投资者正在寻找新的质量性能保证标准，以确保他们的投资在长周期内获得回报，银行可融资性是当今行业的一个关键指标—它表明了市场对该产品的信心，并日益成为光伏组件购买者做决策的考量标准。对于制造商而言，增强这种信心和提高银行可融资性的一种方法是，采用那些有助于确保最高水平组件性能的技术。
通过提供使用寿命长、可靠性和耐久性均有保障的组件，同时又能保证高效稳定的能量输出，可以向投资者和客户证明这是值得他们信任的公司和产品。
基于此，许多组件制造商正在探求新的技术手段来提高组件的性能，这非常值得仔细去研究和考量。
新兴技术概览
与传统的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)封装胶膜相比，有几种新兴的封装技术和产品有望提高光伏组件的整体性能。
EVA是当前受欢迎的封装胶膜选择之一，但考虑到EVA会产生醋酸，如果长时间暴露在水汽环境中， 醋酸的腐蚀性会降低组件的功率；基于这样一个缺点，它让制造商开始寻找替代品，热塑性聚烯烃(TPO) 就是这样一种替代产品，与EVA胶膜相比，它具有更强的防潮能力(图 1）；聚乙烯醇缩丁醛(PVB)封装胶膜是EVA胶膜的另一种选择， 尽管与EVA相比，TPO和PVB都可以一定程度上减缓水汽侵入，并且不会产生酸性环境，但在这两种情况下，首先胶膜材料会比较昂贵，并且在制成过程中难以控制，另外银浆联接的部分仍然会因水汽发生腐蚀。
同时，新型的电池技术，包括钙钛矿电池(PSC)和异质结(HJT)电池，因其更高的组件效率和相对较低的材料制备成本，代表了极具潜力的未来发展趋势，但缺点是制备这些电池的材料均显现出更高的水汽敏感性，因此在组件边缘需要做更好的防潮保护，这已成为大部分业内人士的共识。
防潮的必要性
上述情况表明，整个光伏市场普遍需要更高水平的防潮保护产品。目前市场上已经成熟的技术 — 尤其是含有吸潮剂的丁基边缘密封胶，包括柯耐士(QUANEX)公司的 SolarGain®EdgeSealant（SET）— 长期以来一直在保护薄膜光伏组件免受水汽侵蚀，但对于晶硅组件和其他类型的组件又表现如何呢？
柯耐士(QUANEX)开展的最新研究表明，边缘密封胶能够在晶硅及异质结组件中提供高水平的防潮保护，有助于减少与水汽相关的功率衰减，并在更长的使用寿命内实现更高的功率输出。通过使用边缘密封胶，组件制造商可以继续使用经过实践验证的EVA 胶膜封装组件，避免采用非EVA胶膜导致的的高昂成本和制成问题，同时在较长的寿命周期内始终保持高效稳定的电能输出。
边缘密封胶提供保护
为了证明边缘密封胶的保护作用，我们将使用EVA胶膜封装的典型晶硅组件与我们实验用的测试组件进行比较， 其中包含根据国际电工委员会(IEC)规范61730-1第5.6.4 节的规定，丁基边缘密封胶能够充当胶合接头做为电气绝缘密封使用(见图2），该规范允许使用固体绝缘材料来隔绝光伏组件中的电，根据组件的设计，其边缘密封胶可以作为“胶合接头”的固体绝缘材料，同时为EVA封装胶膜提供更高水平的防潮保护。
通过采用这种方法，组件内部的带电部件(电池片)可以比没有边部绝缘的组件更靠近玻璃边缘摆放。
我们将电池位置距离玻璃边缘38mm（通常在1500V组件中会放置60或72个电池片）减少到离玻璃边缘13mm，这其中包括10mm的胶带宽度，并且完全满足电气绝缘距离要求。
最后，两个测试组件（典型的晶硅组件和Quanex的胶合接头密封组件）内部都放置了氯化钴试剂，使我们能够轻松追踪到水汽侵入的进程。一般来说，光伏行业会担心严苛的水汽测试条件与现场环境完全不相符，然而通过使用氯化钴试剂跟踪时间来检测虽然低但可测量的水汽含量，使我们能够记录水汽侵入电池区域并开始性能衰减的时间，实际上当试剂在低水汽含量下变色后不久，功率损失就已经开始了。
加速老化试验
为了比较不同试验组件之间防潮性能差异，我们使用 Hirayama HAST PC-422R7 试验箱在120°C和100%相对湿度(RH)下对两组组件分别进行加速老化实验 (HAST)；我们的团队使用在相对湿度为8%时即改变颜色的氯化钴试剂来追踪EVA中的水汽侵入情况；最后，我们通过测量伏安曲线（IV）并拍摄电致发光 (EL) 图像来记录我们的发现。
组件测试HAST环境下的水汽密度( g/m3 )是双85环境下的5倍，如下表所示， 组件要经过1,000小时的加速老化实验。
性能评估
我们的测试表明，采用含有吸潮剂的边缘密封胶因为水汽引起功率衰减的起始时间至少比没有密封胶延长了两倍。
在测试过程中，通过氯化钴试剂变色来跟踪记录水汽侵入的时间是非常有意义的。图3所示，常规组件在HAST100小时后就检测到了水汽的侵入，并且在500小时后完全受潮；相对而言，带有边缘密封胶的组件在HAST400小时内仍基本保持干燥，并且直到约800小时后才达到饱和受潮状态。
更重要的是，我们的试验结果表明，与不带边缘密封胶的组件相比，有边缘密封胶的组件在1000小时的HAST老化实验过程中产生的电能显著增加，同时在整个试验过程中也保持了更稳定的填充因子系数。
在500小时的电致发光测试中，有边缘密封胶和没有边缘密封胶的组件显示出了类似的阴影图像，并无明显变化；然而，在500到1000小时之间，传统晶硅组件却发生了明显的变暗，并且发现其在电致成像外观、功率损失和填充因子方面的表现与户外服役30年的组件极其相似，我们认为这是源于边缘密封胶的应用导致的功率衰减的差异，其在30年后也将产生比传统晶硅组件更多的电能。实验结果表明，含有吸潮剂的的边缘密封胶可以帮助消除或减少环境湿度对组件的影响因素，那么对于EVA封装组件，其失效的时间将大大延长，其失效机制也将会发生变化。
最后，因为我们的材料可以做为胶合接头密封使用，它可以改变电池片的排布位置并且不会影响性能 — 这种策略将让我们能够将组件面积减少4%以上，其结果是：
结论
通过研究，我们可以确定在常规晶硅组件中采用边缘密封胶所带来的好处：
•延缓水汽侵入
• 最大化电池区域，提升孔径效率
•通过显著延缓水汽引发的任何衰减机制，有助于防止组件在全寿命周期内的功率损失
•在高热环境下保持出色的耐老化性能
通过采用边缘密封胶，进而带来对这些影响组件性能的每个要素的改善，晶硅组件可以在不改变现有设计的情况下，将其发电寿命延长10至15年；进一步的研究也表明，无论采用何种封装材料，边缘贴敷含有吸潮剂的密封胶都将有助于晶硅组件实现更高、更可靠的组件性能。
晶硅组件获益如此，新型的异质结(HJT)电池和钙钛矿(PSC)技术，采用边缘水汽密封胶的作用更加毋庸置疑；柯耐士(QUANEX)公司自从2000年起即将第一代密封胶应用在薄膜电池的封装，多年实践证明其可以提高各种类型组件的寿命和发电效率。我们相信，采取这样的措施来确保光伏组件的长期性能，将有助于提高投资者和客户眼中的银行可融资性，帮助您建立更强大的竞争优势。
柯耐士(QUANEX) 太阳能组件密封胶
随着全世界对绿色能源技术的兴趣不断增长，制造商需要找到可靠的合作伙伴，并采用新的产品和策略以帮助其提高组件性能，边缘密封胶就是其中一项关键技术。
SolarGain® Edge Sealant from Quanex, 在本白皮书所述的整个测试过程中我们采用了美国柯耐士公司的SET边缘密封胶产品，它是一种聚异丁烯丁基橡胶粘合剂，集成有干燥剂， 并主要应用于光伏组件的边缘水汽密封。
在过去的20多年，SET LP03在薄膜光伏组件应用中验证了其良好的性能，正如我们的研究和测试所证明的那样，它还可以帮助晶硅及薄膜组件更好地保护电池、连接件和透明导电氧化物膜层免受腐蚀和降解，而这些因素将会导致组件功率随时间缓慢衰减。
此外，柯耐士(QUANEX)在中空玻璃(IG)密封胶和间隔条制造领域拥有50多年的经验，这些产品的主要功能也是要延缓玻璃面板之间的水汽侵入,并且其与太阳能组件密封胶具有许多相同的属性，包括抗紫外线、高温及严寒环境下的温度适应性能，以及延缓水汽侵入的能力；我们的团队具有丰富的专业知识和实践经验，已经准备好将其应用到太阳能行业，并帮助您创建值得客户信赖的性能稳定的组件。
如果您有兴趣进一步了解柯耐士SET边缘密封胶产品，以及其如何能帮助您锁住电力提升效率， 请通过 quanex.com/solar与我们的专家取得联系。
第四届异质结、钙钛矿与叠层电池论坛 将于2022年8月25-26日在常州召开。会议将探讨碳中和背景下光伏行业展望，25%+量产效率的异质结电池结构与工艺优化，异质结电池关键技术与设备，银包铜、铜电镀和激光转印助力异质结降本，大面积工业化钙钛矿电池和叠层电池制造工艺与设备，钙钛矿电池转换效率提升与长期稳定性研究，异质结组件和叠层组件封装技术与封装材料，异质结、钙钛矿与叠层电池的BIPV市场潜力等。
2022光伏多晶硅与硅片论坛将于9月22日在常州召开。会议将探讨光伏行业展望与多晶硅供需前景，钙钛矿崛起对多晶硅的影响，光伏多晶硅成本分析、产能规划与价格预测，棒状硅、颗粒硅和物理冶金法多晶硅生产工艺与先进设备，颗粒硅与棒状硅特点比较与应用优势，N型硅片对多晶硅料的品质要求分析，单晶拉棒技术、装备与智能制造，大尺寸高效单晶硅片技术及展望等。
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