PVB膜在光伏建筑一體化中之應(yīng)用

PVB膜在光伏建筑一體化中之應(yīng)用Dr.

Bernhard

Koll

--可樂(lè)麗歐洲公司（Kuraray

Europe

GmbH,

德國(guó)）

1、介紹

在發(fā)達(dá)國(guó)家，用于建筑的一體化光伏系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)正日益增強(qiáng)。在全球能源成本日漸升高的背景下，為評(píng)定光伏建筑一體化（BIPV）的潛能，建筑師和工程師們正在研究將光伏用于玻璃幕墻和屋頂?shù)男碌暮统杀竞纤愕囊惑w化解決方案（如圖1和2）。

在允許建筑物業(yè)主將剩余的電量輸入公共電網(wǎng)（光伏電網(wǎng)）的不同的發(fā)達(dá)國(guó)家，這種趨勢(shì)受政府支持。

根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，目前光伏電的價(jià)格仍然比來(lái)自公共電網(wǎng)的價(jià)格高2-4倍。但是專(zhuān)家們認(rèn)為幾年內(nèi)在純粹經(jīng)濟(jì)條件下光伏電將具競(jìng)爭(zhēng)力。

由于遮蔽、建筑物方位或者表面傾度的因素，有些建筑物表面對(duì)光伏發(fā)電的技術(shù)適應(yīng)性受到限制。

已經(jīng)找到的解決方案中，例如用在一體化屋頂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)玻璃上的光伏建筑一體化（BIPV），從建筑學(xué)和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的視角，加入美學(xué)考慮讓光伏系統(tǒng)發(fā)揮足夠的潛能。此外，不同國(guó)家新的建筑規(guī)章，現(xiàn)在采納了僅滿(mǎn)足夾層安全玻璃的玻璃特別安全和保安性能。在天花板玻璃、陽(yáng)臺(tái)和幕墻玻璃系統(tǒng)中，夾層安全玻璃不得不日益被一體化以防止人們因玻璃破碎而造成傷害。

由于光伏組件本身是一種特殊的夾層玻璃（封裝過(guò)的太陽(yáng)能晶硅片），那么通過(guò)生產(chǎn)具有新的安全和保安特性的光伏組件，它就具有自身的優(yōu)勢(shì)。使玻璃成為具有最佳的真正的安全玻璃的唯一有效夾層是優(yōu)先應(yīng)用在安全玻璃生產(chǎn)上的PVB膜。

2、太陽(yáng)能晶硅片的封裝

對(duì)于光伏太陽(yáng)能組件，目前生產(chǎn)商保證其壽命至少20年或更長(zhǎng)。為提高這種系統(tǒng)的耐久性，在過(guò)去的數(shù)十年里，進(jìn)行過(guò)許多技術(shù)的改良。最重要的組件之一是防止太陽(yáng)能晶硅片受到損壞和保證持久發(fā)電的封裝材料。

由于乙烯-醋酸乙烯共聚物膜（EVA膜）在層壓過(guò)程中的粘性性能表現(xiàn)、一步層壓法的易處理性和長(zhǎng)期的應(yīng)用這種材料的可靠經(jīng)驗(yàn)，目前生產(chǎn)商更傾向于用其作為封裝材料。替代材料是基于丙烯酸或者聚氨酯的聚合樹(shù)脂。典型組件結(jié)構(gòu)如圖3所示。正面和背面玻璃通常是4mm厚的鋼化低鐵超白玻璃；如果不得不減輕組件重量，就用特殊的聚氟乙烯與金屬涂層PET復(fù)合在一起作為背覆膜。

對(duì)上述封裝材料的一個(gè)技術(shù)上的替代品是聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂（PVB）膜，TROSIFOL?

SOLAR（佳氏福?太陽(yáng)能光伏膜）是可樂(lè)麗歐洲公司（Kuraray

Europe

GmbH--KEG）開(kāi)發(fā)的于2004年投放光伏市場(chǎng)的新型PVB膜。

PVB在夾層安全玻璃上由于其優(yōu)異的性能而擁有讓人印象深刻的記錄，例如，光學(xué)透明度、可調(diào)整的玻璃粘合力、抗強(qiáng)撞擊、抗紫外線和溫度的穩(wěn)定性。

EVA和PVB膜之間的主要區(qū)別是EVA膜是一種可進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)的彈性體，而PVB膜則是非交聯(lián)的熱塑性塑料。當(dāng)玻璃/玻璃光伏組件做成含有電池片的層壓玻璃時(shí)，他們就又在安全和保安方面產(chǎn)生不同的表現(xiàn)。如果用EVA膜作夾層，就要用特厚的玻璃層壓成玻璃組件，以達(dá)到與單獨(dú)使用PVB/玻璃同樣的安全標(biāo)準(zhǔn)。這意味著PVB具有更高的抗穿透性和更好的后斷裂性能。而這些要求正是玻璃幕墻或者屋頂要素一體化時(shí)夾層安全玻璃必須滿(mǎn)足的。

所以，PVB稍微貴點(diǎn)兒，在應(yīng)用上允許使用更薄的和低重量玻璃（一體化解決方案）。TROSIFOL?

SOLAR

PVB（佳氏福?太陽(yáng)能光伏膜）的主要基本指標(biāo)如表1所示：為封裝易碎和承壓感光晶體太陽(yáng)能電池，可以調(diào)整PVB膜的黏度和/或表面粗糙度以改進(jìn)在抽真空工藝中玻璃夾層的排氣。對(duì)于大型的層壓玻璃，用標(biāo)準(zhǔn)的真空袋排氣步驟和用高壓釜工序相結(jié)合也是可行的。在玻璃/玻璃組件中，PVB封裝膜表現(xiàn)出優(yōu)于EVA膜的下列優(yōu)點(diǎn)：

庫(kù)存有效期更長(zhǎng)（3年

VS

6個(gè)月）。

層壓過(guò)程中較高的抗下垂和無(wú)邊部流出。

無(wú)層壓機(jī)部件或者組件部件自身的污染。

重復(fù)層壓無(wú)交聯(lián)發(fā)生。

可以用比真空層壓工藝更經(jīng)濟(jì)的其他層壓方式生產(chǎn)（每周期的產(chǎn)量更高）。

基于層壓安全玻璃經(jīng)驗(yàn)的組件系統(tǒng)的長(zhǎng)久光線和溫度穩(wěn)定性。

在光伏組件玻璃中可以與PVB的其他功能結(jié)合使用，如根據(jù)設(shè)計(jì)特征加入隔音PVB、彩色PVB。

符合層壓安全玻璃的所有安全、保險(xiǎn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于由上面一層玻璃層和一層背覆膜組成的光伏組件來(lái)說(shuō)（例如應(yīng)用于屋脊的標(biāo)準(zhǔn)薄夾層組件），已經(jīng)通過(guò)材料的混用性測(cè)試并獲得證書(shū)及保證長(zhǎng)久壽命。

3、使用層壓安全玻璃的好處

光伏建筑一體化（BIPV）中的光伏組件，例如，用在玻璃幕墻、玻璃屋頂?shù)龋ǔ１仨殱M(mǎn)足特殊的安全要求。它們的作用就像夾層安全玻璃一樣，如一體化的復(fù)合玻璃層。只有用TROSIFOL?

SOLAR

PVB膜封裝的光伏組件滿(mǎn)足所有要求和國(guó)家建筑規(guī)章，包括天花板玻璃、建筑玻璃和防脫落玻璃的應(yīng)用。這特別適用于玻璃損壞之后后斷裂的特性。該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格說(shuō)明概述見(jiàn)表2；圖4和圖5說(shuō)明抗穿透測(cè)試符合EN12543和EN12600。

歐洲的光伏組件生產(chǎn)商和供應(yīng)夾層玻璃的公司已經(jīng)開(kāi)始銷(xiāo)售具有安全和保險(xiǎn)功能的光伏玻璃組件。當(dāng)前層壓技術(shù)的應(yīng)用（一步和/或二步層壓安全玻璃工序）使大尺寸玻璃的生產(chǎn)和廣泛多樣性設(shè)計(jì)成為可能。這種狀況也促使開(kāi)發(fā)新的和經(jīng)濟(jì)合算的技術(shù)迅速地降低光伏組件價(jià)格。例如2005年國(guó)際太陽(yáng)能博覽會(huì)上展示的奧地利阿姆斯特丹Ertax

Solar使用了TROSIFOL?

SOLAR

PVB膜達(dá)到表面層壓面積12.5m2（5,100

X

2,450mm）；組合了560片多晶硅電池片，每單位電量輸出達(dá)到最高1.5kW（圖6）。

4、總結(jié)

光伏建筑一體化（BIPV）在新的和現(xiàn)代化的建筑幕墻上的應(yīng)用將日益重