过去十年间,光伏(PV)组件的装机量大幅增长,可以预见,不久之后,退役光伏组件的数量也将出现显著增加。目前的光伏组件难以回收,且回收过程耗能巨大,导致其中一些最具价值的材料被白白浪费。为避免这一问题,人们提出了新型光伏组件结构。其中最有前景的一种结构是在组件的前玻璃与太阳能电池之间增设一层空气。由于用空气层取代了乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)层,这种充气组件更易于拆解和回收。然而,由于前玻璃与空气的折射率不匹配,这种结构会降低组件的效率。
为克服充气模块的折射率不匹配问题,本研究对自行制造的液态填充光伏组件的性能及衰减行为进行了评估。这些组件经受了湿冻加速老化试验,并将其结果与充气模块及EVA层压组件进行了对比。为此,研究选定了合适的液体材料。随后,研究人员手工制备了几种单电池小型组件,分别充入空气、所选液体,并采用EVA进行层压处理。测试结果通过将组件置于30个循环的湿冻试验中获得,并在标准测试条件下测量其电气特性。初步性能测试表明,四种测试液体——包括水(3.7%)、聚二甲基硅氧烷(PDMS,6.2%)、单丙二醇(MPG,5.1%)和甘油(5.1%)——均能显著提升组件效率,其中PDMS甚至略优于EVA(5.5%)。值得注意的是,组件失效的主要原因在于PIB边缘密封处,尤其是在注液点附近,这表明有必要改进制造工艺。此外,组件失效后还开展了拆解试验,结果显示液态填充组件可轻松完全拆解,从而实现全部材料的回收利用。这一发现凸显了液态填充设计的可重复利用潜力,因为其无需使用像EVA那样永久性的封装层。编译 陈讲运
湿度冻融加速了老化进程,使组件经受-40℃至85℃的极端低温与高温考验,同时暴露于85%的相对湿度环境中。中期的目视检查和电致发光检测显示,充气型组件出现了因边缘密封层压平及电池片破裂而导致的机械失效。而在完成全部30个湿度冻融循环后,PDMS和甘油封装组件的效率相对衰减程度(均为5.2%)与充气型组件相当,但均高于EVA封装组件(3.9%);而采用MPG封装的组件则表现出最低的效率衰减(2.8%)。这些结果凸显了MPG作为稳定封装材料的潜力,并强调了重新设计液体注入工艺以提升聚异丁烯边缘密封可靠性的必要性。
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