摘要：光伏玻璃镀膜是一种光伏玻璃深加工技术，通过在光伏玻璃表面涂覆减反射膜层，减少太阳光的反射，提高光伏玻璃透光率，达到提高太阳能光伏电池组件光电转换效率的功能。光伏玻璃镀膜技术的不断发展，使太阳能光伏电池的光电转换效率达到更高指标，镀膜技术的深入研究和镀膜设备的持续研发，对光伏太阳能电池的应用和发展具有重要意义。

        关键词：光伏玻璃；镀膜技术；发展趋势

        太阳能电池由光伏玻璃、电池片、胶片、背板、特殊金属导线等经层压组合而成。光伏钢化玻璃是太阳能电池专用盖板玻璃。经镀膜工艺处理的光伏钢化玻璃作为太阳能电池的盖板，可提高光伏组件的太阳光透过率，同时光伏钢化玻璃还具有更强的抗风压和承受昼夜温差变化大的能力。目前光伏组件生产中使用的盖板玻璃，已全部使用高透光率的镀膜玻璃。本文详细分析了光伏玻璃镀膜技术及其发展趋势。

        一、光伏镀膜玻璃应用

        1、光伏镀膜玻璃。光伏组件功率损失的主要原因之一在于光伏玻璃对太阳光接近10%的反射损失，若在玻璃表面镀制一层增透膜层，使玻璃表面散射率降低即能有效提升光伏组件转换效率。光伏镀膜玻璃即光伏纳米减反射膜光伏玻璃，是在普通光伏玻璃表面增加纳米SiO2减反射膜涂层，再经热处理工艺使膜层与玻璃基体结合牢固。增透膜是利用光在膜表面上的反射光干涉相消的原理使反射光减为最小，可分为单层增透膜、双层增透膜和多层增透膜。但由于制造成本及可靠性等因素，目前仍只有单层光伏镀膜玻璃得以普遍应用。镀膜玻璃对光线具有更高的透过率，普通超白压花钢化玻璃透光率约91.7%左右，而镀膜玻璃透光率可达94%，因此能提高组件输出功率约2～2.5%。

        2、功率增益原理。根据薄膜干涉原理，当玻璃表面镀上一层折射率小于玻璃且大于空气的薄膜可达到较好的减反射效果。

        减反射膜膜层理想折射率为：

        当空气折射为1时，玻璃折射为1.48～1.56，对于光伏用钠钙硅酸盐玻璃一般为1.52，因此理想减反射膜层折射率约为1.23。

        当减反射膜膜层厚度基本在可见光平均波长1/4左右，可获得较佳膜层厚度，此时组件亦可获得更高的光学输入。若光伏玻璃的透光曲线峰值为550～650nm，则此时对应膜层厚度约为110～130nm。但在实际生产中，因光伏玻璃膜层折射率各不相同，且太阳电池光谱特性也有差异，因此仍需试验验证组件可获得最佳功率增益的玻璃膜层厚度。

        二、光伏玻璃镀膜技术

        1、提拉式镀膜技术。提拉式镀膜即双面镀膜，其原理是将清洗干净的光伏玻璃浸入镀膜液槽中，在玻璃被提拉上升的过程中，镀膜液沾附在玻璃表面。通过改变提拉上升速度来控制调整达到所需要的膜层厚度，从而提高光伏玻璃透光率。提拉式镀膜工艺优点在于透光率高，增益可提高4%～5%，主要用于太阳能光热系统、光伏发电、蔬菜大棚建设、机场房顶等有特殊要求的场合。提拉式镀膜的缺点是生产效率低，自动化程度低，用于光伏发电时压花面镀膜层没有提供增益的效果。在光伏玻璃深加工镀膜技术发展初期，双面提拉式镀膜工艺以高透过率、低反射率的特点，使光伏太阳能电池的光电转换效率有了显著提高，各主流光伏玻璃企业纷纷开始关注光伏玻璃镀膜技术，并投资建设双面提拉镀膜工艺生产线。在光伏镀膜玻璃发展的初期阶段，双面镀膜产品给企业创造了明显的经济效益，在一定程度上也提高了企业的产品竞争力。

        2、TCO玻璃镀膜技术。TCO玻璃也叫透明导电氧化物镀膜玻璃，其原理是在平板玻璃表面，通过物理或化学镀膜的方式均匀涂上一层透明的导电氧化物薄膜，TCO玻璃最初被应用于平板显示器中。但在光伏发电行业早期阶段，薄膜太阳能电池组件与晶硅光伏电池组件相比，在价格上有明显的优势，所以TCO镀膜玻璃成为光伏玻璃行业的热门产品。

        3、辊涂式镀膜技术。辊涂式镀膜是近年来发展起来的光伏玻璃镀膜技术，其适应了自动化流水作业生产的要求，是目前光伏玻璃深加工生产中主流的镀膜工艺。辊涂式镀膜原理是：经过清洗干燥的光伏玻璃原片经过镀膜机皮带，镀膜机皮带上方带有镀膜液的胶辊通过反向转动，将镀膜液均匀的涂到玻璃上表面实现玻璃的单面镀膜。通过调整胶辊转速或镀膜液浓度来调节膜层厚度，使光伏玻璃达到不同的透光率参数要求。辊涂式镀膜具有自动化程度高、膜层厚度好控制、镀膜液质量可控性好、涂覆膜层均匀、且生产效率高等优点。各主流光伏企业通过镀膜胶辊和镀膜液的自主研发设计，使得镀膜玻璃的批量化、多品种量产得以实现。辊涂式镀膜的缺点是采用玻璃单面镀膜，镀膜玻璃的透光率没有提拉式双面镀膜高、产品外观没有TCO镀膜均匀。

        三、光伏玻璃镀膜技术发展趋势

        目前太阳能光伏玻璃行业主流的单层镀膜技术，考虑到膜层耐久性与透过率的竞争性，透过率的提升约在2.3%左右，技术已经达到瓶颈，进一步的突破难度非常大，亦或牺牲膜层耐久性。因此，各大企业开始寻求差异化产品，以满足市场需求。目前差异化产品主要包含以下四个方面：

    1、抗尘镀膜玻璃。在西北荒漠的某试验组件，光伏组件放置在户外一年的时间造成光伏组件功率比实验前下降39.9%；当采用干抹布将表面浮尘擦除，光伏组件功率比实验前下降13.56%；以上说明在当地环境、空气质量较差时，沾灰造成光伏组件功率衰减已经是最大的因素之一了。使用抗尘玻璃制作的抗尘组件，月平均发电收益较常规组件高出约1.1%，而在印度某电站发电量提高了2%。这一结果进一步说明了抗尘产品在干旱地区存在显著效果。

        2、防眩光玻璃。随着户用光伏的普及与分布式光伏电站的发展，组件表面的眩光越来越受到关注，特别是在机场附近的项目，对眩光的要求更为严格。为消除此类光污染，防眩光玻璃应运而生，此类新产品的应用，有效降低了眩光带来的危害，将为分布式光伏的发展添砖加瓦。

        3、双层镀膜高透玻璃。相较于常规的单层光伏镀膜玻璃，双层镀膜高透玻璃不仅提高太阳光透过率，而且保持了膜层耐久性。双层镀膜提高太阳光透过率的原理是：先在光伏玻璃表面分别镀上底层膜和表层膜，底层膜主要成分为二氧化硅，折射率1.44，厚度约为90nm，表层膜和常规单层镀膜一样，折射率约为1.29，厚度约为110nm。通过调节底层膜和表层膜的厚度可以进一步降低太阳光的反射率和提高红外线波段的光线透过率，从而获得比单层镀膜玻璃更高的太阳光透过率。

        4、双层镀膜无色玻璃。可以通过底层膜和表层膜的厚度调节来降低紫外线和红外线波段的光线反射率，从而使得双层镀膜的外观颜色看起来非常淡，甚至可以调节到 “透明色”，因而称为 “双层镀膜无色玻璃”。而单层镀膜玻璃对紫外线和红外线波段的光线反射率较高，因而单层镀膜玻璃的表面容易出现红紫相间的情况，整体看起来呈现为不太均匀的蓝色。对于欧美的屋顶客户来说，其对光伏组件的外观颜色一致性的要求较高，因而部分国内外知名的组件企业开始选用双层镀膜无色玻璃作为其屋顶组件的专用光伏玻璃，尤其是黑色屋顶组件的选择更是倾向于选用双层镀膜无色玻璃。

        双层镀膜无色玻璃的成本增加和双层镀膜高透玻璃基本一致。随着光伏组件的成本降低而带动的屋顶光伏组件的需求将进一步扩大，对于双层镀膜无色玻璃的需求一定会快速增长。

参考文献：

[1]韩才新.论光伏玻璃的发展潜力[J].门窗，2015(01).

[2]徐美君.太阳能光伏玻璃及其薄膜的开发及应用[J].玻璃与搪瓷，2015(03).

[3]刘鹏程.光伏玻璃对组件转换效率的影响[J].河南科技，2016(07). 下载本文