PVB膜在光伏建筑一体化中之应用

PVB膜在光伏建筑一体化中之应用Dr.BernhardKoll-可乐丽欧洲公司（KurarayEuropeGmbH,德国）1、 介绍在发达国家，用于建筑的一体化光伏系统的优势正日益增强。在全球能源成本日渐升高的背景下，为评定光伏建筑一体化（BIPV）的潜能，建筑师和工程师们正在研究将光伏用于玻璃幕墙和屋顶的新的和成本合算的一体化解决方案（如图1和2）。在允许建筑物业主将剩余的电量输入公共电网（光伏电网）的不同的发达国家，这种趋势受政府支持。根据市场价格，目前光伏电的价格仍然比来自公共电网的价格高2-4倍。但是专家们认为几年内在纯粹经济条件下光伏电将具竞争力。由于遮蔽、建筑物方位或者表面倾度的因素，有些建筑物表面对光伏发电的技术适应性受到限制。已经找到的解决方案中，例如用在一体化屋顶系统的结构玻璃上的光伏建筑一体化（BIPV），从建筑学和太阳能转化的视角，加入美学考虑让光伏系统发挥足够的潜能。此外，不同国家新的建筑规章，现在采纳了仅满足夹层安全玻璃的玻璃特别安全和保安性能。在天花板玻璃、阳台和幕墙玻璃系统中，夹层安全玻璃不得不日益被一体化以防止人们因玻璃破碎而造成伤害。由于光伏组件本身是一种特殊的夹层玻璃（封装过的太阳能晶硅片），那么通过生产具有新的安全和保安特性的光伏组件，它就具有自身的优势。使玻璃成为具有最佳的真正的安全玻璃的唯一有效夹层是优先应用在安全玻璃生产上的PVB膜。2、 太阳能晶硅片的封装对于光伏太阳能组件，目前生产商保证其寿命至少20年或更长。为提高这种系统的耐久性，在过去的数十年里，进行过许多技术的改良。最重要的组件之一是防止太阳能晶硅片受到损坏和保证持久发电的封装材料。由于乙烯-醋酸乙烯共聚物膜（EVA膜）在层压过程中的粘性性能表现、一步层压法的易处理性和长期的应用这种材料的可靠经验，目前生产商更倾向于用其作为封装材料。替代材料是基于丙烯酸或者聚氨酯的聚合树脂。典型组件结构如图3所示。正面和背面玻璃通常是4mm厚的钢化低铁超白玻璃；如果不得不减轻组件重量，就用特殊的聚氟乙烯与金属涂层PET复合在一起作为背覆膜。对上述封装材料的一个技术上的替代品是聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB）膜，TROSIFOLSOLAR（佳氏福太阳能光伏膜）是可乐丽欧洲公司（KurarayEuropeGmbH-KEG）开发的于2004年投放光伏市场的新型PVB膜。PVB在夹层安全玻璃上由于其优异的性能而拥有让人印象深刻的记录，例如，光学透明度、可调整的玻璃粘合力、抗强撞击、抗紫外线和温度的稳定性。EVA和PVB膜之间的主要区别是EVA膜是一种可进行化学交联的弹性体，而PVB膜则是非交联的热塑性塑料。当玻璃/玻璃光伏组件做成含有电池片的层压玻璃时，他们就又在安全和保安方面产生不同的表现。如果用EVA膜作夹层，就要用特厚的玻璃层压成玻璃组件，以达到与单独使用PVB/玻璃同样的安全标准。这意味着PVB具有更高的抗穿透性和更好的后断裂性能。而这些要求正是玻璃幕墙或者屋顶要素一体化时夹层安全玻璃必须满足的。所以，PVB稍微贵点儿，在应用上允许使用更薄的和低重量玻璃（一体化解决方案）。TROSIFOLSOLARPVB（佳氏福太阳能光伏膜）的主要基本指标如表1所示：为封装易碎和承压感光晶体太阳能电池，可以调整PVB膜的黏度和/或表面粗糙度以改进在抽真空工艺中玻璃夹层的排气。对于大型的层压玻璃，用标准的真空袋排气步骤和用高压釜工序相结合也是可行的。在玻璃/玻璃组件中，PVB封装膜表现出优于EVA膜的下列优点：& #61548; 库存有效期更长（3年VS6个月）。& #61548; 层压过程中较高的抗下垂和无边部流出。& #61548; 无层压机部件或者组件部件自身的污染。& #61548; 重复层压无交联发生。& #61548; 可以用比真空层压工艺更经济的其他层压方式生产（每周期的产量更高）。& #61548; 基于层压安全玻璃经验的组件系统的长久光线和温度稳定性。& #61548; 在光伏组件玻璃中可以与PVB的其他功能结合使用，如根据设计特征加入隔音PVB、彩色PVB。& #61548; 符合层压安全玻璃的所有安全、保险和质量标准。对于由上面一层玻璃层和一层背覆膜组成的光伏组件来说（例如应用于屋脊的标准薄夹层组件），已经通过材料的混用性测试并获得证书及保证长久寿命。3、 使用层压安全玻璃的好处光伏建筑一体化（BIPV）中的光伏组件，例如，用在玻璃幕墙、玻璃屋顶等，通常必须满足特殊的安全要求。它们的作用就像夹层安全玻璃一样，如一体化的复合玻璃层。只有用TROSIFOLSOLARPVB膜封装的光伏组件满足所有要求和国家建筑规章，包括天花板玻璃、建筑玻璃和防脱落玻璃的应用。这特别适用于玻璃损坏之后后断裂的特性。该标准的规格说明概述见表2；图4和图5说明抗穿透测试符合EN12543和EN12600。欧洲的光伏组件生产商和供应夹层玻璃的公司已经开始销售具有安全和保险功能的光伏玻璃组件。当前层压技术的应用（一步和/或二步层压安全玻璃工序）使大尺寸玻璃的生产和广泛多样性设计成为可能。这种状况也促使开发新的和经济合算的技术迅速地降低光伏组件价格。例如2005年国际太阳能博览会上展示的奥地利阿姆斯特丹ErtaxSolar使用了TROSIFOLSOLARPVB膜达到表面层压面积12.5m2（5,100X2,450mm）；组合了560片多晶硅电池片，每单位电量输出达到最高1.5kW（图6）。4、 总结光伏建筑一体化（BIPV）在新的和现代化的建筑幕墙上的应用将日益重要，应用TROSIFOLSOLARPVB膜封装太阳能电池开辟了新的多功能的、大面积而因此经济合算的安全和保险的太阳能组件系统的方向。这种开发将使光伏建筑一体化（BIPV）对建筑师更具吸引力，对光伏组件生产商、建筑业和玻璃工业增加了未来的机会