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测量太阳能光伏板的玻璃透射率

测量太阳能光伏板的玻璃透射率

作为一种分布广泛的可再生资源,太阳能市场在过去十年里取得了快速的发展,小至自动停车计费器的供能、屋顶太阳能板,大至面积广阔的太阳能发电中心,其应用已经遍及全球。光伏发电碳排放量是化石能源发电的1/10到1/20,是真正的低碳能源,而它也将作为未来中国重要的能源之一,为实现“碳达峰”“碳中和”提供强劲引擎,对社会的可持续发展有重要意义。

对于光伏板制造商而言,高质量的光伏组件也是至关重要的。因为光伏板常被置于室外使用,恶劣的天气条件会影响其效能,如温湿度的极端变化,风或是紫外线辐射的影响等都会使太阳能光伏板变形。此外,它还会面临物理损坏、漏水、电池故障等诸多故障。制造商们需要考虑到这些条件,提供质量更高,寿命更长的太阳能光伏板。

本文中的“太阳能”是指穿透大气层后直达地球的的近紫外光、可见光和近红外光,波长范围在300nm-2500nm。“可见光”指波长范围在360nm-740nm,人眼可以感知的电磁波。

玻璃

太阳能光伏板中有一系列硅晶体电池,插入顶部玻璃板和塑料背板之间,由铝框架支撑固定。顶部的玻璃板保护硅晶体电池免受天气和冰雹或空气中各类悬浮颗粒的影响。为了提高效能和改善光透射,许多制造商会使用低铁含量的高透射玻璃,背面刷上抗反射涂层。玻璃通常是高强度钢化玻璃,厚度为3.0-4.0mm,设计用于抵抗机械载荷和极端温度变化。在发生事故或严重撞击的情况下,钢化玻璃也比标准玻璃安全得多,它会破碎成微小的碎片,而不是尖锐的锯齿状玻璃碎片。

国际电工委员会(IEC)最低标准冲击试验要求:面板能够承受1英寸(25毫米)直径冰雹以60英里/小时的速度撞击。玻璃应该具有高透明度,以充分利用太阳能电池所接收的光。穿过玻璃的光会被透射、吸收或反射。玻璃越厚,越能抵御天气影响。然而,这往往会使透明度降低。

分光测色计可帮助光伏组件制造商测量玻璃的透明度。柯尼卡美能达CM-5有一个大型透射腔,可测量所有尺寸的玻璃面板。用氙灯产生的光通过积分球扩散和漫射,均匀地照射到被测样品。穿过样品的光经过衍射光栅后进行光谱分离,然后不同波长下对应的传感器对这些分离后的光谱进行接收。仅一秒钟即可在仪器屏幕或PC软件Spectramagic NX的上查看光谱数据。

抗反射涂层

通常,玻璃上会涂一层抗反射涂层。涂层有助于减少玻璃反射的光量,增加穿透玻璃的光量,从而使太阳能光伏板具有高转换率。涂层技术的应用可以降低光反射率,同时保持玻璃的高透明度。一般来说,相比以大角度透过的光线,以小角度透过玻璃的光线反射率更高。在白天,日出和日暮时分的阳光入射角较小。因此,为了优化转换率,需要在低入射角条件下减少太阳光反射。柯尼卡美能达分光测色计可满足测量玻璃涂上抗反射涂层前后的光反射率这一需求,帮助客户评估涂层性能。

上图是透过率测量案例,使用了分光测色计CM-5和电脑软件Spectramagic NX,红线作为标准玻璃数据。对于另一个厚度略有差异的玻璃样品,也绘制了几乎相同的光谱曲线(蓝线几乎被红线包裹)。另外两个样品涂有抗反射涂层。在很宽的波长范围内,两者都显示出高于标准的透过率。柯尼卡美能达CM-5在360nm-740nm的波长范围内均可进行测量。

封装材料

封装材料填充了玻璃和太阳能电池之间的空间。该层应保持高透明度。然而,随着时间的推移,这种聚合物材料可能会因暴露于外部而使得质量降低。它可能会发黄或模糊(透明度降低)。为了开发一种耐用材料,实验室会使用分光测色计和耐候测试机。耐候测试机创造加速老化气候条件,以此评估产品的退化情况。当测试样品变黄时,则使用分光测色计的光谱数据评估样品的泛黄指数YI(符合ASTM标准)。另外,雾度也是一个需要评估的重要项目。ASTM定义了两种雾度的测量方法,一种是使用分光测色计,另一种是使用雾度计。

面板外观

随着技术的进步,太阳能光伏板的结构也在不断发展,太阳能光伏板的外观更加现代化,更能满足用户的审美要求。一些面板的电路变得不太明显,模块之间的空间也更小,因此表面外观看起来更为均匀统一。此外,为了搭配屋顶的设计,用户对光伏板的颜色要求也更多样化了。柯尼卡美能达的分光测色计在这一环节也可以发挥重要的作用,我们的色差仪有助于设计高质量色彩的产品,并在生产中检查质量,同样可用于现场检查。柯尼卡美能达新一代便携式分光测色计(如CM-26dG)能充分满足制造商现场检查面板的色彩,为光伏板的颜色均匀性保驾护航。

结论

如何实现太阳能电池板的高转换效率,是太阳能光伏板制造商和组件供应商最关心的问题之一。太阳能电池接收的光量对发电至关重要,因此各层的透明度对转换效率也很重要。分光测色计是测量透明度的有效工具。快速测量的分光测色计可以提高实验室和质保领域的操作效率。分析光谱数据时,诸如YI(黄度指数)或Haze(雾度值)一类的指数给出了分析材料质量的附加参数。而分光测色计CM-5集合了所有此类有用数据于一身。以往用户关注的是太阳能电池板的年发电量,而现在,色彩和外观也逐渐成为用户的考量因素。随着技术的进步,与屋顶和墙壁的外观相匹配的高质量太阳能光伏板的使用率也在日益递增。在安装和维护时,便携式分光测色计CM-26dG有助于对太阳能光伏板进行现场评估,以检查色差匹配度。

本文涉及产品

台式分光测色计CM-5是一种可用于评估不透明、透明和半透明样品的色彩和外观的一体化色彩管理系统。其高精度和先进的功能使用户能够以更全面、更简化的流程有效地分析、制定和控制色彩和外观。CM-5适用于在研发(R&D)和实验室环境中进行色彩分析。

CM-26dG是一种便携式分光测色计,配有集成式60°光泽计,可在一台仪器中进行不同的色彩和外观测量。CM-26dG实现了优异的精度/仪器兼容性(IIA),这种性能通常只有实验室级仪器才具备;通过水平横置设计可以适配狭窄的空间,便于对光滑或有纹理的样品进行高精度色彩和光泽测量。CM-26dG分光测色计易于现场进行操作。

关于柯尼卡美能达的传感事业部

柯尼卡美能达传感事业部专注于“测量色彩的标准”。柯尼卡美能达提供先进的光学技术,以精确测量色彩,提供完整的色彩解决方案。我们的产品致力于研发和生产领域,帮助所有机构以更少的时间损耗,满足产品质量从而达到运营目标。柯尼卡美能达品牌的核心原则是为客户创造价值。这是我们开发高质量、高精度产品背后的原始驱动力,也是我们成为色彩测量解决方案技术领导者的根本原因。

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