摘要：隨著光伏組件發電功率的增加，光伏組件的尺寸增大，相應的組件用封裝玻璃尺寸也逐漸增大。本文從光伏玻璃產能、組件重量及運輸方式三個方面對光伏組件用封裝玻璃尺寸的影響進行分析，并對光伏組件用封裝玻璃尺寸的發展現狀進行了概述，根據市場的發展情況，對光伏組件用封裝玻璃未來的發展方向進行了探討。

 

關鍵詞：高世代，光伏組件，光伏玻璃，封裝玻璃尺寸

 

在液晶面板顯示行業，根據屏幕規格對應的玻璃尺寸大小，劃分不同“世代”線，以玻璃基板的尺寸表示世代數，世代數越大，玻璃面板的面積越大。玻璃基板的尺寸從最初4世代發展到10.5世代，尺寸已達2940 *3370mm，其中，高世代線是指六代線或六代線以上產品，世代數的不斷增大，意味著科學技術的不斷突破與成熟[1]。

 

借鑒于液晶顯示器行業的分類辦法，光伏行業可根據光伏組件發電功率的大小，劃分不同“世代”的光伏組件產品，世代數越大，代表組件發電功率越高，電池片數越多，光伏組件及所用封裝玻璃的尺寸越大，不同世代光伏組件產品參數如表一所示。相應地，將發電功率450W以上的光伏組件，即4.5世代以上的組件產品，定義為——“高世代光伏組件”。

 

 

1.1光伏玻璃產能現狀

 

近十年來，光伏組件所用的玻璃寬度比較固定，不管組件電池片數是60片還是72片，所使用的封裝玻璃寬度基本為1000±50mm。為了提高玻璃原片的切裁率，降低生產成本，與之對應的光伏玻璃窯爐的原板寬度也基本按此模數被設計為窄板和寬板，窄板的玻璃原板寬為2200mm，寬板的玻璃原板寬為3200mm，兩者皆可實現量產光伏玻璃板寬達到1000mm左右。

 

玻璃原片生產面對光伏組件高世代升級的需要，已建成的窄版玻璃爐窯通過簡單的改進，可將玻璃原板寬度擴大至合格板寬度為2.4m，此時兩分片方案最佳，即縱向生產時，將2.4m的原片一分為二，可為組件提供最大寬度為1.2m玻璃；如果要求玻璃寬度大于1.2m（通常長度≤2.4m）時，只能采取單片橫切的方式滿足超寬光伏組件要求。

 

1.2光伏組件重量

 

光伏組件目前分為單玻組件與雙玻組件。普通單玻組件質保是25年，非首年衰減大約在0.7%左右，背板耐磨性低，成本較高，適用于工業方面，對環境要求高，目前多采用3.2mm厚度的玻璃，光伏組件重量輕，在32kg之內，隨著高世代光伏組件的發展，單玻組件重量增加，推薦采用3.0mm替代3.2mm厚度的玻璃，可減輕組件重量7-14%。

 

自2010年我國各組件廠家開發雙玻組件，雙玻組件以抗風暴、抗紫外線、抗風沙、抗水透等優越性能引領了未來的發展方向，但雙玻組件重量比單玻組件重量大，是其發展的短板，為此，近年來雙玻組件用玻璃完成了從2.5mm到2.0mm厚度的轉化，組件重量減輕了15%，隨著高世代雙玻組件的發展，玻璃尺寸仍將增大，雙玻組件重量隨著其世代數的升級而加重，未來可能將超過40kg，如圖一所示（注：玻璃厚度按2.0mm計算），對此可考慮將玻璃的厚度變薄，如1.8mm，實現雙玻組件的輕量化。

 

 

1.3運輸方式

 

光伏組件屬于易碎品，需安裝在戶外進行發電，而其實際安裝地點與制造工廠存在較遠距離，需要對其牢固包裝進行運輸，根據光伏市場的不同，運輸方式分為國外運輸和國內運輸[2,3]。

 

1.3.1國外運輸

 

光伏市場中有2/3為國外市場，出口組件采用集裝箱運輸，運輸中，組件尺寸與集裝箱尺寸契合，充分利用空間，現通常采用40尺高柜，相應的裝柜情況如表二所示，可以看出，出口海外的光伏組件尺寸受集裝箱高度限制，對于常規雙層裝柜，兩層疊放裝柜時對應組件所用封裝玻璃最大寬度應≤1.15m，此時運輸成本最低。

 

 

1.3.2國內運輸

 

國內運輸一般常用平板車或高低板車，其寬度為2.35m-3m，底盤高度為1.1m-1.5m，故貨物高度為2.5m-2.9m，平板車的尺寸及載貨情況如表三所示，考慮到運輸成本，組件用封裝玻璃寬度在1.1m左右時，成本最低，光伏組件用封裝玻璃最高寬度不能超過1.3m，否則只能放置一層組件，運輸成本過高。

 

 

2.1 高世代光伏組件用封裝玻璃的現狀

 

目前已量產的高世代組件有166mm電池片半片組件，210mm電池片組件也有幾家公司設計完成，可實現量產，其主要參數見表四。可以看出，這四家公司生產的高世代光伏組件所用封裝玻璃玻璃尺寸都在1.1m*2.2m左右，組件發電功率高，在450W以上，組件重量輕，皆不超過35kg，當下高世代組件用封裝璃的合適尺寸在1150*2300mm范圍內。

 

 

2.2 高世代光伏組件用封裝玻璃尺寸的探討

 

2.2.1國外運輸

 

對于國外運輸，由于光伏組件豎放包裝的運輸要求，及集裝箱內部空間高度的限制，兩層疊放裝柜時對應組件所用封裝玻璃最大寬度為1.15m。擴大組件面積可在長度方向加長，有效利用玻璃尺寸面積，電池片尺寸為166mm的半片組件可考慮78片（6*26片排列），電池片尺寸為210mm的三分片組件可考慮53.33片（5*32片排列），不同電池片尺寸雙玻組件的主要指標如下表五，此類產品適合40尺集裝箱縱向放置5排，滿足滿載要求。

 

 

2.2.2國內運輸

 

平板車運輸面對的是國內市場，預計2020年國內光伏組件需求量為40GW左右，占市場的28.5%。由于平板車底盤高1.1m-1.5m，其有效最大載貨高度為2.9m，對應升級后的高世代組件所用封裝玻璃尺寸在1300*2400mm范圍內，電池片尺寸為166mm的半片組件可考慮91片（7*26片排列），電池片尺寸為210mm的三分片組件可考慮58.67片（11*16片排列），不同電池片尺寸光伏玻組件的主要指標如下表六，此設計既可滿足運輸要求，也可有效地利用玻璃尺寸面積。

 

 

1、在新一輪高世代光伏組件升級過程中，與之匹配的玻璃有以下規律：

 

（1）當未來高世代光伏組件用封裝玻璃的最大尺寸為1200mm *2400mm，在新建及改進的玻璃生產線方案中設計為2分片原板生產，效率最高，當玻璃尺寸寬度超過1200mm時，可采用單片橫切方式繼續生產。

 

（2）由于光伏組件高發電功率的要求，光伏組件及玻璃尺寸增大，重量隨之增加，對于雙玻組件，推薦采用1.8mm替代2.0mm厚度的玻璃；對于單玻組件，推薦采用3.0mm替代3.2mm厚度的玻璃，可減輕組件重量7-14%，在未來更薄厚度的玻璃都可能成為光伏組件用封裝玻璃的選擇。

 

2、在高世代光伏組件的發展中，光伏組件用封裝玻璃還受以下因素影響：

 

（1）對于國外運輸，集裝箱的尺寸限制了5.0以上的高世代雙玻組件用封裝玻璃極限尺寸為1150*2350mm；對于國內運輸，由于公路限高條件制約及人機工程學的規定考慮，高世代組件用封裝玻璃極限尺寸為1300*2400mm。

 

（2）晶硅電池片電池尺寸對高世代光伏組件尺寸有很大影響，目前大規格電池片尺寸為166mm及210mm，但其可能不是最佳的選擇，能最有效地利用玻璃極限尺寸面積的電池片，才是未來高世代光伏組件的最優選擇，如180mm、188mm或190mm等其它更為合適的電池片尺寸，與之相對應的組件用封裝玻璃尺寸在1200*2400mm左右。

 

作者：李茂剛 周欣 梅金麗 陳玉國（第一作者單位中建材（宜興）新能源有限公司）

 

參考文獻

 

[1]王平，項志偉等。我國平板顯示行業發展現狀及發展趨勢分析[J].改革與開放，2016（21）：16-18.

 

[2]李璐。光伏產品的運輸包裝設計及其數值模擬[C].陜西科技大學機械設計及理論碩士學位論文， 2012: 2-3.

 

[3]傅重光。我國運輸包裝任重道遠[J].中國包裝工業，2005，6：21.