随着光伏行业中主流PERC电池效率趋于上限，高效率电池技术逐渐走产业化道路，其中异质结电池凭借高效率、高可靠性、简易制作工艺等特性获得青睐[1-3]。通过对异质结光伏组件进行一系列可靠性验证，发现用于PERC电池封装的胶膜无法满足异质结电池封装可靠性要求。高透胶膜封装异质结组件无法阻挡紫外光对异质结电池的破坏，无法满足光伏组件户外应用25年的质保要求；高截止胶膜封装异质结组件虽然满足可靠性要求，但将紫外光截止掉，造成光伏组件发电功率偏低，从而使异质结电池高效率特性大大降低[4]。在常规光伏组件封装胶膜中添加转光助剂材料可将紫外光波段转换成蓝光波段[5]，既能够减少紫外光对异质结电池片的破坏，也能够提高异质结电池片对光线的利用。针对一系列实验分析，紫外光转换胶膜既能够满足异质结组件高可靠性封装要求，也能够凸显异质结电池高效率的特性。为了保证异质结电池高效性特性，技术人员进行许多研究，李海波[6]制备了一种太阳能电池封装用光功能化乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜，EVA胶膜能够将紫外光转换成可吸收利用的可见光或近红外光，有望提高硅太阳能电池的能量转换效率。曾金栋等[7]以EVA为基体，通过引入适量的交联剂、抗氧剂和转光剂（即含饱和C—H键的有机转光剂），制得转光型EVA光伏胶膜。路芳等[8]选择了一种新型有机光转换材料，将其与EVA树脂混合，制备了具有光转换功能的EVA胶膜，能够有效提升太阳能电池的光电转换效率。EVA胶膜具有优异的耐紫外线老化性能。李岱远等[9]选择了一种有机稀土发光材料，与EVA共聚物树脂混合，制备了具有光转换功能的EVA胶膜，可将紫外光转化为太阳能电池响应效果更好的红光。EVA胶膜兼具优异的发光性能和透明性。但由于异质结电池对水汽极为敏感，EVA胶膜阻水性能差，无法满足异质结电池的封装[10-11]。本实验将转光剂引入EPE共挤胶膜中，对其紫外光转换胶膜的透光率、量子效率、光谱响应及封装组件的可靠性等进行讨论，以改善紫外光对异质结电池片的破坏，解决高截止胶膜封装异质结光伏组件功率偏低的问题。1实验部分1.1主要原料转光剂，苯并杂环有机化合物，化学纯，日本电工株式会社；乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)粒子、乙烯与α-烯烃共聚物(POE)粒子、过氧化二异丙苯、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硅烷偶联剂，KH570，分析纯，苏州赛伍应用技术股份有限公司。1.2仪器与设备挤出-流延试验机，SW-MESI 20/28，苏州赛伍应用技术股份有限公司；层压机，BSL08150C，秦皇岛博硕光电公司；万能拉力机，AG-X plus，日本岛津公司；太阳能电池量子效率测试仪，SCS10，北京卓立汉光仪器有限公司；荧光分光光度计，F-2700，日本日立公司；PCT快速蒸煮试验箱，HS-202302、紫外老化测试箱，HS-202201、恒温恒湿老化箱，HS-202203，上海厚耀试验设备有限公司；光伏组件I-V曲线测试仪，HS-202109，德镭射科科技有限公司。1.3样品制备1.3.1紫外光转换胶膜的制备将20 kg EVA粒子和一定比例的交联剂、抗氧剂、硅烷偶联剂和转光剂混合均匀，添加到挤出-流延试验机进料口1；将40 kg POE粒子和一定比例的交联剂、抗氧剂、硅烷偶联剂和转光剂混合均匀，添加到挤出-流延试验机进料口2，设置挤出-流延试验机温度为95 ℃及进料口1、进料口2流出速度，调节模具间隙尺寸，得到厚度均匀的紫外光转换EPE胶膜。1.3.2光伏组件的制备按照2.0 mm光伏玻璃/紫外光转换EPE胶膜/异质结电池片/紫外光转换EPE胶膜/2.0 mm光伏玻璃结构叠层，再放置于层压机中，在控制面板中设置好温度和时间层压，层压后取出并冷却，得到紫外光转换EPE胶膜封装异质结双玻组件。按照2.0 mm光伏玻璃/截止EPE胶膜/异质结电池片/截止EPE胶膜/2.0 mm光伏玻璃结构叠层，再放置于层压机中，同样层压工艺得到截止EPE胶膜封装异质结双玻组件。按照2.0 mm光伏玻璃/高透EPE胶膜/异质结电池片/高透EPE胶膜/2.0 mm光伏玻璃结构叠层，再放置于层压机中，同样层压工艺得到高透EPE胶膜封装异质结双玻组件。1.4性能测试与表征荧光测试[12]：激发波长345 mm，发射波长420 mm。光谱响应测试[13-15]：将高透胶膜、高截止胶膜和紫外光转换胶膜样品分别层压在同一片异质结电池片正面，对同一片异质结电池片上高透胶膜、高截止胶膜、紫外光转换胶膜与裸电池片四个位置分别进行光谱扫描，观察不同胶膜对异质结电池片的光谱响应量子效率(QE)。剥离强度测试：分别制作三组（高透胶膜、高截止胶膜和紫外光转换胶膜与异质结电池片层压小样），取其中一组小样采用万能拉力机进行初始剥离强度测试；再取一组小样放入PCT老化箱进行PCT 48 h测试，待实验结束后，采用万能拉力机进行剥离强度测试；取一组小样放入PCT老化箱进行PCT 72 h测试，待实验结束后，采用万能拉力机进行剥离强度测试。透光率测试[16-17]：按照2.0 mm光伏玻璃/紫外光转换EPE胶膜/异质结电池片/紫外光转换EPE胶膜/2.0 mm光伏玻璃结构叠层层压成3 cm×5 cm小样，将层压小样放入紫外老化测试箱，监测透光率情况。功率测试：将高透胶膜、高截止胶膜和紫外光转换胶膜分别与镀膜玻璃、同批次相同效率档位的异质结电池片、硅胶、边框以及相同的层压封装条件封装成太阳能光伏组件。待完全固化后，采用光伏组件I-V曲线测试仪进行组件功率测试，对比不同封装胶膜封装组件功率。紫外老化实验：将三种层压后完全固化的组件放入紫外老化箱，辐照强度设定180~200 W/m2，监测三种不同封装胶膜封装组件耐紫外老化情况。2结果与讨论2.1荧光光谱分析图1为紫外光转换EPE胶膜的荧光激发光谱和发射光谱。从图1可以看出，EPE胶膜剂的激发波长在345 nm处，荧光发射波长在420 nm处。因为转光剂（苯并杂环有机化合物）吸收了异质结电池片无法利用的紫外光（紫外光对异质结电池片破坏性较大），并转化为异质结电池片可利用的蓝色可见光，使紫外光可被电池片有效利用[18]，因此紫外光转换EPE胶膜封装组件功率可得到明显提升。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F001图1紫外光转换胶膜的荧光激发光谱和发射光谱Fig.1Fluorescence excitation and emission spectra of UV light conversion adhesive film2.2光谱响应分析表1为不同胶膜封装异质结电池片积分电流密度对比。从表1可以看出，在300~380 nm紫外波段，截止胶膜对异质结电池片积分电流密度远低于高透胶膜及紫外光转换胶膜。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.T001表1不同胶膜封装异质结电池片积分电流密度对比Tab.1Comparison of integral current density of heterojunction cell chip packaged with different adhesive films电池片紫外波段/nm300~1180300~380380~750750~1180HJT电池片+截止38.2730.05220.62517.596HJT电池片+高透38.9550.48520.81217.658HJT电池片+光转39.0740.49720.83017.747裸HJT电池片40.1720.47321.43918.260图2为不同胶膜封装异质结电池片外量子效率(EQE)及反射率(RF)。从图2可以看出，在300~380 nm波段，紫外光转换膜对异质结电池片具有优异的光谱响应，其EQE明显优于高透胶膜与高截止胶膜，其中高截止胶膜将紫外光基本完全阻隔。在300~380 nm波段，紫外光转换膜封装位置的RF明显高于高透胶膜，说明紫外光绝大多数被转换成可见光，紫外光到达电池片表面较少，从而避免了紫外光对电池片的破坏。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F002图2不同胶膜封装异质结电池片外量子效率及反射率Fig.2External quantum efficiency and reflectivity of heterojunction cell chip packaged with different adhesive films图3为不同胶膜封装异质结电池片内量子效率(IQE)。从图3可以看出，在300~380 nm波段，紫外光转换膜封装异质结电池片内IQE明显优于高透胶膜与高截止胶膜。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F003图3不同胶膜封装异质结电池片内量子效率Fig.3Internal quantum efficiency of heterojunction cell chip packaged with different adhesive films2.3与异质结电池剥离强度图4为不同胶膜与异质结电池片初始及老化后剥离强度。从图4可以看出，初始及PCT老化后，紫外光转换胶膜与异质结电池片黏接强度优于高透胶膜及高截止胶膜。在PCT 72 h老化后，紫外光转换胶膜与异质结电池片保持优异的黏接强度，保持45 N/cm以上。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F004图4不同胶膜与异质结电池片初始及老化后剥离强度Fig.4Initial and aged peel strength between different adhesive films and heterojunction cell chip2.4紫外光转换胶膜转光效率紫外光转换胶膜通过特殊转光材料将紫外光转换成470 nm左右可用蓝光波段。图5为紫外光转换胶膜UV老化透光率衰减情况。从图5可以看出，紫外光转换胶膜在紫外照射90 kWh条件下，紫外波段透光率基本未衰减，转光效果保持良好，可满足光伏组件户外长时间发电[19-20]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F005图5紫外光转换胶膜UV老化透光率衰减情况Fig.5Attenuation of UV aging transmittance of UV light conversion adhesive film2.5异质结光伏组件发电功率对比图6为异质结电池搭配不同胶膜封装组件发电功率对比。从图6可以看出，相较于高截止胶膜封装组件，紫外光转换胶膜封装组件发电功率提升8.1 W，紫外光转换胶膜将紫外光转换为可见光，达到高截止胶膜阻隔紫外光侵蚀电池片效果，也满足高透胶膜封装组件高功率需求。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F006图6异质结电池搭配不同胶膜封装组件发电功率对比Fig.6Power comparison of heterojunction battery with different adhesive film packaging modules2.6异质结光伏组件紫外老化验证图7为异质结电池搭配不同胶膜封装组件紫外功率衰减对比。从图7可以看出，高透胶膜封装异质结电池组件紫外照射15 kWh后，组件功率衰减达到3%以上，超过企业内部管控标准(3%)；紫外照射60 kWh后，组件功率衰减已达到5%以上，超过光伏行业IEC标准(5%)；高截止胶膜、紫外光转换胶膜紫外照射120 kWh后，组件发电功率衰减2%左右，满足企业内部管控标准(3%)。因此紫外光转换胶膜封装异质结电池组件耐紫外性能优异，可解决高透胶膜封装异质结电池组件紫外老化功率衰减偏大的问题[21]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.05.006.F007图7异质结电池搭配不同胶膜封装组件紫外功率衰减对比Fig.7Comparison of UV power attenuation of heterojunction battery with different adhesive film packaging modules3结论（1）在300~380 nm波段，高截止胶膜对异质结电池片积分电流密度远低于高透胶膜及紫外光转换胶膜。在300~380 nm波段，紫外光转换膜对异质结电池片具有优异的光谱响应，量子效率明显优于高透胶膜与高截止胶膜。（2）在初始以及PCT加速老化条件下，紫外光转换胶膜与异质结电池片保持优异的黏接强度，紫外光转换胶膜很好地满足异质结电池片的封装要求。（3）在紫外光照射条件下，紫外光转换胶膜可保持良好转蓝光效果，透光率基本未衰减，保证良好的转光效率。（4）相较于高截止胶膜封装异质结电池片光伏组件，紫外光转换胶膜封装异质结电池片组件发电功率可提升8.1 W。紫外光转换胶膜将紫外光转换为可见光，既解决紫外光侵蚀电池片问题，也可以很好满足异质结光伏组件封装要求，保证异质结光伏组件长时间户外发电。