透明背板作為雙面組件的背面封裝方式之一已經獲得了光伏行業的廣泛認可。憑借更輕的重量、更優的發電性能、更低的BOS成本，透明背板雙面組件廣受客戶青睞，晶科swan、tiger系列透明背板雙面組件均已突破GW級銷量。
玻璃-透明背板和雙面雙玻究竟哪種產品設計更好？一直是行業內存在爭論的問題。實際上，世界上并沒有完美的產品，無論是透明背板還是雙玻，都有其優勢和劣勢。晶科基于兩種封裝方案的深入研究和長期的戶外實證監測，將從多個角度對比雙面透明背板和雙面雙玻產品。
 
1. 重量
2019年以來，組件產品呈現多樣化，但產品是向著更大尺寸、更高功率發展這一趨勢是十分明確的。隨著組件尺寸的增大，組件重量勢必增加，而透明背板與雙玻相比能夠顯著降低組件重量，且透明背板組件和雙玻組件的重量差異將隨著組件尺寸的增加而增大。如下圖，對于158.75mm電池的產品來說，透明背板雙面和雙面雙玻的重量差異為3.3kg，而當組件面積增大到2.7m² （未來產品根據行業功率上升趨勢推算），這一差異增加到6kg。對于大尺寸組件來說，接近2.2m的長度已經給人工安裝帶來難度，再加上雙面雙玻組件較高的重量，將大大增加安裝操作的難度和成本。而采用透明背板，能使雙面組件重量在30kg左右，確保組件安裝的便捷和高效。
 
表1 不同尺寸組件的重量推算

硅片/電池尺寸(mm)	158.75	158.75	163.75	210	未來產品
功率 (W)	410	445	465	500	560
面積 (m2)	1.98	2.21	2.28	2.41	2.70
G/B (kg)	22.3	24.8	25.7	27.1	30.3
2.0mm G/G (kg)	26.6	29.7	30.0	32.4	36.3
2.5mm G/G (kg)	30.8	34.4	35.5	37.5	42

 
 

圖1 不同封裝方式組件重量隨組件面積的變化
 
2. 力學性能
雙面透明背板組件正面是3.2mm的鋼化玻璃，與2.0mm的半鋼化玻璃相比，具有更強的應力承受能力和抗沖擊性能，因而對于有冰雹災害的地區，采用透明背板組件能夠降低組件毀損的風險。而雙面雙玻組件由于具有對稱結構，前后玻璃都對組件的載荷有貢獻，在風載和動態載荷測試中表現更優，部分極高風速超過2400Pa的地區，可以采用雙面雙玻帶框組件，采用透明背板組件的話需采取一些特殊的安裝方式或增加固定裝置。實際上，雪載5400Pa/風載2400Pa的認證載荷已經能夠滿足大部分電站設計的要求，因而在力學性能方面可以說雙面透明背板和雙面雙玻基本持平。
 
表2 雙面透明背板和雙面雙玻力學性能對比
 

 
3. 極端條件可靠性
雙玻組件一直以優良的阻水性著稱，在近海區域、水上項目等濕度較大的環境下，雙玻組件的風險較低。晶科透明背板雙面采用雙面含氟背板搭配具有優良阻水性的POE作為封裝方案，能夠有效保護電池背面不受水汽侵蝕。透明背板外層為杜邦的Tedlar薄膜，具有良好的抗老化、抗腐蝕性能，內層為具有一定厚度的含氟涂層，能夠阻擋紫外線，從而確保透明背板良好的抗老化性，在極端環境中保持優異的機械性能。POE是分子鏈更穩定、分子鏈上無酸性基團的高分子材料，具有比EVA更優的阻水性能。雙面含氟透明背板和POE這一搭配方案使得透明背板雙面組件在高達DH3000等加嚴可靠性測試中也有良好表現，衰減值在4%以內。
 

圖2 雙面透明背板組件加嚴測試衰減值
 
對比雙面透明背板和雙面雙玻（晶科雙面雙玻也是采用POE作為封裝材料），在DH2000測試中，雙面透明背板衰減值比雙面雙玻略高，而PID192h測試中，雙面透明背板和雙面雙玻的衰減基本持平，正背面衰減都在4%以內。對于大部分地區來說，雙面透明背板和雙面雙玻都能夠承受30年的濕熱及PID等對組件的影響，保持在較低衰減水平。只有在極端濕熱的條件下，雙面雙玻才更具優勢。


圖3 雙面透明背板和雙面雙玻的DH2000和PID 192h衰減值對比
 
 
4. 抗紫外性能
透明背板和玻璃在紫外波段的透過率有明顯差異：玻璃的透過率為40%~50%，透明背板的透過率小于1%。由于雙面組件普遍采用高透POE，因而雙玻組件無法阻擋背面透射UV對背面封裝材料和電池的傷害，而透明背板能夠阻隔UV，從而能夠保護電池和封裝材料。如下圖所示，在戶外實測雙面雙玻組件的UV衰減是透明背板的一倍以上。在高紫外地區，雙面透明背板組件風險更低。
 

圖4 透明背板和2.0玻璃在不同波段的透光率
 

圖5 雙面透明背板和雙面雙玻UV30kWh后衰減對比
 
5. 耐鹽堿性能
玻璃的主要成分是硅酸鹽，在堿性溶液中有一定的溶解性，在堿性環境中易被腐蝕形成白斑，難以清洗除去。而透明背板不懼鹽堿，在大棚、鹽堿地、農光互補項目中，透明背板組件風險更低。
 
圖6 玻璃和透明背板耐鹽堿測試結果
 
6.耐磨性
玻璃是一種堅硬的無機材料，不懼風沙磨損。透明背板外層是Tedlar膜，耐受50L以上落砂，可滿足沙漠區域30年以上風沙磨損。
 
圖7 玻璃和透明背板耐磨性對比
 
7. 易清潔性能
晶科Swan透明背板雙面組件，背板外層采用透明PVF膜，具有優異抗臟污性能，能降低在后期運維過程中背面清理等費用。組件戶外運行時，表面臟污一般分為三層結構，如圖8所示。

圖8 組件表面臟污結構圖
透明背板雙面組件背板表面為F基團，具有極高的電負性，其吸附的表面臟污以C層（主要是浮灰）為主，易于通過雨水沖刷和簡單清洗除去，不容易積累，因而對背面發電影響不大。玻璃表面親水，在長期戶外使用中，雙玻組件背面會有積灰與雨水混合干燥后形成的泥斑，而透明背板表面無明顯臟污，如圖9。
 
圖9 戶外積灰測試
 
透明背板表層是疏水性的Tedlar膜，水滴容易滾落從而帶走灰塵。而玻璃表面是親水的，水滴會鋪張，較難清洗。參照國標GB/T 9780-2005，對透明背板和玻璃表面的易清潔性能進行檢測，如下圖。僅通過水流沖洗（流速0.3~0.5m/s）10s，透明背板表面的黏著物被清洗干凈，而玻璃表面仍有較多殘留。
 
 

圖10 透明背板表面為疏水，玻璃表面親水
 
圖11 透明背板和玻璃清洗實驗對比
 
8. 發電性能
發電性能無疑是最為重要的性能之一。在4個不同的實證項目中，雙面透明背板組件都比雙面雙玻組件有更高的發電量，具體增益情況如下圖12。

圖12 雙面透明背板組件相比雙面雙玻的發電增益
 
將水泥-固定支架（P型）項目的每天輻照量和日均每瓦發電量數據進行分析，可以看到在高輻照量的區域，透明背板的日均每瓦發電量要更高。通過擬合，也可以看到透明背板擬合函數的斜率更大，因而在高輻照時，透明背板和雙面雙玻的發電差異值將增大。透明背板發電量更高的原因在于透明背板具有更低的運行溫度。玻璃在3μm以上的紅外波段是不透過的，而透明背板能夠透過紅外，因而能夠通過紅外輻射進行散熱。透明背板組件在散熱機理上更加完善，因而能夠具有更低的運行溫度。
 
 

圖13 透明背板組件和雙面雙玻的日均每瓦發電量和輻照量關系的對比
 
 

圖14 透明背板Tedlar膜在紅外波段的透過率
 
總結
從以上分析可以看出，雙面透明背板組件和雙面雙玻組件在各項性能方面各有千秋。通過雷達圖能夠幫助客戶更為綜合地評價這兩款產品以及其分別的適用場景。從下圖可以看到，雙面透明背板組件是一款“全能”的組件，各項性能都較為優異。雙面雙玻在抗濕熱和力學性能方面更優，但是抗UV、抗鹽堿、重量和易清洗方面與透明背板雙面差距較大，發電量方面也比透明背板雙面略微遜色。
 

圖15 雙面透明背板和雙面雙玻各項性能對比
 
綜合以上分析，晶科給出針對雙面透明背板組件和雙面雙玻組件的使用建議如下表：
 
表3 雙面透明背板和雙面雙玻使用建議

類型	雙面透明背板	雙面雙玻
建議安裝區域	1. 絕大多數地面電站，除極其濕熱的環境 2. 高人工成本的地區，如歐洲，日本，澳大利亞等（能夠顯著降低人工成本） 3. 工商業屋頂項目	4. 大部分地面電站項目 5. 在很濕熱的地區及超高風速的地區，雙面雙玻更為適合
限制	1. 超高風速地區 2. 極濕熱地區	3. 冰雹天氣地區 4. 高紫外輻射地區 5. 鹽堿腐蝕地區