第一章 組件技術(shù)基礎(chǔ)

1、第四章第四章 太陽能電池組件太陽能電池組件 通過特殊工藝，將太陽電池片、正面蓋板、背板封裝成一個整 體，從而構(gòu)成一個實用的太陽能發(fā)電器件，一般稱為太陽電池 組件。 組件是在光伏系統(tǒng)中能獨立使用的最小單元 單個太陽能電池，當(dāng)入射光能PO=100mW/cm2左右時，UOC約0.45 到0.6V，ISC約為30mA/cm2. 太陽能電池的效率也和它的溫度有關(guān)，硅太陽能電池具有負的溫度 系數(shù)，效率隨溫度的上升而下降。溫度每升高10度時，其效率降低 約5% 什么是太陽能電池組件？有什么特點？什么是太陽能電池組件？有什么特點？ 太陽能電池的最大功率Pmax=開路電壓短路電流，這是它 們的理想功率，而平時大

2、家衡量太陽能電池的是額定功率Pm。 實際中額定功率是小于最大功率的，主要是由于太陽能電池 的輸出效率u只有70%左右。 在使用中由于受光強度的不同，所以不同時刻的功率也是不 同的，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)它的實際平均功率P=0.7Pm。如果太陽能 電池要直接帶動負載，并且要使負載長期穩(wěn)定的工作，則負載 的額定功率為Pr=0.7Pm。 如果按照負載的功率選擇太陽能電池的功率則電池的功率為： Pm=1.43Pr。就是說太陽能電池的功率要是負載功率的1.43倍。 太陽能電池組件的組成數(shù)量通常是由系統(tǒng)電壓（蓄電池電壓） 來決定，通常組件電壓是蓄電池電壓的1.4-1.5倍。 例如：蓄電池電壓為12v，組件工作電壓一

3、般為16.8-18v之間， 那么電池片數(shù)量為18v/0.5v，也就是36片。所以常用數(shù)量36或 40片，大功率組件為72片。 太陽能電池的可靠性在很大程度上取決于其防腐、防風(fēng)、防雹、 防雨等的能力。其潛在的質(zhì)量問題是邊沿的密封以及組件背面 的接線盒。這種組件的前面是玻璃板，背面是一層合金薄片。 合金薄片的主要功能是防潮、防污。太陽能電池也是被鑲嵌在 一層聚合物中。在這種太陽能電池組件中，電池與接線盒之間 可直接用導(dǎo)線連接。 設(shè)計太陽能組件時，其電壓和功率主要由什么決定？ 熱島效應(yīng)熱島效應(yīng) 太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨被 遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨被遮擋的太陽能電池在強烈

4、陽光 照射下就會發(fā)熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是 所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將太陽能電池傾斜 放置，使樹葉等不能附著，同時在太陽能電池組件上安裝防鳥 針。 對于大功率的太陽能電池組件，為防止太陽能電池在強光 下由于遮擋造成其中一些因為得不到光照而成為負載產(chǎn)生嚴重 發(fā)熱受損,最好在太陽能電池組件輸出端的兩極并聯(lián)一個旁路二 極管，旁路二極管的電流值不能低于該塊太陽能組件的電流值。 什么是熱島效應(yīng)？什么是熱島效應(yīng)？ 電池組件的串聯(lián)和并聯(lián)電路 1.電池組件串聯(lián)電池組件串聯(lián) 根據(jù)絕大部分太陽能電池芯片最大輸出功率 點的電壓在0.48V 左右的原理，選用在 0.48V 輸出電壓下一

5、定輸出電流的電池芯片， 按輸出電壓要求，以一定數(shù)量（n）的芯片 （或根據(jù)需要切割成相應(yīng)大?。┯没ミB條相 互串聯(lián)起來，以滿足用戶所需求的最大輸出 功率及輸出電壓， 然后按輸出功率要求，以一定數(shù)量（m）的芯片，用匯流條 并聯(lián)起來，并通過層壓封裝而成為太陽能電池組件。 2.2.電池組件并聯(lián)電池組件并聯(lián) 對于通常使用的12V 電池組件，一般采用一串36片太陽能電池芯 片，即n36，m1。圖為太陽能電池組件工作原理圖 等效電路圖 漏電流等產(chǎn)生的旁路電阻Rsh。 由于體電阻和電極的歐姆電阻產(chǎn)生的串聯(lián)電阻RS 通過電池片的串并聯(lián)。組件的功率等于電池片的功率乘以片 數(shù)，再乘以一個經(jīng)驗CTM系數(shù)。如考慮封裝損耗

6、取系數(shù)為 0.95. 設(shè)計舉列：入射光能為100mw/cm2，用40mm的單晶硅太陽電池 （效率為8.5%）設(shè)計一工作電壓為1.5伏，峰值功率為1.2瓦的 組件。所用單晶硅電池的工作電壓為：V=0.41v 分析： 單體電池面積：s=d2/4=42/4=12.57cm2 單體電池封裝后功率：Pm=100mv/cm2 12.578.5%95%=100mw=0.1w 式中95%是考慮封裝時的失配損失 需太陽電池總的片數(shù)：N=1.2/0.1=12片 串聯(lián)電池數(shù)：Ns=1.5/0.41=3.66片 ，取Ns=4片 并聯(lián)電池數(shù)：NP=N/Ns=12/4=3組 故用12片40mm的單晶硅太陽電池四串三并，即

7、可滿足要求。 電池板的連接方式是根據(jù)負載的電壓決定串聯(lián)個數(shù)，根據(jù)負載功 率決定并聯(lián)個數(shù)。 電池連接電池連接3 3個個 電池連接電池連接9 9個個電池完整電池完整 設(shè)計： 入射光能為100mw/cm2，用直徑為40mm的單晶硅太陽電池 （效率為8.5%）設(shè)計一工作電壓為3伏，峰值功率為2.4瓦 的組件。所用單晶硅電池的工作電壓為：V=0.41v 電池連接電池連接3 3個個電池連接電池連接9 9個個電池完整電池完整 組件結(jié)構(gòu) 焊帶、匯流帶、互聯(lián)條焊帶、匯流帶、互聯(lián)條 膠硅板膠硅板 真空箱 膠封設(shè)備膠封設(shè)備 膠封產(chǎn)品膠封產(chǎn)品 組件的封裝形式組件的封裝形式 （1 1）膠封組件）膠封組件 用這種方式封裝

8、的組件，藝簡單，成本低；使用壽命只不過 12年，甚至于還不到1年。 （2 2）層壓組件）層壓組件 目前用得最多的封裝方式,它是采用專用的封裝設(shè)備層壓機 3、組件工藝流程、組件工藝流程 領(lǐng)料領(lǐng)料準備 層壓準備 單片焊接 串聯(lián)焊接 層壓 總裝 成品檢測 包裝 成品入庫 準備組準備組 主要工作：為后道焊接、層壓準備工序準備相關(guān)物料。包括： 裁剪焊帶、EVA、TPT、剪膠帶等。 相關(guān)文件：裁剪焊帶作業(yè)指導(dǎo)書，裁剪EVA、TPT作業(yè)指導(dǎo)書， 備料卡及相關(guān)表單等 焊帶不能有蛇形彎、表面顆粒、涂錫不均等缺陷；EVA和TPE無 破損、污漬、雜物以及折痕等。 EVA TPE （2 2）焊接組）焊接組 主要工作：

9、單片分選、單片焊接、串聯(lián)焊接、層壓準備等。 單片分選 主要工作：將電池片按照顏色深淺分類；挑選出來料中的不良電 池片，包括缺角、崩邊、色差、臟污、氧化、斷柵、少柵、銀漿不 均、背面顆粒和背面鍍層不均等缺陷電池片。 注意事項：作業(yè)時，要按照要求帶好手指套；取放電池片動作規(guī) 范；不同缺陷類型的電池片要求區(qū)分放置；電池片不許長時間裸露； 保持工作臺清潔。 有機膠硅封裝有機膠硅封裝 點膠點膠 B、單片焊接 主要工作：對分選好的單片電池片進行焊接，僅焊接電池片正面 （即藍色面） C、串聯(lián)焊接 主要工作：將焊好的單片電池片串聯(lián)焊接起來。 注意事項：要按照要求帶好手指套；嚴格控制電烙鐵溫度；不 同檔次、不同

10、顏色的電池片不可串聯(lián)在一起；串聯(lián)好的電池串不 允許直接用手拎起來。 焊接方法：將焊好的單片正面向下，依照模板紙自右向左依次 擺放，相鄰左邊電池片焊帶放在右邊電池片的背面，然后自右向 左依次焊接，要求要將焊帶焊接在背面銀漿上。 電池片正極面的銀漿為不連續(xù)，把焊帶以點焊方式焊到銀漿上 （圖I）；電池片正極面的銀漿為連續(xù)型但不貫通整塊電池片， 則要把焊帶全部焊到銀漿上（圖II）；電池片正極面的銀漿為連 續(xù)型且貫通整塊電池片，則要在離電池片邊緣5mm-10mm處起焊 D、層壓準備 主要工作：將串焊好的電池片聯(lián)同封裝材料一起層疊起來。 操作步驟：放置和清洗玻璃；放置EVA；排電池串，焊接匯流 條；自下向

11、上依次放置EVA、TPE。 TPT/TPE 電池串電池串 （3 3）層壓組）層壓組 主要工作：安全操作層壓機，層壓組件。 太陽能電池層壓機集真空技術(shù)、氣壓傳動技術(shù)、PID溫度控制 技術(shù)于一體，適應(yīng)于單晶硅電池組件、多晶硅電池組件的層壓 生產(chǎn)。 B、層壓過程 1、設(shè)定好層壓參數(shù)，待加熱板溫度達 到指定溫度后，將層疊好的組件放入層 壓機，并合蓋 2、合蓋后，下室抽真空，將EVA、電 池片、玻璃、TPT之間的空氣排除 3、下室繼續(xù)抽真空的同時，上室充氣， 開始層壓；受熱變成熔融狀態(tài)的EVA 流動充滿電池片、玻璃、TPT之間的 間隙，同時排除中間的氣泡 4、層壓好后，下室充氣，上室抽真空， 打開上蓋，

12、將組件取出；接著可進行 下一件的層壓封裝。 待層壓組件 手指嚴禁壓在組件 上 雙手托住組件玻璃 的兩端 要求兩人在層壓機兩側(cè)同 時蓋漆布 蓋漆布時，注意不要使引出線、 TPT/TPE翹起或移位 層壓后： 層壓后，要求由兩人同時在兩 側(cè)，連帶漆布一起搬運組件 削邊后，放置組件時，注意 不要碰傷相鄰的組件 小組件削邊，自上往 下，嚴禁反方向使用 美工刀 標(biāo)準組件削邊 （4 4）總裝組）總裝組 主要工作：裝框，裝接線盒，清洗組件。 A、鋁邊框 保護組件，便于組件安裝、接地；主要成分為鋁、鎂、硅等合金， 表面氧化處理； 常見缺陷：鋁型材表面劃傷，尺寸不對，沉孔有毛刺等。 B、接線盒和硅橡膠 接線盒特性

13、：外殼有強烈的抗老化、耐紫外線能力；符合于室外 惡劣環(huán)境下的使用要求；根據(jù)需要可以任意內(nèi)置 2 4 個接線座； 線纜的連接采用插入與緊頂方式雙重連。 常見缺陷：缺少密封圈；二極管松動；緊固螺釘松動；注塑缺陷 等。 注意事項：在接線盒背面打膠時，膠線要求閉合。 注：紅色表示不合 格，綠色表示合格 （5 5）測試組）測試組 主要工作：成品電性能測試、絕緣耐壓測試。 電性能參數(shù)測試儀 太陽能電池的開路電壓、短路電流、最大輸出功率、伏安特性 曲線等進行測量。 B、電絕緣性能測試 目的：測試組件中載流元件與組件邊框之間絕緣是否良好 耐壓絕緣測試儀耐壓絕緣測試儀 （6 6）包裝組）包裝組 主要工作：成品檢

14、驗、清洗、包裝 成品入庫 清洗組件 貼商標(biāo) 最終檢驗 裝箱 打托 按照作業(yè)指導(dǎo)書要求，將 組件正反面清洗干凈 比照組件背面的實測功率， 在規(guī)定位置貼上相對應(yīng)的 商標(biāo)；貼接地標(biāo)示，加蓋 包裝日期章 同一包裝箱中，組件功率、 顏色、電池片外觀要求一致 同一托上，組件功率、顏 色、電池片外觀要求一致 一個工作號中，只允許最 后一拖，可有不同組件混 裝，需做好明確標(biāo)示；但 同一包裝箱中，不許出現(xiàn) 混裝 成品入庫時，要求做好各項 標(biāo)示，包括：托號，工作號 等 組件封裝組件封裝 工藝小結(jié)工藝小結(jié) 1、電池測試：由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性 能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組

15、合在一 起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池 的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的 利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。 2、 正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上， 匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形 式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的 熱效應(yīng)）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊 接時與后面的電池片的背面電極相連。 3、背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串， 我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上 面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的

16、大小相對應(yīng)，槽的 位置已經(jīng)設(shè)計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電 烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電 池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件 串的正負極焊接出引線。 4、層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和 切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準備層 壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。 敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距 離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、 EVA、玻璃纖維、背板）。 5、組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層

17、壓機內(nèi)，通過抽真空將組 件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接 在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步， 層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時， 層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150。 6、修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊， 所以層壓完畢應(yīng)將其切除。 7、 裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組 件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和 玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。 8、焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池 與其他設(shè)備或電池間的連接。 9、高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的 電壓