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(shí)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(dú)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(fù)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(diǎn)？什么是太陽能電池組件？有什么特點(diǎn)？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，而平時大家衡量太陽能電池的是額

2、定功率Pm。實(shí)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(qiáng)度的不同，所以不同時刻的功率也是不同的，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)它的實(shí)際平均功率P=0.7Pm。如果太陽能電池要直接帶動負(fù)載，并且要使負(fù)載長期穩(wěn)定的工作，則負(fù)載的額定功率為Pr=0.7Pm。如果按照負(fù)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(fù)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，組件工作電壓一般為16.8-18v之間，那么電池片數(shù)量為1

3、8v/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(dú)被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽能電池在強(qiáng)烈陽光照射下就會發(fā)熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂

4、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(qiáng)光下由于遮擋造成其中一些因?yàn)榈貌坏焦庹斩蔀樨?fù)載產(chǎn)生嚴(yán)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(diǎn)的電壓在0.48V 左右的原理，選用在0.48V 輸出電壓下一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?。?/p>

5、用互連條相互串聯(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(yàn)CTM系數(shù)。如考慮封裝損耗取系數(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

6、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，即可滿足要求。電池板的連接方式是根據(jù)負(fù)載的電壓決定串聯(lián)個數(shù)，根據(jù)負(fù)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

7、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(jī) 3、組件工藝流程、

8、組件工藝流程領(lǐng)料領(lǐng)料準(zhǔn)備 層壓準(zhǔn)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(zhǔn)備組準(zhǔn)備組主要工作：為后道焊接、層壓準(zhǔn)備工序準(zhǔn)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。EVATPE（2 2）焊接組）焊接組主要工作：單片分選、單片焊接、串聯(lián)焊接、層壓準(zhǔn)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

9、等缺陷電池片。注意事項(xiàng)：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(jī)膠硅封裝有機(jī)膠硅封裝點(diǎn)膠點(diǎn)膠B、單片焊接主要工作：對分選好的單片電池片進(jìn)行焊接，僅焊接電池片正面（即藍(lán)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(xiàng)：要按照要求帶好手指套；嚴(yán)格控制電烙鐵溫度；不同檔次、不同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

10、正極面的銀漿為不連續(xù)，把焊帶以點(diǎn)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(zhǔn)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(jī)，層壓組件。太陽能電池層壓機(jī)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、

11、設(shè)定好層壓參數(shù)，待加熱板溫度達(dá)到指定溫度后，將層疊好的組件放入層壓機(jī)，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，將組件取出；接著可進(jìn)行下一件的層壓封裝。 待層壓組件手指嚴(yán)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(jī)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(yùn)組件削邊后，放置組件時，注意不要碰傷相鄰的組件小組件

12、削邊，自上往下，嚴(yán)禁反方向使用美工刀標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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：外殼有強(qiáng)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(xiàng)：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

13、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(jìn)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：成品檢驗(yàn)、清洗、包裝 成品入庫清洗組件貼商標(biāo)最終檢驗(yàn)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(shí)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

14、庫時，要求做好各項(xiàng)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(jī)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合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)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(jìn)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(fù)極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點(diǎn)的形式點(diǎn)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。

15、 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(fù)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(fù)極焊接出引線。 4、層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗(yàn)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(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強(qiáng)度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相

16、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)好的電池放入層壓機(jī)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(qiáng)度，進(jìn)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，