光伏組件原材料[1].ppt

1、太陽能光伏組件主要原材料介紹,組件培訓(xùn)教材一,一、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈簡介 二、太陽能組件主要原材料介紹,內(nèi)容提綱,一、太陽能光伏行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,硅料,硅錠、切方,硅片,電池片,組件,應(yīng)用系統(tǒng),在全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，高純度硅料不僅請(qǐng)求硅的純度高達(dá)79個(gè)9，而且其中的硼、磷 等雜質(zhì)限制在幾十個(gè)ppt(萬億分之一)，它是光伏企業(yè)生產(chǎn)太陽能電池所需的核心原料。 因此，高純度硅料的合成、精制、提純、生產(chǎn)也就成為光伏產(chǎn)業(yè)集群中最上游的產(chǎn)業(yè)。 目前，盡管中國的硅原料礦藏儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的25，但是國內(nèi)太陽能電池生產(chǎn)企 業(yè)所需原材料絕大部分需要從國外進(jìn)口。這是因?yàn)橛糜谔柲茈姵厣a(chǎn)的硅料重要是通 過不同的提煉方法從

2、硅原料中提煉而成的單晶硅和多晶硅。 在中國，現(xiàn)有的高純度硅原料生產(chǎn)技巧與西方發(fā)達(dá)國家相比，在產(chǎn)量和能耗等方面尚有 不足之處。如此一來，這不僅大大增長企業(yè)的生產(chǎn)成本，更成為制約當(dāng)前我國光伏產(chǎn)業(yè)向 上游環(huán)節(jié)發(fā)展難以逾越的“瓶頸”，使我們國家用很低的價(jià)格賣出高能耗、高污染的 粗原料的同時(shí)，用極高的價(jià)格購回高純硅料。 比如說在上游的硅料的方面，我們在做行業(yè)分析的時(shí)候曾經(jīng)搜集了一些信息，基本上在過 去兩年多的時(shí)間里，在國內(nèi)已經(jīng)宣布要建多晶硅廠的公司大概有20、30家，然后把他們 所宣布的產(chǎn)能加在一起大概有20幾萬噸。07年全球硅料的消耗量才8萬噸。 生產(chǎn)硅料大概不到30美金，市場上卻曾賣到400、甚至5

3、00美金，這就造成了暴利。硅料和 硅片占到整個(gè)產(chǎn)業(yè)成本的70%,1.1 硅料： （1）國內(nèi)技術(shù)尚有欠缺 （2）投資過熱 （3）利潤高,1.2 電池片,08年中國產(chǎn)量1GW，電池片產(chǎn)量世界第一。,電池片結(jié)構(gòu)示意圖,電池片,JKM150-185M (72),JKM200-240M(60),JKM170-220P (54),JKM200-240W (60),1.3 組件,JK M 220 M - 60,JinKo 晶科,Module 組件,Power 功率,Mono-Si 單晶硅,電池片 數(shù)量,組件的命名規(guī)則,1.3 太陽能發(fā)電系統(tǒng),并網(wǎng)系統(tǒng),BIPV,應(yīng)用系統(tǒng),消費(fèi)品,草坪燈,應(yīng)用系統(tǒng),二、主要原

4、材料介紹,電池片 EVA 背板材料 鋼化玻璃 硅膠 鋁型材 涂錫帶 助焊劑 接線盒,太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源。也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污 染。在太陽能的有效利用當(dāng)中；大陽能光電利用是近些年來發(fā)展最快，最具活力的研 究領(lǐng)域，是其中最受矚目的項(xiàng)目之一。 制作太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后 發(fā)生光電于轉(zhuǎn)換反應(yīng)， 根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為： 1、硅太陽能電池； 2、以無機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池； 3、功能高分子材料制備的大陽能電池； 4、納米晶太陽能電池等。,2.1 太陽能電池片,硅太

5、陽能電池工作原理與結(jié)構(gòu) 太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，一般的半導(dǎo)體主要結(jié)構(gòu)如下： 圖中，正電荷表示硅原子，負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。當(dāng)硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼、磷等，當(dāng)摻入硼時(shí)，硅晶體中就會(huì)存在著一個(gè)空穴，它的形成可以參照下圖： 圖中，正電荷表示硅原子，負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因?yàn)榕鹪又車挥?個(gè)電子，所以就會(huì)產(chǎn)生入圖 所示的藍(lán)色的空穴，這個(gè)空穴因?yàn)闆]有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導(dǎo)體。 同樣，摻入磷原子以后，因?yàn)榱自佑形鍌€(gè)電子，所以就會(huì)有一個(gè)電子變得非常活躍，形成N（negat

6、ive）型半導(dǎo)體。黃色的為磷原子核，紅色的為多余的電子。,N型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而P型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，就會(huì)在接觸面形成電勢差，這就是PN 當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄層)，界面的P型一側(cè)帶負(fù)電，N型一側(cè)帶正電。這是由于P型 半導(dǎo)體多空穴，N型半導(dǎo)體多自由電子，出現(xiàn)了濃度差。N區(qū)的電子會(huì)擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會(huì)擴(kuò)散到N區(qū)，一旦擴(kuò)散就形成了一個(gè)由N指向P的“內(nèi)電場” ，從而阻止擴(kuò)散進(jìn)行。達(dá)到平衡后，就形成了這樣一個(gè)特殊的薄層形成電勢差，這就是PN結(jié)。 當(dāng)晶片受光后，PN結(jié)中，N型半導(dǎo)體的空穴往P型區(qū)

7、移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子往N型區(qū)移動(dòng)， 從而形成從N型區(qū)到P型區(qū)的電流。然后在PN結(jié)中形成電勢差，這就形成了電源。(如下圖所示）,太陽能電池片的主要參數(shù),溫度系數(shù),轉(zhuǎn)換效率,EVA是一種塑料物料由乙烯(E)及乙烯基醋酸鹽(VA)所組成。這兩種化學(xué)物質(zhì)比例可 調(diào)較從而符合不同的應(yīng)用需要，乙烯基醋酸鹽 (VA content) 的含量越高，其透明度， 柔軟度及堅(jiān)韌度會(huì)相對(duì)提高。 EVA樹脂的特點(diǎn)是具有良好的柔軟性，橡膠般的彈性，在-50下仍能夠具有較好的 可撓性，透明性和表面光澤性好，化學(xué)穩(wěn)定性良好，抗老化和耐臭氧強(qiáng)度好，無毒性 。與填料的摻混性好，著色和成型加工性好。 它和乙酸乙烯含量和分子量、熔

8、體指數(shù)關(guān)系很大。當(dāng)熔融指數(shù)（MI）一定，乙酸乙 烯（VAC）含量提高時(shí)候，其彈性、柔軟性、相溶性，透明性等也隨著提高。當(dāng)VAC 含量減少時(shí)候，則性能接近于聚乙烯，剛性增高，耐磨性、電絕緣性提高，。若VAC 含量一定時(shí)候，融體指數(shù)增加時(shí)，則軟化點(diǎn)下降，加工性和表面光澤改善但強(qiáng)度會(huì)下 降，否則，隨MI的降低則分子量增大，沖擊性能和抗環(huán)境應(yīng)力開裂性能提高。 乙酸根的極性使彈性和粘性增大，結(jié)晶性和電性能下降，溶于烴類溶劑和油類,2.2 EVA,EVA一步層壓法,EVA兩步層壓法,太陽能行業(yè)常用的背板材料：TPT、TPE、PET、ProteKt HD TPT材料組成：PVF-PET-PVF 三層復(fù)合薄膜

9、。PVF（Polyvinylfluorid）為氟化乙烯CHFCH2單體的聚合物； PET（聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯）和PE等聚烯烴的所含的化學(xué)鍵沒有C-F鍵強(qiáng)，其耐化學(xué) 性能和耐候性相對(duì)不佳。 PVDF（Polyvinylidenfluorid）為偏二氟乙烯CF2CH2單體的聚合物；THV（Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymer）為四氟乙烯TFE（CF2CF2）、六氟丙稀HFP（CF2CF2CF2）、偏 二氟乙烯VDF的三元共聚物；含氟塑料具有很強(qiáng)的CF鍵，具有良好的耐化學(xué)性能和耐污性能（有塑料王的說法）。,2.

10、3 背板材料,TPT的技術(shù)參數(shù),材料組成,顏色,最大系統(tǒng)電壓,EVA剝離強(qiáng)度,2.4 鋼化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 屬于安全玻璃。 鋼化玻璃其實(shí)是一種預(yù)應(yīng)力玻璃,為提高玻璃的強(qiáng)度,通常使用化學(xué)或物理的 方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了 承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。 優(yōu)點(diǎn) 鋼化玻璃的主要優(yōu)點(diǎn)有兩條：1.強(qiáng)度較之普通玻璃提高數(shù)倍，抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的35倍，抗沖擊強(qiáng)度是 普通玻璃510倍，提高強(qiáng)度的同時(shí)亦提高了安全性。2.使用安全，其承載能力增大改善了易碎性質(zhì)，即使鋼化玻璃破壞也呈無銳角 的

11、小碎片，對(duì)人體的傷害極大地降低了. 鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有23 倍的提高，一般可承受150LC以上的溫差變化，對(duì)防止熱炸裂有明顯的效果。 鋼化玻璃的缺點(diǎn)：1 鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割，和加工，只能在鋼化前就對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需 要的形狀，再進(jìn)行鋼化處理。2 鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng)，但是鋼化玻璃在溫差變化大時(shí)有自爆 （自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。,生產(chǎn)鋼化玻璃工藝有兩種： 一種是將普通平板玻璃或浮法玻璃在特定工藝條件下，經(jīng)淬火法或風(fēng)冷淬火法加 工處理而成。 另一種是將普通平板玻璃或浮法玻璃通過離子交換方法，將玻璃表面成分改變， 使玻璃表面形成一層壓應(yīng)力

12、層加工處理而成。 鋼化玻璃具有抗沖擊強(qiáng)度高(比普通平板玻璃高45倍)、抗彎強(qiáng)度大(比普通平板 玻璃高5倍)、熱穩(wěn)定性好以及光潔、透明、等特點(diǎn)。在遇超強(qiáng)沖擊破壞時(shí)，碎片呈分 散細(xì)小顆粒狀，無尖銳棱角，故屬于安全玻璃。其實(shí)鋼化玻璃還存在一個(gè)缺陷，那就是光學(xué)畸變，因?yàn)椴Ａг阡摶倪^程要經(jīng)過720 度左右， 急冷的風(fēng)壓3.2毫米是12800帕，4毫米急冷風(fēng)壓是7000-8000帕，玻璃已 經(jīng)處于軟化的時(shí)候，在短短的3秒鐘突然承受這樣的風(fēng)壓，玻璃的表面會(huì)存在風(fēng)斑， 同時(shí)玻璃的表面會(huì)存在凹凸不平現(xiàn)象，嚴(yán)重的程度要根據(jù)設(shè)備的好壞來決定，所以鋼 化后的玻璃不能做鏡面的原因。,鋼化玻璃與普通玻璃的區(qū)別 由于鋼化

13、玻璃破碎后，碎片會(huì)破成均勻的小顆粒并且沒有普遍玻璃刀狀的尖角， 從而被稱為安全玻璃而廣泛用于汽車、室內(nèi)裝飾之中，以及高樓層對(duì)外開窗戶上。一般普通玻璃破碎后鋒利的刀狀尖角很容易割傷小孩或者撞擊者，造成對(duì)人身的傷害。 玻璃破碎后是變成小顆粒還是刀狀這是鋼化玻璃與普通玻璃最主要區(qū)別方式。但在工 程檢驗(yàn)中，動(dòng)不動(dòng)采用這種破壞性的檢驗(yàn)無疑是不現(xiàn)實(shí)的。 那么怎么能知道自己買的究竟是不是鋼化玻璃呢？ 這還得從鋼化玻璃制造原理來分析，鋼化玻璃是將普通退火玻璃先切割成要求尺寸， 然后加熱到接近的軟化點(diǎn)，再進(jìn)行快速均勻的冷卻而得到。鋼化處理后玻璃表面形成均 勻壓應(yīng)力，而內(nèi)部則形成張應(yīng)力，使玻璃的性能得以大幅度提高

14、，抗拉度是后者的3倍 以上，抗沖擊力是后者的5倍以上。 也正是這個(gè)特點(diǎn)，應(yīng)力特征成為鑒別真假鋼化玻璃的重要標(biāo)志，那就是鋼化玻璃可 以透過偏振光片在玻璃的邊部看到彩色條紋，而在玻璃的面層觀察，可以看到黑白相間 的斑點(diǎn)。偏振光片可以在照相機(jī)鏡頭或者眼鏡中找到，觀察時(shí)注意光源的調(diào)整，這樣 更容易觀察。,鋼化玻璃的自爆 鋼化玻璃在無直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動(dòng)性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼 化玻璃固有的特性之一。 產(chǎn)生片爆的原因很多，簡單地歸納以下幾種： 玻璃質(zhì)量缺陷的影響 A玻璃中有結(jié)石、雜質(zhì)：玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn)，也是應(yīng)力集中處。特別 是結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因

15、素。 結(jié)石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結(jié)石周圍裂紋區(qū)域的 應(yīng)力集中成倍地增加。當(dāng)結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)石周圍的切向應(yīng)力處于受拉狀態(tài)。伴 隨結(jié)石而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。 B玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物 硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體存在，直徑在0.12。外表呈金屬狀，這些雜夾 物是NI3S2，NI7S6和NIXS，其中X=00.07。只有NI1XS相是造成鋼化玻璃自發(fā)炸 碎的主要原因。 已知理論上的NIS在379。C時(shí)有一相變過程，從高溫狀態(tài)的aNIS六方晶系轉(zhuǎn)變?yōu)?低溫狀態(tài)BNI三方晶系過程中，伴隨出現(xiàn)2.38%的體積膨脹。這一結(jié)構(gòu)在室溫時(shí)保存下 來。如果以后玻璃受熱就可

16、能迅速出現(xiàn)aB態(tài)轉(zhuǎn)變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應(yīng)力 的內(nèi)部，則體積膨脹會(huì)引起自發(fā)炸裂。如果室溫時(shí)存在aNIS，經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會(huì)慢 慢轉(zhuǎn)變到B態(tài)，在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內(nèi)部破裂。 C玻璃表面因加工過程或操作不當(dāng)造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷，易造成應(yīng)力 集中或?qū)е落摶Ａё员?鋼化玻璃中應(yīng)力分布不均勻、偏移 玻璃在加熱或冷卻時(shí)沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對(duì)稱。使鋼化制品有 自爆的趨向，有的在激冷時(shí)就產(chǎn)生“風(fēng)爆”。如果張應(yīng)力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到 表面則鋼化玻璃形成自爆。 鋼化程度的影響，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼化程度提高到1級(jí)/時(shí)自爆數(shù)達(dá)2025%。由此 可見應(yīng)力越大

17、鋼化程度越高，自爆量也越大。,有機(jī)硅膠產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅氧鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有 機(jī)基團(tuán)相連。因此，在有機(jī)硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有“有機(jī)基團(tuán)”，又含有“無機(jī)結(jié)構(gòu)”，這種特 殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無機(jī)物的功能于一身。與其他高分子材料相比， 有機(jī)硅產(chǎn)品的最突出性能是： 1耐溫特性 有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅氧（SiO）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，CC鍵的鍵能為82.6千卡/克分子， SiO鍵的鍵能在有機(jī)硅中為121千卡/克分子，所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下 （或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解。有機(jī)硅不但可耐高溫， 2耐候性 有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈為SiO，無雙鍵存在，因此不易被

18、紫外光和臭氧所分解。有 機(jī)硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機(jī)硅中自然環(huán)境下 的使用壽命可達(dá)幾十年。 3電氣絕緣性能 有機(jī)硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積 電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率 的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣工業(yè)上。有 機(jī)硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具 有高可靠性的保障。,2.5 硅膠,2.6鋁型材,采用6063T5鋁型材材質(zhì) 參考GB/T5237.15237.52000鋁合金建筑型材 GB

19、/T9535 1998地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定性 GB/T3190 1996變型鋁及鋁合金化學(xué)成分 表面處理：陽極氧化、電泳氧化、噴砂氧化 作用：保護(hù)邊緣、提高機(jī)械強(qiáng)度、密封、便于運(yùn)輸 性能要求：高硬度、耐熱性、抗腐蝕性、抗沖擊性、抗扭曲性能 存儲(chǔ)條件： 恒溫恒濕 030度 相對(duì)濕度小于60%,2.7涂錫銅帶,熔點(diǎn)溫度：180-185（有鉛），221-231（無鉛）； 可焊性：浸泡助焊劑后施焊； 規(guī)格及公差：0.15（0.02）*2（0.12） ；0.2（0.02）*6（0.2） 一般銅基材厚度比整體厚度小0.04mm 折斷率：行標(biāo)7次（180度折彎）；電阻率：（小于等于0.01725*mm2/m),2.8助焊劑,助焊劑的主要種類 1 、無機(jī)助焊劑 無機(jī)助焊劑具有高腐蝕性，由無機(jī)酸和鹽組成，如鹽酸，氫氟酸， 氯化錫，氟化鈉或鉀，和氯化鋅。這些助焊劑能夠去掉鐵和非鐵金屬的氧化膜層， 如不銹鋼，鐵鎳鈷合金和鎳鐵，這些用較弱助焊劑都不能錫焊。 無機(jī)助焊劑一般