太阳能电池组件的制造.pptx

太阳能电池组件的主材料及部件,李宁,电池组件的主要原材料及部件, 面板玻璃, eva胶膜, 接线盒与连接线, 铝合金边框, 背板材料, 互连条, 有机硅胶, 晶体硅太阳能电池片,面板玻璃,电池组件采用的面板玻璃是低铁超白绒面钢化玻璃。一般厚度为3.2mm和4mm，建材型太阳能电池组件又是要用到510mm厚度的钢化玻璃，但无论厚薄都要求透光率在90%以上。,低铁超白就是说这种玻璃的含铁量比普通玻璃要低，从而增加了玻璃的透光率。同时从玻璃边缘看，这种玻璃也比普通玻璃白，普通玻璃从边缘看是偏绿色的。,绒面的意思是说这种玻璃为了减少阳光的反射，在其表面通过物理和化学方法进行减反射处理，使玻璃表面成了绒毛状，从而增加了光线的入射量。有些厂家还在玻璃表面涂布一层含纳米材料的薄膜，不仅可以增加透光减少光线反射，而且还有自洁的功能，减少雨水、灰尘等对电池板表面的污染，保持清洁、减少光衰。,钢化处理是为了增加玻璃的强度，抵御风沙冰雹的冲击，起到了长期保护太阳能电池的作用。对面板玻璃进行钢化处理后，玻璃的强度可比普通玻璃提高34倍。,处理玻璃以外，还可以用透明有机玻璃及pc板（聚碳酸酯）等作组件面板。这些材料透光性好、材质轻、可加工各种形状，却不耐老化、耐温性差、表面易划伤，因此在应用上受到了一定的限制，目前使用较少。,eva胶膜,eva胶膜是以西与醋酸乙烯酯的共聚物，是一种热固性的膜状热熔胶，是目前太阳能电池组件封装中普遍使用的粘结材料。太阳能电池组件中要加入两层eva胶膜，两曾eva胶膜夹在面板玻璃、电池片和tpt背板膜之间，将玻璃、电池片和tpt粘结在一起。它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并对太阳能电池组件功率输出有增益作用。,eva胶膜具有透明度高、柔性好，热熔粘结性、熔融流动性好、常温下不粘结，易切割、价格低廉等优点。eva胶膜在电池组件中不仅是起粘结密封作用，而且对太阳能电池的质量与寿命起着直观重要的作用。因此用于太阳能电池组件封装的eva胶膜必须满足以下主要性能指标。, 固化条件：快速固化型胶膜，加热至135140 ，恒温1520min;常规性胶膜，加热至145 ，恒温30min。, 透光性：大于90 。, 交联度：快速固化型大于70 ，常规型胶膜大于75 。, 剥离强度：玻璃/胶膜大于20n/cm。, 耐温性：高温85 ，低温-40 ，不热张冷缩，尺寸稳定性较好。, 耐紫外光老化性能：长时间的紫外线照射不龟裂、不老化。,为了eva胶膜在太阳能电池中充分发挥应有的作用，在使用过程中，注意防潮防尘 ，避免与有色物体接触；不要将撤去外包装的整卷胶膜暴漏在空气中；分切成片的胶膜如不能当天用完，应遮盖紧密。eva胶膜若吸潮，会影响角膜和玻璃的粘结力；若吸尘，会影响透光率；若和带色、不洁的物体接触，由于eva胶膜的吸附能力强，容易被污染。,背板材料,太阳能电池组件的背板材料根据使用要求的不同，可以有多种选择。一般有钢化玻璃、有机玻璃、铝合金、tpt复合胶膜等几种。用钢化玻璃背板主要事是制作双面透光建材型的太阳能电池组件，用于光伏幕墙和光伏屋顶等，价格较高，组件重量也大。除此以外目前使用最广的就是tpt复合膜。通常见到的太阳能电池组件背面的白色覆盖物大多就是这种复合膜。,tpt是“tedlar薄膜-聚酯（polyster）-tedlar薄膜”复合材料的简称。tpt复合膜集合了俗称“塑料王”的氟塑料具有的耐老化性、耐腐蚀、防潮抗湿性好的优点，和聚酯薄膜优异的机械性能、阻隔性能和低湿性能，因此tpt胶膜具有不透气、强度好、耐候性好、使用寿命长、层压温度下不起任何变化、与粘结材料结合牢固等特点。这些特点正适合封装太阳能电池组件，作为电池组件的背板材料有效防止了各种介质尤其是水、氧、腐蚀性气体等对eva和太阳能电池片的侵蚀与影响。,如图示就是tpt背板膜,常用的tpt、tpe复合膜的性能指标如表所示，供大家参考。,铝合金边框,太阳能电池组件的边框材料主要采用铝合金，也有用不锈钢和增强塑料的。电池组件安装边框一是为了保护层压后的电池组件，二是为了方便组件的安装。电池组件无论是单独安装还是组成电池方阵都要通过边框与电池组件支架固定。一般都是在边框适当部位打孔，同时支架的对应部位也打孔，然后通过螺栓固定连接。,铝合金边框材料表面要进行阳极化处理，常用型材及角铝外形如图示。,铝合金边框的框架四个角有两种固定办法，一种方法是在框架四个角中插入齿状角铝，然后用专用撞角机撞击固定；另一种方法是用不锈钢螺栓对边框四个角进行固定。,下图常用铝合金边框型材的规格尺寸。,接线盒与连接线,太阳能电池组件专用接线盒是电池组件内部输出线路外部与外部线路连接的部件，常用接线盒如图示。,从电池板内部引出的正负极汇流条（较宽的互联条）进入接线盒内，插接或者用焊锡焊接到接线盒中相应的位置，外引线也通过插接、焊接和螺钉压接等方法与接线盒连接。,接线盒内还留有旁路二极管安装的位置或直接安装有旁路二极管。太阳能接线盒中常用的旁路二极管性能参数列于下表中。,有些接线盒还直接带有输出电缆引线和电缆连接器插头，方便电池组件或方阵的快速连接。当引线长度不够时，还可以使用带连接器插头的延长电缆进行连接。,太阳能电池组件接线盒常用旁路二极管性能参数,互连条,互联条也叫涂锡铜带、涂锡带，宽一些的互联条也叫汇流条。实物如下图示。,互联条是太阳能电池组件中电池片与电池片连接的专用引线。它已纯铜带为基础，在铜带表面均匀地涂镀了一层焊锡。,纯铜铜带是含铜量99.99%的无氧铜或紫铜，焊锡图层成分分为含铅焊锡和无铅焊锡；两种，焊锡单面涂层厚度为0.010.05mm，熔点为160230，涂层均匀，表面光亮、平整。互联条的规格根据其宽度和厚度的不同有20多种，宽度可从0.0830mm，厚度可从0.040.08mm不等。,有机硅胶,有机硅胶是一种具有特殊结构的密封胶材料，具有良好的耐老化、耐高温、耐紫外线性能，抗氧化、抗冲击、防污防水、高绝缘。主要用于太阳能电池组件边框的密封，接线盒与电池组件的粘结密封，接线盒的浇注与灌封等。,有机硅胶固化后将形成高强度的弹性橡胶体，在外力作用下具有变形的能力，外力去除后又恢复原来的形状。因此太阳能电池组件采用有机硅胶密封，将兼具密封、缓冲和防护的功能。,一般用于太阳能电池组件的有机硅胶有两种。,第一种是用于组件与铝型材边框及接线盒的粘结密封的中型单组分有机硅密封胶，它的主要性能特点是：, 室温中性固化，深层固化速度快，使组件的表面清晰清洁工作可以在3小时后进行；, 密封性好，对铝材、玻璃、tpt、tpe背板材料、接线盒塑料等有良好的粘结性；, 胶体耐高温、耐黄变，独特的固化体系，与各类的eva有良好的相容性；, 可提高组件抗机械震动和外力冲击的应力；,另一种是用于接线盒灌封的双组分有机硅导热胶。这种硅胶是以有机硅合成的新型导热绝缘材料，其主要性能特点是：, 室温固化，固化速度快，固化时不发热、无腐蚀、收缩率小；, 可在很宽的温度范围（-60200）内保持橡胶弹性，电性能优异，导热性能好；, 防水防潮，耐化学介质，耐黄变，耐气候老化25年以上；, 与大部分塑料、橡胶、尼龙等材料粘附型良好。,晶体硅太阳能电池片,（1） 晶体硅太阳电池的特点,晶体硅太阳能电池片是太阳能电池组件的主要材料。合格的晶体硅太阳电池片具有以下特点：, 具有稳定高效的光电转换效率，可靠性高；, 采用先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；, 运用先进的pecvd（等离子体化学气相沉积法）成膜技术，在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观；, 应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极，确保良好的导电性、可靠地附着力和很好的电极可焊性；, 高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池易于自动焊接和激光切割。,如下图为电池片的外形图。,（2）晶体硅太阳电池的外观结构,晶体硅太阳能电池片分为单晶硅和多晶硅电池片，规格尺寸主要是125mm*125mm、150mm*150mm、和156mm*156mm等几种，厚度一般在170220m。电池片表面有一层蓝色的减反射膜，还有银白色的电极栅线。其中很多条细的栅线是电池片表面电极想主栅线汇总的引线，两条宽一点的银白线就是主栅线，也叫电极线或上电极。电池片的背面也有两条银白色的主栅线，叫下电极或背电极。,电池片与电池片之间的连接，就是用互联条焊接到主栅线上实现的。一般正面的电极线是电池片的负极线，背面的电极线是电池片的正极线。,硅太阳能电池片无论面积大小（整片或切割成小片），单片的正负极间输出峰值电压都是0.48v左右。而电池片的面积大小与输出电流和发电功率成正比，面积越大，输出电流和发电功率越大。,（3）单晶硅与多晶硅电池片的区别,由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，使它们从外观到电性能都有一些区别。从外观上看：单晶硅电池片四个角呈圆弧状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。,对于使用者来说，单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大的区别。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都比较好。虽然单晶硅的平均转换效率比多晶硅电池的平均转换效率高1%左右，但是由于单晶硅电池只能做成准正方形（其四个角是圆弧），当组成太阳能电池组件时就有一部分面积填不满，而多晶硅电池没有这个问题。,因此对于太阳能电池组件的效率来讲几乎是一样的。另外，另外，由于两种电池材料的制造工艺不同，多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅电池少30%左右，所以多晶硅太阳能电池占全球太阳能总产量的份额越来越大，制造成本也将大大小于单晶硅电池，所以使用多晶硅电池将更节能、更环保。,（4）硅太阳电池片的等效电路分析,晶体硅太阳能电池的内部等效电路如图示。,id,ir,并联电阻,u,并联电阻,ipm,负载,硅太阳能电池的等效电路,为了便于理解，我们可以形象地把太阳能电池的内部看成是一个光电池和一个硅二极管的复合体，即在光电池的两端并联一个正偏置下的二极管，同时电池内部还有串联电阻和并联电阻的存在。由于二极管的存在，在外加电压的作用下，会产生通过二极管pn结的漏电流id，这个电流与光生电流的方向相反，因此会抵消部分光生电流。串联电阻主要是有半导体材料本身的体电阻、扩散层横向电阻、金属电极与电池片体的接触电阻及金属电极本身的电阻几部分组成，其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式。正常电池片的串联电阻一般小于1。,并联电阻又称旁路电阻，主要是由于半导体晶体缺陷引起的边缘漏电、电池表面污染等使一部分本来应通过负载的电流短路形成电流ir，相当于有一个并联电阻的作用，因此在电路中等效为并联电阻，并联电阻的阻值一般为几千欧。通过分析说明，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，就越接近理想的太阳能电池，该电池的性能就越好。,（5）硅太阳能电池的主要参数,硅太阳能电池的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率等。, 短路电流（isc）：当将太阳能电池的正负极短路、使u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培（a），短路电流随着光强的变化而变化。, 开路电压（uoc）：当将太阳能电池的正负极不接负载、使i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特（v）。单片太阳能电池的开路电压不随电池片的面积的增减而变化，一般为0.50.7v。, 峰值电流（im）:峰值电路也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培（a）。, 峰值电压（um）:峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，单位是v。峰值电压不是电池片的面积增减而变化，一般为0.450.5v，典型值为0.48。,峰值功率(pm):峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：pm=im*um。峰值功率的单位是w（瓦）。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度1kw/m2、光谱am1.5、测试温度25。, 填充因子（ff）:填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。计算公式