太阳能电池(组件)生产工艺-职业学院毕业论文

南通纺织职业技术学院 第 1 页 共 22 页 目录目录 1.1.引言引言2 2 2 2太阳能电池系统发电的基本原理太阳能电池系统发电的基本原理3 3 2.12.1 太阳能电池的分类太阳能电池的分类. 4 4 2.22.2 硅太阳能电池的发电原理硅太阳能电池的发电原理4 4 2.32.3 电池组件单元电池组件单元. 5 5 3.3. 太阳能电池组件太阳能电池组件( (阵列阵列) )生产工艺生产工艺6 6 3.13.1 生产工序流程图生产工序流程图 6 6 3.23.2 各流程简介各流程简介 6 6 3.33.3 主要工序的检验标准主要工序的检验标准8 8 4 4 太阳能电池组件的电性能检测太阳能电池组件的电性能检测.1212 4.14.1 组件的外观检测组件的外观检测 1212 4.1.14.1.1 外观检验的流程外观检验的流程1212 4.1.24.1.2 外观检验的标准外观检验的标准.1313 4.24.2 组件的电性能检测组件的电性能检测. 1313 4.2.14.2.1 检测仪的硬件组成及性能指标检测仪的硬件组成及性能指标1313 4.2.24.2.2 检测仪器的工作原理检测仪器的工作原理1414 4.2.34.2.3 检测的作业流程检测的作业流程1515 4.2.44.2.4 检验结果处理检验结果处理1616 4.2.54.2.5 检测的注意事项检测的注意事项1616 5 5 太阳能电池系统中其他部件太阳能电池系统中其他部件.1717 5.15.1 电池组电池组.1717 5.25.2 太阳能控制器太阳能控制器. 1717 5.35.3 逆变器逆变器. 1717 附录附录1818 结束语结束语2020 致谢致谢2121 参考文献参考文献2222 南通纺织职业技术学院 第 2 页 共 22 页 太阳能电池发电系统太阳能电池发电系统 组件生产工艺组件生产工艺 摘要摘要：光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和 计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。本设计比较全面的从理论 入手，分析了太阳能电池发电系统的组成及各部分的工作原理，并且重点介绍了发电系统的 核心部件（太阳能电池组件）的生产工艺，全方位的分析了组件的生产流程，及其生产过程 中的工艺要求，而且重点的分析了组件的检测工序。 关键词关键词：发电系统，层压组件，工艺要求，检测原理 1.引言引言 随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前 人类面临的迫切课题。现有能源主要有 3 种，即火电、水电和核电。 火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着 枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有 30 年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出 CO2和 硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪 设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔 诺贝利核电站事故，已使 900 万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。 这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭； 二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能， 二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。 太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内 部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能 量，这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几 百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的。 太阳能的总量很大，我国陆地表面每年接受的太阳能就相当于 1700 亿吨标准煤，但十分 分散，能流密度较低，到达地面的太阳能每平方米只有 1000 瓦左右。同时，地面上太阳能还 南通纺织职业技术学院 第 3 页 共 22 页 受季节、昼夜、气候等影响，时阴时晴，时强时弱，具有不稳定性。根据太阳能的特点，必 须解决以下四个基本技术问题，才能有效地加以利用。 1、太阳能采集； 2、太阳能转换； 3、太阳能贮存； 4、太阳能输运。 太阳能开发利用是当今国际上一大热点，经过最近 20 多年的努力，太阳能技术有了长足 进步，太阳能利用领域已由生活热水，建筑采暖等扩展到工农业生产许多部门，人们已经强 烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代太阳能时代即将来到。 日本已于 1992 年 4 月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始 安装太阳能发电设备。日本通产省从 1994 年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电 设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有 1000 户家庭、2000 年时有 7 万户家庭装上 太阳能发电设备。 另一是天上发电方案。 早在 1980 年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站 设想，准备在同步轨道上放一个长 10 公里、宽 5 公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便 可提供 500 万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等 各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正 实用还有漫长的路程。 2 2太阳能电池系统发电的基本原理太阳能电池系统发电的基本原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户（即 照明负载）等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统；控制器和逆变器为控制保 护系统；负载为系统终端。 南通纺织职业技术学院 第 4 页 共 22 页 控制器控制器 逆变器逆变器 太阳能电池太阳能电池 组件组件(阵列阵列) 蓄电池蓄电池 用户即照明用户即照明 负载负载 图图 2.1太阳能电池发电系统原理图太阳能电池发电系统原理图 2.12.1 太阳能电池的分类太阳能电池的分类 太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为 a-)两大类， 而前者又分为单结晶形和多结晶形。按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜 形， 而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H 等)、 V 族(GaAs,InP 等)、族(Cds 系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还 可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、 纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 而硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三 种。 2.22.2 硅太阳能电池的发电原理硅太阳能电池的发电原理 太阳电池是以光生伏特效应为基础制备的。当太阳光照射在太阳电池表面的 pn 结时， 只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度 Eg，则在 P 区、n 区和结区光子被吸收会产 生电子一空穴对。那些在结附近 n 区中产生的少数载流子由于存在浓度梯度而要扩散。只要 少数载流子离 pn 结的距离小于它的扩散长度，总有一定机率扩散到结界面处。在 P 区与 n 区交界面的两侧即结区，存在一空间电荷区，也称为耗尽区。在耗尽区中，正负电荷间形成 一电场，电场方向由 n 区指向 P 区，这个电场称为内建电场。这些扩散到结界面处的少数载 流子(空穴)在内建电场的作用下被拉向 P 区。 同样， 如果在结附近 P 区中产生的少数载流子(电 子)扩散到结界面处，也会被内建电场迅速被拉向 n 区。结区内产生的电子一空穴对在内建电 场的作用下分别移向 n 区和 P 区。如果外电路处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累 在 pn 结附近，使 P 区获得附加正电荷，n 区获得附加负电荷，这样在 pn 结上产生一个光生 电动势。这一现象称为光伏效应(Photovoltaic Effect，缩写为 PV)。 南通纺织职业技术学院 第 5 页 共 22 页 由此,半导体太阳电池的工作原理可以概括成下面几个主要过程。第一，必须有光的照射 可以是单色光、太阳光或模拟太阳光源等。第二，光子注入到半导体内后要能够激发电子- 空穴对。而且这些电子和空穴应有足够长的寿命，在它们被分离之前不会复合消失。第三， 必须有一个静电场。在静电场的作用下，电子-空穴对被分离,电子集中在一边空穴集中在另 一边。绝大部分太阳电池利用 P-N 结势垒区的静电场实现分离电子一空穴对的目的。P-N 结 是太阳电池的“心脏”部分。第四，被分离的电子和空穴经由电极收集输出到电池体外，形 成电流。 2.32.3 电池电池组件组件单元单元 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电 池经串、并联组成的电池系统并严密封装成组件，称为电池组件(阵列)。实际应用对太阳电 池组件要求为有： （1）有一定的标称工作电流输出功率。 （2）工作寿命长，要求组件能正常工作 2030 年，因此要求组件所使用的材料，零部 件及结构，在使用寿命上互相一致，避免因一处损坏而使整个组件失效。 （3）有足够的机械强度，能经受在运输、安装和使用过程中发生的冲突，振动及其它应 力。 图图 2.2硅太阳能电池的发电原理硅太阳能电池的发电原理 南通纺织职业技术学院 第 6 页 共 22 页 （4）组合引起的电性能损失小而且组合成本低。 3.3. 太阳能电池组件太阳能电池组件( (阵列阵列) )生产工艺生产工艺 3.13.1 生产工序流程图生产工序流程图 3.23.2 各流程简介各流程简介 3.2.13.2.1 电池测试即分选电池测试即分选 由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能 一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池 的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电 池组件。 3.2.23.2.2 正面焊接正面焊接 图图 3.1太阳能组件生产工序流程图太阳能组件生产工序流程图 南通纺织职业技术学院 第 7 页 共 22 页 是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊 接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的 热效应） 。焊带的长度约为电池边长的 2 倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面 电极相连 图图 3.2.2 正面焊接正面焊接图图 3.2.3背面焊接（串焊）背面焊接（串焊） 3.2.33.2.3 背面串接背面串接 背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电 池的定位主要靠一个膜具板， 上面有 36 个放置电池片的凹槽， 槽的大小和电池的大小相对应， 槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前 面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将 36 片 串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。 3.2.43.2.4 层叠层叠 背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的 EVA(注: EVA 是一种热融胶 粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化， 并变的完全透明)、玻璃纤维、TPT 复合膜(TPT 复合膜即聚氟乙烯复合膜是太阳电池的结构 性封装材料， 用于太阳电池的衬底， 对太阳电池起到很好的保护作用)按照一定的层次敷设好， 准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。敷设时保证电池 串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离， 为层压打好基础。 （敷设层次： 由下向上： 玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板） 。 3.2.53.2.5 组件层压组件层压 电池串摆放时 注意极性正确 图图 3.2.43.2.4层叠层叠 南通纺织职业技术学院 第 8 页 共 22 页 将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA 熔化 将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层 压温度层压时间根据 EVA 的性质决定。我们使用快速固化 EVA 时，层压循环时间约为 25 分 钟。固化温度为 150。 层压组件的排列顺序从上到下依次为：TPT 被膜，EVA，电池片，EVA，钢化玻璃。除 此之外组件的四周还用铝合金边框装订。其中钢化玻璃为超白低铁布纹钢化玻璃，其含铁量 低、透光性好、机械强度高在保持发电能力的同时更能很好的保护电池组件不受外力损坏。 EVA 热熔胶可以很好的防止外界对电池片电性能的影响。TPT 具有耐老化性、耐腐蚀、不透 气增加组件抗渗水性、有较高红外线反射率在不影响发电的情况下在背面保护电池片。 3.2.63.2.6 修边修边 层压时 EVA 熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。 3.2.73.2.7 装框装框 类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组 件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。 3.2.83.2.8 焊接接线盒焊接接线盒 在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。 3.2.93.2.9 高压测试高压测试 高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压， 测试组件的耐压性和绝缘强度， 以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。 3.2.103.2.10 组件测试组件测试 测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。 3.33.3 主要工序的检验标准主要工序的检验标准 3.3.13.3.1 电池筛选检验规定电池筛选检验规定 外观检验 有下列缺陷之一者，应筛出： a)有明显的色差、白条纹和雪花片，或沾污明显，且无法消除； b)边缘存在尖角缺损； c)电池片空洞，或肉眼可见裂纹； 南通纺织职业技术学院 第 9 页 共 22 页 d)崩边，其深度1/2 厚度，面积2mm2，目视明显； e)上电极与背电极错位超过 1mm； 缺陷不超出下述界定者，可用： a)外边缘缺损，尺寸 1mm2mm，数量不超过 2 处； b)轻微崩边 1/2 厚度，面积2mm2，数量不超过 1 处； c)划痕：轻微，长度 20mm，深度未露基材，目视不明显； d)花边：宽 2mm，长 5mm； e)电池片最大的裂纹延伸面积小于电池片面积的 10%； f)栅线短线：长 0.5mm，不超过 5 个，长 3mm 不超过 2 处； g)点状沾污 0.2mm0.2mm，在中心区域不超过 1 处，边缘区域不超过 3 处； h)漏浆，1mm1mm 以内点状漏浆在任意 20mm20mm 范围内不超过 1 处； i)手纹或汗迹不严重，且可设法清除者； 3.3.23.3.2 EVAEVA、TPTTPT 裁割检验规定裁割检验规定 外观检验有下列情况之一者，判为不合格： 1) EVA： a)EVA 全片范围内厚薄不均； b)EVA 内部存在明显的缺肉、气泡等现象； c)EVA 表面或内部有明显的污垢、斑点及明显色差等现象，且无法去除者。 2) TPT： a)TPT 厚度与技术要求不符； b)TPT 表面有皱褶、划痕等现象； c)TPT 内部存在明显的缺肉现象； d)TPT 表面或内部有明显的污垢、斑点及明显色差等现象，且无法去除者。 3.3.33.3.3 电池焊接检验规定电池焊接检验规定 a) 单体焊接检验单体焊接检验 1)焊带沿主栅是否平直，表面是否光滑、亮泽，如出现虚焊、脱焊、结瘤凸起、 焊刺及焊珠飞溅等现象，则判为不合格； 2)正面焊接避免适用助焊剂，当出现虚焊、脱焊不得不涂抹助焊剂时，如出现 助焊剂印迹，则判为不合格； 3)如出现裂片、崩边、崩角，超出 JS-JY-02-001 之检验规定，则判为不合格； 南通纺织职业技术学院 第 10 页 共 22 页 4)检查发现隐裂，判定为不合格； 5)焊接作业可能造成的电池表面（含栅线）的划伤、划痕超限，则判定为不合 格。 b) 焊串检验焊串检验 有下列质量问题者，判定为不合格： 1）电池串直线度：超出母线 0.5mm； 2）在同一串长度方向上， 各片间距 20.5mm， 但片与片间距不均度超过 0.3mm； 3）互联焊接，焊带歪斜，超出背极范围； 4）背极焊接出现脱焊、虚焊、焊瘤、焊刺、焊珠飞溅等现象； 5）因返工造成焊带局部弯曲，硬化凸起，高度超过 0.3mm; 6）作业中造成的裂片、崩边、崩角； 3.3.43.3.4 层叠用料检验规定层叠用料检验规定 1) 钢化玻璃钢化玻璃 a) 玻璃存在爆边、划伤、气泡等问题，且超过检验规定，则判定为不合格； b) 玻璃有突边、凸起、凹陷、结石、裂纹、缺角、压印等现象，判定为不合格； c) 玻璃表面有赃物、斑点、油污、手迹等现象，且无法去除者判定为不合格； d) 层叠前，应对玻璃四角及周边用酒精擦拭，如漏擦，则判定为不合格。 2) 电池串电池串 e) 电池片有裂纹或隐裂，判定为不合格； f)同一组件内，电池串长度差别明显，超过 0.5mm，则判定为不合格。 3) EVA、TPT g) EVA、TPT 表面有赃物、污点，且无法去除者，判定为不合格； h) TPT 表面有划伤、皱褶明显等现象，则判定为不合格。 4) 汇流条汇流条 i)汇流带表面镀锡层应平整、光亮、均匀，不允许有露铜、脱锡、黑斑、锈蚀等现 象，否则判定为不合格； j)汇流带剪切长度应符合设计文件要求。 3.3.53.3.5 层叠过程检验层叠过程检验 1）钢化玻璃、EVA、TPT、电池串朝向错误，判定为不合格； 2）EVA、TPT 周边均应超出玻璃约 4mm，如小于 3mm，则判为不合格； 南通纺织职业技术学院 第 11 页 共 22 页 3）电池串正负极排放顺序错误，判定为不合格； 4）电池串排列间距应控制在 20.5mm 范围内，串间距过大或过小（间距之间相差 超过 1mm） 、或出现并片，均判定为不合格； 5）电池串排列方阵其两侧距玻璃边缘应相等，否则判定为不合格； 6）汇流带的焊接不在一条直线上，或出现歪扭；焊接使得电池极性错误，或出现虚 焊、短路等现象，则判定为不合格； 7）汇流条边缘距玻璃边缘不得低于 16mm； 8）互联条与汇流条焊接牢固，多余部分应剪切，互联条露出汇流条边缘不得大于 0.5mm； 9）条形码粘贴位置错误，或条形码粘贴出现皱褶、歪扭等现象，判定为不合格； 10）层叠件内不得有任何异物，严禁头发、蚊蝇、互联条和汇流条的剪切余料进入层 叠，否则判定为不合格； 11）层叠件内的电池片有位移现象，或玻璃、电池片、TPT 之间有歪斜现象判定为不 合格； 3.3.63.3.6 层压检验规定层压检验规定 层压成品检验的外观检验，层压件外观有下列情况之一者，判定为不合格： 1）开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面； 2）破碎的电池单体，或某个电池有明显的可见裂纹 3）气泡：直径 5mm 以下 2mm 以上气泡，不存在于电池片表面，一般要求不多余 一个；对于直径在 2mm 以下气泡，位于同一电池片上不多于一个，位于不同 一电池片上的数目不多于 3 个，不位于电池片上并且在不同的边缘处不连续分 布的不多于 5 个；其余情况则判定为不合格； 4）丧失机械完整性，导致装框或工作都受到影响； 5）电池片排列方阵与两侧玻璃边缘距离不相等，其差值2mm； 6）层压件内的电池片、EVA 和玻璃之间有明显的异物，电池片表面有明显的焊锡 等； 7）背面连续褶皱（紧靠在一起）超过 2 条，出现褶皱处超过一处，褶皱高度超过 0.5mm；单一褶皱高度超过 0.5mm，数量超过 3 条； 3.3.73.3.7 装框检验规定装框检验规定 a) 密封材料失效或铝合金边框嵌入的密封硅胶明显缺少，判定为不合格； 南通纺织职业技术学院 第 12 页 共 22 页 b) 粘接接线盒的密封硅胶明显缺少，可能引起接线盒漏水或者渗水，判定为不合格； c) 组件引线端与接头不完整或极性错误，判定为不合格； d) 接线盒与边框粘结处的距离少于 30mm，判定为不合格； e) 铝合金边框联接处有明显的错位，或接口处有明显的间隙，边框错位超过 0.8mm， 则判定为不合格； f)组件四角存在尖角、毛刺等现象，判定为不合格； g) 铝边框外表面划痕20mm，且超过 1 处，判定为不合格。 3.3.8 清洗的检验标准清洗的检验标准 （1）主件在擦拭之前应存放 4 小时以上 （2）擦拭主件时不应划伤 TPT，玻璃，边框 （3）擦拭后的主件整体外观干净明亮，玻璃上没有硅胶或其他 （4）TPT 表面无脏物，平整 4 4 太阳能电池组件的电性能检测太阳能电池组件的电性能检测 太阳能电池组件生产线的一个重要环节太阳能电池检测，是相当重要的，其检测 的项目有两种：一种是组件的外观检测；另一种就是组件的电性能测试，也称为组件的终测。 4.1 组件的外观检测组件的外观检测 4.1.14.1.1外观检验的流程外观检验的流程 将组件在层压冷却后放置在不低于 1000 lux的照度下，对每一个组件仔细检查下列情 况： 1）开裂、弯曲、不规整和损伤的外表面； 2）破碎的单体电池； 3）有裂纹的单体电池； 4）互联线或接头有毛病； 5）电池互相接触或与边框相接触； 6）密封材料失效； 7）在组件的边框和电池之间形成连续通道的气泡或脱层； 8）在塑料材料表面有沾污物； 9）引线端失效，带电部件外露； 南通纺织职业技术学院 第 13 页 共 22 页 10）可能影响组件性能的其他任何情况。 4.1.24.1.2 外观检验的标准外观检验的标准 层压后的组件不得出现下列缺陷： A） 破碎、开裂或表面划伤（包括：顶层、底层、边框和接线盒的外表面）； B）弯曲或不规整的外表面（包括：顶层、底层、边框和接线盒），导致组件的安装和/ 或工作都受到影响。 C）某个电池的一条裂纹，其延伸可能导致组件减少该电池片面积 10以上； D） 在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道； E）丧失机械完整性，导致组件的安装和/或工作都受到影响。 4.24.2 组件的电性能检测组件的电性能检测 组件的电性能检测主要测试组件的伏安特性曲线、短路电流 Isc、开路电压 Voc、最大功 率、填充因子、转换效率等。其中太阳能电池的伏安特性曲线是指受光照的太阳电池在一定 的辐照度和温度以及不同的外电路负载下，流入负载的电流 I 和电池端电压 V 的关系曲线； 短路电流 Isc 是指在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电器在端电压为零时的输出电流； 开路电压 Voc 时在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电器在空载（开路）情况下的端电压； 最大功率即太阳电池的伏安特性曲线上，电流电压乘积的最大值；填充因子是指太阳电池的 最大功率与开路电压和短路电流乘积之比， 通常用 FF 表示； 转换效率指受光照太阳电池的最 大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。 4.2.14.2.1 检测仪检测仪的的硬件组成硬件组成及性能指标及性能指标 检测仪（如图 4.1）分为 4 个功能部分：高压脉冲电源、模拟太阳光平行光源、电子负载 和工控计算机。其中高压脉冲电源为氙灯管提供脉冲能量，一般情况下充电电压为 550V，灯 管释放的光能经过铝箔、毛玻璃的漫反射处理后，基本上转化为 1000W的模拟太阳光， 即用于检测太阳能电池的大面积平行光源，电子负载主要由两个大功率功放器件组成，用于 将来自太阳能电池的电流电压信号稳定输出，工控计算机主要用于数据的处理。 检测仪的主要性能指标有： 1、最大可测太阳电池组件尺寸：1800mm1000mm 2、光源：脉冲氙灯，寿命：10 万次，光不均匀度3 3、测量范围：电压：0-50V，电流：0-10A（多档自动量程切换） 南通纺织职业技术学院 第 14 页 共 22 页 4、测试精度：电压：0.1，电流：0.1 5、重复精度：1 6、工作方式：单次闪光自动测 I-V 曲线 7、要求电源：220V、20A、50HZ 8、可测量参数：I-V 曲线，短路电流，开路电压，峰值功率，峰值功率点电压、电流， 定电压点电流，填充因子，转换效率，环境温度等。 4.2.24.2.2 检测仪器的检测仪器的工作原理工作原理 如图 4.2 所示连接标准标准太阳能组件，当高压脉冲电源产生的模拟平行光源照射到标 准组件时，通过可变电子负载和精密电阻的处理后将来自太阳能电池组件的电流电压信号稳 定输出，再将电流电压以及参考电池电压、温度模拟量输出到工控计算机的高速数据采集卡 上，数据采集卡将以每秒 1M 个样本的速率将模拟量转换为数字量，送给仪表显示，即得到 标准板的各项数据，通过标准板对光源进行校准后即可按图 4.2 所示检测待测组件的各项参 数。其中温度控制采用红外探头测温，能够实时监测组件的温度，使组件在测试时的温度保 持在 251。 图图 4. 1 检测仪检测仪的的硬件组成硬件组成 南通纺织职业技术学院 第 15 页 共 22 页 4.2.34.2.3 检测的作业流程检测的作业流程 1）首先用标准板检测模拟光源，设定测试参数 2）调整测试架的宽度，以适应层压件宽度；测试夹具为鳄鱼夹。 3）将待测层压件放置在测试仪支架上 4）连接组件接线盒的引出线正负极与测试仪的正负测试夹具 5）用扫描枪连续扫描层压件的序列号 2 次,开始测试 6）测试完毕合格的层压件，将引出线重新固定，并在组件背面敲合格印章,将层压件小 心从测试架上取下,按功率等级与颜色等级分开放置在相应周转托盘上 （中间用 EPE 缓冲片隔 开） 7）按组件背面图纸要求贴铭牌 8）在流程单上准确填写层压件实测功率等级,在已测组件流转单上填写层压件序列 号,每托盘对应一张单子 9）重复操作步骤 2 到步骤 8 测试下一块层压件 精 密 电 阻 标 准 电 池 测 量 仪 表 温 度 监 控 温 度 监 控 可 变 负 载 精 密 电 阻 测 量 仪 表 待 测 电 池 图图 4.2 检测仪的工作原理检测仪的工作原理 南通纺织职业技术学院 第 16 页 共 22 页 4.2.44.2.4 检验结果处理检验结果处理 1）正确记录相关参数；正确按功率分档 2）测试曲线是否正常（组件的 I-V 曲线如图 4.5） ，实测功率与额定功率误差在5%以 内 3）不良类型有曲线异常、功率偏低 4）如果组件的功率偏低，则先检查二极管是否损坏 4.2.54.2.5 检测的注意事项检测的注意事项 1）开机测试前应该用标准板重新校正修改测试参数 2）测量时应从测试组件引出导线测量，且电流电压的精度要达到0.5% 2）测试的环境温度应该保持在 251，组件的温度应保持在 1730 3）测试时人眼不可直视光源，以免高压脉冲光源伤害眼睛 图图 4.5 组件的组件的 I-VI-V 曲线曲线 南通纺织职业技术学院 第 17 页 共 22 页 5 5 太阳能电池系统中其他部件太阳能电池系统中其他部件 5.1 电池组电池组 一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池，其作用是在有 光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。太阳能电池发电 对所用蓄电池组的基本要求是：a）自放电率低；b）使用寿命长；c）深放电能力强；d） 充电效率高；e）少维护或免维护；f）工作温度范围宽；g）价格低廉。 5.2 太阳能控制器太阳能控制器 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电 保护的作用。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因 素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。而且在温 差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开 关都应当是控制器的可选项。 5.3 逆变器逆变器 逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源， 而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变 器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供 电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆 变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦 以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。 南通纺织职业技术学院 第 18 页 共 22 页 附录：组件电性能测试工艺卡片附录：组件电性能测试工艺卡片 组件电性能测试专业指导书组件电性能测试专业指导书 部部 门门 ORIGINATORORIGINATOR 编制编制 TECHTECH 技术技术 QCQC 品质品质MFGMFG 制造制造产品：组件产品：组件 签签 名名 工序名称：电性能测试工序名称：电性能测试 日日 期期 1.01.0 适用范围适用范围 1.1本作业指导书适用于电性能 测试工序的作业流程，相关操作方 法及注意事项 2.2.0 0仪器仪器/ /工具工具/ /材料材料 2.1所需原、辅材料：1.耐压测试 合格的组件 2.2设备、工装及工具：1.组件测 试仪；2.标准组件；3.合格印章；4 铭牌 3.03.0准备工作准备工作 3.1工作时必须穿工作衣，鞋;做 好工艺卫生，用抹布清洗工作台 3.2按太阳能模拟器操作规范 PI-M-0023 开启并设置好组件测试 仪;每班次开始生产测试 前必须用标准组件样品校准测试设 备,然后每工作 2 小时校准一次 3.3 测试环境要求： 3.3.1 被测试组件温度为 T=25 1，测试环境相对密封，不受太阳 光等光线的影响。 3.3.2 测试区没有较大的气流波动 3.3.3 环境湿度 30%75% 4.04.0作业流程作业流程 4.1 调整测试架的宽度，以适应层 压件宽度；测试夹具为鳄鱼夹。 4.2 将待测层压件堆放在测试仪一 端 4.3 如图 6 所示将待测层压件置于 测试区的固定位置 4.4 如图 7 连接层压件与测试仪的 正负测试夹具 4.5 用扫描枪连续扫描层压件的序 列号 2 次,开始测试 图 1 组件测试仪 放置组件支架 图 4 图 5 测试时必须将温度传感器放 置于组件上，T=251 合格印 铭牌 10020mm 南通纺织职业技术学院 第 19 页 共 22 页 电性能测试 部门部门ORIGINATORORIGINATOR 编制编制 TECHTECH 技技 术术 QCQC 品品 质质 MFGMFG 制制 造造 CUSTOMERCUSTOMER 客户：客户：AllAll CustomerCustomer 签名签名 WORKWORK STATIONSTATION 工序名称工序名称：电性能测电性能测 试试 日期日期PAGEPAGE 页页2 2OFOF2 2 4.6 测试完毕合格的层压件， 如图 8 将引 出线重新固定， 如图 4图 5 敲合格印章, 将层压件小心从测试架上取下,按功率 等级与颜色等级分开放置在相应周转托 盘上（中间用 EPE 缓冲片隔开） 4.7 按组件背面图纸要求贴铭牌 4.8 在流程单上准确填写层压件实测功 率等级,在已测组件流转单上填写层 压件序列号,每托盘对应一张单子 4.9 重复操作 4.14.8 测试下一块