太阳能电池板的设计原理.pdf

东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 太阳能电池板的设计原理及工艺过程保证太阳能电池板的设计原理及工艺过程保证 一一 太阳能电池板的光伏效应原理太阳能电池板的光伏效应原理 通过转换装置把太阳辐射能转换成电 能利用的属于太阳能光发电技术 光电转换 装置通常是利用半导体器件的光伏效应原 理进行光电转换的 因此又称太阳能光伏技 术太阳电池 它是利用半导体内部的光电效 应 当太阳光照射到一种称为 P N 结 的半导体上时 波长极短的光很容易被半导 体内部吸收 并去碰撞 硅原子中的 价电 子 使 价电子 获得能量变成自由电子而 逸出晶格 从而产生电子流动 二二 产品选用电池种类产品选用电池种类 目前通用的太阳能电池区分为三大种 类 1 单结晶矽 2 多结晶矽 3 非结晶矽 太阳能电池实用化的最重要的问题 就 是要开发出性能更高的晶片 实际上太阳能 电池成份中参与光电转换的 仅是半导体表 面上几微米的薄薄一层 目前科学家们已经 能成功的利用外延生长技术制成p n结合 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 单晶太阳能电池 与传统晶片材料中的 p n 结合相比 面积减少了很多倍 用此种 p n 结合制作积体电路时可大量减小寄生电容 与基片和布线间的电容 较利於高速化 可使 电池片与电池片之间的间隔减少 也利於高 密度化 电池片之间没有相互影响 更便於设 计和布置 所以我们选用单晶太阳能电池作 为此批组件生产的主要原材料 三三 太阳能电池板的设计太阳能电池板的设计 太阳能电池称晶片 把晶片 或依设计所 需要的电流进行晶片切割后 焊上箔条导线 再将许多焊好的晶片用箔条串联成一 组 EVA TPT与低铁质强化玻璃层层叠叠 一 同放入层压机的机台上做真空封装 制成产 品称之为模组或称太阳能板组件 组件设计按国际电工委员会 IEC 61215 1993 标准要求进行设计 采用 36 片 单晶硅太阳能电池进行串联以形成配置为 12V 的组件 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 电池板的结构电池板的结构 电原理图电原理图 出线示意图如下 根据接线盒上的正负标记 设计出线位置的正负极 一般是左正右 负 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 组件选材组件选材 1 电池片电池片 电池的减反射膜为增强 等离子化学气相沉积的氮化硅膜 呈深蓝 色 电池的平均转换效率在 14 5 以上 2 组件边框组件边框 按照 IEC61215 标准要 求设计边框截面及尺寸 保证设计及加工精 度符合要求 安装过程中要求满足 外框 平整挺直 对角线偏差在 2mm 内 组件 边框是由阳极氧化优质铝合金边框制成 其 表面氧化铝膜的厚度为 25 微米 边框的设边框的设计图纸计图纸 1196mm Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 535mm 外形图 A A 截面图 3 钢化玻璃钢化玻璃 组件的表面玻璃采用 低铁 含铁量低于 0 02 钢化玻璃 其厚 度为 3 2mm 其大部分光波段的透光率大于 92 封装材料封装材料 EVA 乙烯 醋酸乙烯 聚物 和绝缘性耐候性好的 TPT 复合氟塑 料膜 材料层压而成 4 接线盒接线盒 组件的接线盒是根据目 前国际市场太阳能发电的要求进行设计 和制造的 采用了优质 PP 材料作为接线 盒外壳和内绝缘材料 镀银铜质电极材 料作为接线柱 并配置两个旁路二极管 以减少热斑效应 接线盒具有很好的密 封和防水性能 接线盒的内部连接 接 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 线盒中汇流带两焊点的最小距离 10mm 接线盒内汇流带间的绝缘通过 硅橡胶 734 密封实现 连接的可靠性通 过模拟器的电性能测试检查 接线盒的外部连接 电缆由 PIN 头插接 件与接线盒内接线端子连接 正 负极性标识 通过线缆上红色套管 标明正极 绿色套管标明负极 线缆正 负 极接头形状不同 1 接线盒中接线端子有正 负极标志 资资格测试参数格测试参数 温度循环测试 40 C to 85 C 湿热测试 85 的相对湿度 正 背面静态负重测试 例如 风 2 400 帕 50psf Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 正 面 负 重 测 试 例 如 雪 5 400 帕 113psf 冰雹冲击测试 25毫米 1 inch at 23m s 52mph 性能参数性能参数 峰值功率 Pmax 保证最小功率 最大工作电压 Vmp 最大工作电流 Imp 短路电流 Isc 开路电压 Voc 短路电流温度系数 0 065 0 015 C 开路电压温度系数 80 10 mV C 最大功率温度系数 0 5 0 05 C 正常工作电池温度 空气 20 C 阳光 0 8kW m 2 风速 1m s 47 2 C 最大串保险丝系数 15A S 20A J 最大系统电压 600V US NEC rating 1 组件质保 20 年内 保证产品输出功率 达到 80 12 年内 保证产品输出功率达到 90 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 2 此数据代表产品系列典型值 3 在产品的稳定期内 组件功率会有 3 典型 Pmax 值的降低 6 组件功率保证 标准测试方法 在经过校准的太阳模拟 器上测量太阳电池组件的电性能 在室内温 度 25 C 下 在确定测试位置 前后 左右偏差小于 5 测绘出组件的电压 电流 特性曲线 记录太阳电池组件表面温度 然 后按照给定的温度系数将测得的数据修正 见温度校正 到标准测试条件 STC 修 正以后 在 STC 条件及额定电压下的输出功 率 即为该组件的额定功率 组件测试采用 北京生产的太阳模拟器 测试仪采用标准件 组件进行定期校准 标准组件 按照 GB T9535 1998 eqv IEC61215 标准测试的组件做标准板 组件 每 2 3 小时定期交叉核查 标准组件与测试组件 即用标准组件设 定辐照度后 去测量的组件 的光谱响应失 配引起的误差小于 1 标准组件和测试组件的几何尺寸 机械 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 结构和电路足够一致 电池选用同厂家 同 规格型号 并且在相同位置测试 以便减少 由于模拟器的不均匀 内反射或温度分布造 成的差异 在所涉及的辐照度范围内 标准组件的短路 应随辐照度呈线性变化 组件的规格 生产过程中的工艺保证生产过程中的工艺保证 1 在每批合同开始时 对照合同要求编制 生产指令单 说明生产组件规格型号 使用原材料规格型号 生产过程中对产品质 量影响较大的主要设备使用的工艺参数 2 生产过程中 要求工艺参数设置在规定 范围内进行调整 严格按照工艺规程进行操 作 禁止私自改变工艺规程 操作人员严格 按照工序进行自检和互检 出现不合格品及 时进行隔离标记 对于 a 上班后生产的第一件产品 b 调整设备工艺后加工出来的第一件产 品 c 调整工艺参数 夹具后的第一件产品 d 更换主要原材料后的第一件产品 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 e 生产现场的环境发生重大调整后的第一 件产品 均进行全面检测后才开始正式 生产 3 设备操作由专门人员进行 其余人员无 权操作设备 设备运行参数经工艺工程师允 许方能更改 更改情况必须记录 4 生产工艺参数及控制分别由下列三种资 料表示 条形码条形码的阿拉伯数字的第一 个数字 代表了三种不同规格的铝边框 的厚度 每种厚度别为 每种厚度的 铝边框分别涵盖了不同功率组件 三个系列的产品分别使用不同的工艺 生产指令单生产指令单具体规定了 生产工艺的各种参数 生产流程单生产流程单是每个工位 对生产工艺具体操作的确认 可追溯到具体 操作人 单片焊接及串焊工序 a 焊接强度检测 将电池片焊接后 每天 焊接的情况进行检测 使用物理的方法将焊 带与电池片的连接进行测试 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 b 焊接外观检查 焊带均匀焊在主栅线内 c 单体电池外观 单体电池完整 无碎裂 及缺角 排版工序 检查电池串焊接情况后将电池串轻 轻翻转 电池背面向上 在工作台上放置干净的钢化玻璃 铺 上 EVA 将拼接模板放置在两端 确保模板边 缘与钢化玻璃边缘对齐 将电池串按极性摆放在有拼接模板 的 EVA 上 按照拼接模板进行汇流带的焊接并 检查汇流带焊接情况 将条形码粘贴在汇流带引出端 组件 正上面看 左上角位置 再覆盖一层 EVA TPT 沿汇流带引 出线位置剪开 EVA 将汇流带穿过 EVA 从 TPT 切割口引出 中测台 这是利用光学的原理将已经叠 放的组件进行电压和电流的测试 检查最大 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 工作电压对应的电流测量值与计算值的符 合性 并人工肉眼观察叠放组件的质量 层压工序 检查电池串间距 电池裂片 汇流带移位及组件内是否有气泡出现 层压机的技术规格 真空压力 0 5Kpa 温度 138 温度均匀性 5 层压时间 抽真空 5 分 层压 14 分 30 秒 交联度 80 以上 层压参数表 设定值138 层压温 度范围 5 设定值4min50sec销钉上 顶时间范围 30sec 设定值5min抽真空 时间范围 30sec 设定值10min30sec层压时 间范围 30sec 设定值0 5KPa上仓真 空度范围 10KPa 下仓真 设定值100KPa Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 空度范围 10KPa 层压机换油时间 按层压次数 层压组件 数 结合观察油面或油面混浊度 因泵油混浊 度与残杂量有关 抽真空时会将 EVA 气体抽出 造成泵油混浊 对不同批次 EVA 有一定的差异 根据实际情况略微调整 稳定的工作环境 电路 电压稳定 气路 气压稳定 真空泵稳定 保证开合 盖稳定 水洗布的清洁度 保证设备的清浩度 使 气路畅通 销钉 保证温度的均匀度 车间环境 清洁度 温湿差在控制范围内 通过设备的稳定来保证工艺的稳定 设备 层压机 真空泵型 号 SV 3002X 15 真空泵油555SV 6 换油周期 200 小 时 200 小时 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 的稳定通过定期保养来实现 层压温度对组件产品的质量起至关重要 的作用 对设备的监控主要针对层压机温度的均 匀性 层压机台面是由油温加热来保持 通过 设备内置的油路来控制温度 保证其均匀性 在 基准温度下高于或低于 10 度时 机器自动报警 层压机真空度即密封性能的检查 通过对 设备的压力表的监测保证真空度符合要求 上真 空室 20 秒内真空度达到 100KPa 操作员工按时 观测真空表的指针 出现异常及时查找原因 装框工序 边框平整 挺直 对角线尺 寸在误差范围内 装接线盒工序 a 硅胶 均匀在接线盒四周溢出 并将 汇流带在TPT的引出口完全密封 b 汇流条 极性正确 插入接线盒紧固 c 二极管 极性连接正确 元件无异常 d 封圈 均匀 完好 e 固线螺帽 引出线紧固 太阳模拟器 太阳模拟器进行产品的电 性能测试时符合标准测试条件 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 高压测试仪 3000V 高电压测试组件的 漏电流 终测 检测组件的铝边框 电池串位移 异物 安装孔距 裂片 以及一系列外观有 无缺陷 为保证生产的环境为保证生产的环境及原材料能够及原材料能够满足太阳满足太阳 电池的工艺要求电池的工艺要求 我们采取如下的措施我们采取如下的措施 一一 原材料原材料 1 玻璃玻璃 是采用液压车将玻璃成箱的运到 工位上 使用一张取一张 每一张玻璃之间 都有一张隔离纸 这样对保护玻璃能起到一 定的作用 2 EVA 对每次使用EVA的生产日期都作 了仔细的检查 做到超出时间的EVA绝不使 用 并采取每箱EVA在线上停留的时间不超 过12小时 从裁减EVA的工序地点到排版工 序使用地点采取周转车的行驶运输 减少了 人为对材料的损害 3 电电池片池片 打开包装的电池片都必须在4 小时之内使用完毕 对使用不完的电池片 及时的退库进行常温存储 电池分选后发 放给下道生产员工 单片焊接 串焊完成 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 后用托盘将其放置于物料摆放架上 组件 拼接时用托盘将电池串放置在拼接工作 台上 4 电池串翻转过程中 必须用两块PCB板 将电池串夹住进行翻转 翻转过程一定要 将手放在PCB板的侧边 防止电池串从 PCB板中滑落 5 在电池串移动过程中 电池串必须放在 PCB板上进行移动 严禁用手直接提拉电 池串的两端移动 6 每次移动只允许移动一串电池串 将电 池串移动到指定位置后 用手轻轻地将电 池串拨落到EVA上 在拨落过程中 注意 保持电池串平行滑落 不要使电池串弯 曲 7 注意注意 有无焊渣存在 如有应及时清除 如电池串在EVA上的位置不符合要求 可 以用手轻轻的提起电池串进行少量的调 整 调整方法 用手捏住两端电池片的中 部将串轻轻抬起 不能直接提拉焊带 两 端提起的高度应距离玻璃10cm 15cm 电 操作过程必须戴手套 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 8 在调整过程中 一定要将电池串完全抬 起再进行调整 严禁在EVA上直接摩擦滑 动 9 人工将拼接完成的组件放进层压机 层 压后的组件取出 人工搬运出层压机修 边 装框 装接线盒等工序 10 人工完成清洁及装箱过程的运输 在每 一批合同开始前8 10小时用此批合同的 原材料制作一块组件 取样测试交联度 11 成品 半成品组件一定要四边对齐摆 放 确保玻璃和铝边框的各点受力均匀 成品组件堆放不得超过30件 堆放高度在 无托情况下控制在1 5米以下 有托情况下 控制在1 7米以下 半成品组件的堆放不得 超过40件 二二 保持保持生产环境生产环境清洁的措施清洁的措施 生产线生产线 1 公司为了保障生产区域的环境洁净度 对整个生产线的地面都作了 环氧自流 坪 保护 Zeon PDF Driver Trial tw DocuCom PDF Trial 东营光伏太阳能东营光伏太阳能有限公司有限公司 2 安装了柜式空调对室内的温度进行了常 温控制 这样杜绝了因地面 开门 开 窗对室内可能产生的灰尘有了很好的控 制 3 激光划片机和单片测试仪和流水线隔 开 室内也安装了空调对室内温度进行 了很好的控制 4 生产线是采用半自动化流水线 减少了 大量人工运输的危险性 5 工人的操作是在一定条件下进行的 进 入生产区域必须穿棉织工作服 操作接 触电池片和玻璃及 EVA TPT 焊带时必须 戴手套 以保证电池组件的封装质量 减少人为对组件可能造成的损害 三三 设备及辅助工具保