光伏基础知识介绍

光伏基基础知知识介介绍CompanyLogo主要内内容1.光伏产品的应用

2.光伏产业链介绍-硅片3.光伏产业链介绍-电池4.光伏产业链介绍-组件5.光伏产业链介绍-系统光生伏特效应应示意图光伏发电的应应用1839年，法国Becqueral（贝克勒尔））第一次发现现，在光照条条件下，某些些系统的两端端具有电压，，用导线将两两端连接起来来后，有电流流输出，这就就是光生伏特特效应（photovoltaics，简称PV）。1954年,贝尔实验室Chapin等人开发出效效率为6％的单晶硅硅太阳电池池，现代硅硅太阳电池池时代从此此开始。光伏发电的的应用天宫一号与与神九对接接大众汽车太太阳能天窗窗光伏发电的的应用太阳能飞行行器太阳能汽车车光伏发电的的应用小型光伏系系统大型光伏系系统光伏发电的的应用通过光伏供供电的通讯讯基站太阳能电池池充电器光伏产业链链介绍光伏产业链链介绍（一）硅片片光伏产业链链介绍太阳能级多晶硅（6N）单晶硅碇多晶硅碇类单晶硅碇单晶硅片多晶硅片类单晶硅片单晶125/156多晶电池片类单晶电池片光伏产业链链介绍多晶硅碇单晶硅棒光伏产业链链介绍单晶硅片多晶硅片光伏产业链链介绍破锭光伏产业链链介绍切片光伏产业链链介绍1、型号（P型和N型，P型多晶硅是是掺B，N型多晶硅是是掺P）2、电阻率3、少数载流流子寿命4、硅片边长长5、对角线长长度6、倒角7、厚度8、总厚度变变化硅片性能参参数光伏产业链链介绍总体来说，，单晶和多多晶硅锭的的生长方法法各有所长长，单晶的的转换效率率高，但产产能低、能能耗大；多多晶的转换换效率相对对较低，但但能耗低、、产能大，，适合于规规模化生产产。单多晶硅片片比较光伏产业链链介绍（二）电池池片光伏产业链链介绍单晶硅太阳阳电池多晶硅太阳阳电池多晶硅太阳阳电池与单单晶硅太阳阳电池的最最大差别在在于硅片，，多晶硅片片是许多硅硅晶粒的集集合体光伏产业链链介绍正面和背面面的金属电电极用来收收集光激发发的自由电电子和空穴穴，对外输输出电流；；减反射薄膜膜的作用是是减小入射射太阳光的的反射率；；pn结的作用是是将光激发发的自由电子输输送给n型硅，将自自由空穴输输送给p型硅。晶体硅太阳阳电池结构构光伏产业链链介绍掺磷原子（（P）掺硼原子（（B）P杂质原子最最外层的电电子数比硅硅原子多一一个。P杂质原子子多多余余的的电电子子很很容容易易挣挣脱脱原原子子核核的的束束缚缚，，成成为为自自由由移动动的的电电子子。。掺掺P杂质质的的Si半导导体体主主要要依依靠靠电电子子导导电电，，称为为n型Si，P杂质质称称为为施施主主杂杂质质。B杂质质原原子子最最外外层层的的电电子子数数比比硅硅原原子子少少一一个个，，相相当当于于B杂质质原原子子最最外外层层多多了了一一个个空空穴穴。。在在常常温温条条件件下下，，B杂质质原原子子多多余余的的空空穴穴很很容容易易挣挣脱脱原原子子核核的的束束缚缚。。掺掺B杂质质的的Si半导导体体主主要要依依靠靠空空穴穴导导电电，，称称为为p型Si，B杂质称称为为受受主主杂杂质质。。单晶晶硅硅的的晶晶体体结结构构。。单单晶晶硅硅体体内的的每每个个硅硅原原子子（（Si）最最近近邻邻有四四个个Si原子子。。未未掺掺杂杂的的硅硅称称为本本征征硅硅。。PN结光伏伏产产业业链链介介绍绍PN结Si原子P杂质B杂质电子空穴内建电场n型硅硅中中有有数数量量较较多多的的电电子子，，p型硅硅中中有有数数量量较较多多的的空空穴穴。。当当n型硅硅和和p型硅硅结结合合在在一一起起后后，，n型硅硅中中有有部部分分电电子子往往p型硅硅中中扩扩散散，，p型硅硅中中有有部部分分空空穴穴往往n型硅硅中中扩扩散散，，使使得得n型硅硅在在交交界界处处附附近近留留下下带带正正电电的的离离子子实实，，p型硅硅在在交交界界处处附附近近留留下下带带负负电电的的离离子子实实。。这这两两种种离离子子实实在在交交界界处处附附近近的的区区域域内内产产生生电电场场，，称称为为内内建建电电场场，，电电场场方方向向由由n型硅硅指指向向p型硅硅。。n型硅硅和和p型硅硅交交界界处处附附近近的的区区域域称称为为pn结。光伏产产业链链介绍绍光生伏伏特效效应光伏产产业链链介绍绍在太阳阳光的的照射射下，，硅片片中激激发出出自由由电子子和自自由空空穴。。自由由电子子和空空穴扩扩散到到p-n结附近近，受受到内内建电电场的的作用用，电电子往往n型硅中中漂移移，空空穴往往p型硅中中漂移移。电子带带负电电，空空穴带带正电电。漂漂移到到n型硅中中电子子使n型硅带带多余余的负负电荷荷，对对外表表现出出负电电性；；漂移移到p型硅中中的空空穴使使p型硅带带多余余的正正电荷荷，对对外表表现出出正电电性。。n型硅和和p型硅之之间对对外具具有一一定的的电势势差，，称为为光生生电压压或者者光生生电动动势。光生伏伏特效效应光伏产产业链链介绍绍光伏发发电原原理当太阳阳光照照射到到太阳阳电池池表面面时，，由于于光生生伏特特效应应，太太阳电电池的的正面面电极极和背背面电电极之之间产产生光光生电电压，，用金金属导导线接接上电电灯、、电器器等负负载，，可为为这些些负载载提供供电流流。光伏产产业链链介绍绍太阳能能电池池制造造流程程光伏产产业链链介绍绍I-V曲线将太阳阳电池池接上上负载载。在在光照照条件件下，，改变变负载载的电电阻，，太阳阳电池池的输输出电电压V、输出出电流流I和输出出功率率P将随之之变化化。记记录下下V、I、P的变化化情况况，并并将数数据绘绘成曲曲线，，将得得到上上图的的曲线线，称称为太太阳电电池的的电流流－电电压特特性。。光伏产产业链链介绍绍电池电电性能能参数数短路电电流Isc：负载载的电电阻为为零时时，太太阳电电池的的输出出电流流；开路电电压Voc：负载载的电电阻无无穷大大时，，太阳阳电池池的输输出电电压；；最大功功率点点Pm：太阳阳电池池的最最大输输出功功率；；最大功功率点点电流流Im：输出出功率率最大大时，，太阳阳电池池的输输出电电流；；最大功功率点点电压压Vm：输出出功率率最大大时，，太阳阳电池池的输输出电电压；；转换效效率η：太阳阳电池池的最最大输输出功功率Pm与入射射光功功率的的比值值，是是衡量量太阳阳电池池性能能的最最重要要参数数；填充因因子FF：太阳阳电池池的最最大输输出功功率Pm与短路路电流流Isc、开路电电压Voc乘积的的比值值；串联电阻Rs：主要是太阳阳电池的体体电阻、表表面电阻、、电极导体体电阻、电电极与硅表表面的接触触电阻组成成。并联电阻Rsh：为旁漏电电阻，它是是由硅片的的边缘不清清洁或硅片片表面缺陷陷引起。光伏产业链链介绍各种太阳能能电池比较较具体分类转换效率%优点缺点产业化阶段单晶硅17-20技术工艺最为成熟，市场主导产品，转换效率高，性能稳定原料成本高，目前受上游晶体硅供应瓶颈所困大规模商业化生产多晶硅15-18多晶硅成本比单晶硅低转化率相对较低；原料成本仍相对较高大规模商业化生产多晶硅薄膜10-12可在多种廉价衬底材料上制备，成本低于晶体硅电池转化率相对较低中小规模商业化生产非晶硅薄膜6-10对太阳光的吸收系数高，因此材料需求量少，可沉积在各种廉价衬底材料上，生产成本低，单片电池面积大，适宜于大规模生产禁带宽度较大，对太阳光辐射的长波区域不敏感，致使转换效率难以提高；有光致衰退现象中小规模商业化生产光伏产业链链介绍各种太阳能能电池比较较铜铟硒类－直接带隙材料，带隙宽度小，具有大范围太阳光谱响应特性，性能稳定铟硒都是稀有金属，大规模生产的原料来源有问题实验室－中试阶段碲化镉10-14光谱响应特性好，弱光和高温条件下性能相对较好，耐辐射镉及其化合物有毒，污染环境规模商业化生产（Firstsolar）砷化镓－光吸收率极高，转换效率高，性能稳定生产成本高，现用于太空领域，未来有希望应用于聚热式太阳能发电系统太空和聚光太阳能发电燃料敏化TiO2纳米薄膜－理论转换效率高，透明性好，工艺简单，生产成本低使用液体电解质，使用不便，且对环境有潜在影响实验室阶段光伏产业链链介绍（三）组件件光伏产业链链介绍组件设计分分三步走：：确定需求（（单晶/多晶、常规规/双玻、电压压及功率、、有框/无框等等））。根据需求设设计组件图图纸（根据据组件电流流电压要求求确定是否否切片、串串并联数量量，确定外外形尺寸等等）。选择合适的的材料进行行封装并评评估其性能能（电性能能、可靠性性等）。组件设计光伏产业链链介绍组件设计常规单片电电池的性能能参数：一般组件采采用串联设设计，串联联的数量决决定了组件件的输出电电压；组件的功率率=单片电池功功率*电池池片数量*CTM值电池片类型开压/V工作电压/V功率/W单晶125小圆角0.60.52.5-2.8单晶1560.60.54.3-4.6多晶1560.60.53.9-4.3光伏产业链链介绍组件设计例1：某客户想想用125单晶电池片片制备一种种组件，要要求其工作作电压为12V，功率60W，请问该组组件如何设设计？解答：因为为其工作电电压为12V，得知单串串电池的数数量为24片；设计组组件CTM为98%，可知单片片电池功率率为60÷0.98÷24=2.55W。某些特殊情情况下，组组件内部也也会同时有有串并联的的结构：电池串联，，电流不增增加，电压压叠加；电池并联，，电压不增增加，电流流叠加。光伏产业链链介绍组件设计某型组件设设计图纸光伏产业链链介绍组件设计物料选择背板：很大大程度上决决定了组件件的使用寿寿命；我司司组件背板板选材极为为慎重，这这也是我们们公司产品品的一大亮亮点。接线盒：接接线盒是故故障率较高高的部件之之一，主要要是二极管管发热导致致接线盒热热熔甚至烧烧毁。EVA：容易黄变变，粘结性性能下降后后会出现脱脱层。边框：决定定了组件机机械载荷能能力，也是是组件各部部件（电池池片除外））中目前成成本最高的的零部件。。涂锡带：：涂锡带带越厚，，组件串串阻越小小，组件件功率约约高，但但同时也也会导致致生产过过程中较较高的破破片率。。硅胶：：硅胶胶主要要起密密封防防水用用，我我司组组件硅硅胶型型号稳稳定，，质量量可靠靠。玻璃：：南玻玻太阳阳能玻玻璃国国内领领先。。光伏产产业链链介绍绍组件封封装光伏产产业链链介绍绍组件封封装-目的为何需需要将将电池池封装装成组组件？？防止太太阳能能电池池破损损；防止太太阳能能电池池被腐腐蚀失失效；；满足负负载要要求，，串联联或并并联成成一个个能够够独立立作为为电源源使用用的最最小单单元。。光伏产产业链链介绍绍组件封封装-目的晶体硅硅呈脆脆性硅太阳阳电池池面积积大硅太阳阳电池池厚度度小太阳电电池极极易破碎！！！！！光伏产产业链链介绍绍组件封封装-目的太阳电电池长长期暴暴露在在空气气中会会出现现效率率的衰衰减太阳电电池对对紫外外线的的抵抗抗能力力较差差太阳电电池不不能抵抵御冰冰雹等等外力力引起起的过过度机机械应应力所所造成成的破破坏太阳电电池表表面的的金属属化层层容易易受到到腐蚀蚀太阳电电池表表面堆堆积灰灰尘后后难以以清除除光伏产产业链链介绍绍组件封封装-目的电池单单片功功率一一般为为2-4W，电压压仅为为0.5V，难以以满足足常规规用电电需求求，需需要将将其串串联或或者并并联以以达到到负载载的电电压及及功率率要求求。光伏产产业链链介绍绍组件封封装-历史第一代代室温温硫化化硅橡橡胶封封装第二代代聚乙乙烯醇醇缩丁丁醛（（PVB）封装装第三代代乙烯烯-醋酸乙乙烯共共聚物物（EVA）封装装组件封封装历历史光伏产产业链链介绍绍组件封封装-示意图图光伏产产业链链介绍绍组件封封装-示意图图光伏产产业链链介绍绍组件封封装-焊接将单个个电池池片组组成电电池串串的过过程焊接保保证电电池的的电性性能的的稳定定焊接过过程是是重要要的一一个工工艺过过程焊接光伏产产业链链介绍绍组件封封装-焊接焊接温温度在在250℃~370℃℃之间，，其中中机焊焊温度度较低低，手手工焊焊温度度高。。焊点要要求平平滑、、无毛毛刺。。焊接牢牢固、、可靠靠、无无漏焊焊、虚虚焊现现象。。焊带带要要求求和和电电池池表表面面栅栅极极重重合合。。光伏伏产产业业链链介介绍绍组件件封封装装-焊接接手工工焊焊接接：：适适用用性性好好，，适适合合各各种种类类型型组组件件，，焊焊接接质质量量不不确确定定性性大大。。机器器焊焊接接：：适适合合常常规规组组件件，，批批量量稳稳定定化化生生产产；；焊焊接接质质量量稳稳定定。。目目前前我我司司全全部部采采用用机机器器焊焊接接。。光伏伏产产业业链链介介绍绍组件件封封装装-焊接接将电电池池串串用用汇汇流流条条连连接接起起来来以以便便于于将将来来进进行行层层叠叠的的过过程程互连连条条焊焊接接的的质质量量直直接接影影响响到到组组件件电电性性能能的的输输出出，，其其外外观观要要求求也也较较高高光伏伏产产业业链链介介绍绍组件件封封装装-层叠叠层叠叠的的过过程程是是将将电电池池组组和和钢钢化化玻玻璃璃、、EVA、TPT叠在在一一起起的的过过程程层叠叠过过程程将将直直接接影影响响组组件件的的外外观观质质量量，，层层叠叠后后要要做做细细致致的的检检查查光伏伏产产业业链链介介绍绍组件件封封装装-层压压层压压的的过过程程是是将将层层叠叠件件通通过过在在145℃℃的温温度度下下将将EVA熔融后后固化化的过过程层压过过程是是组件件生产产过程程中的的特殊殊工艺艺过程程，它它对组组件产产品的的质量量起关关键性性的影影响层压光伏产产业链链介绍绍组件封封装-装配边框装配接线盒装配装框及及装接接线盒盒是将将固化化层压压件变变成便便于电电性能能输出出和便便于安安装的的组件件的过过程该过程程用于于提高高组件件的机机械性性能和和用于于保证证组件件的电电性能能输出出光伏产产业链链介绍绍组件测测试-EL隐裂明暗不不均光伏产产业链链介绍绍组件测测试-电性能能测试试太阳能能电池池组件件把接接收的的光能能转换换成电电能，，其输输出电电流-电压的的特性性如下下图。。这个个曲线线也称称I-V曲线。。最大输输出功功率（（Pm）=最大输输出工工作电电压（（Vpm）×最大输输出工工作电电流（（Ipm）开路电电压（（Voc）：正负极极间为开路路状态时的的电压短路电流（（Isc）：正负极极间为短路路状态时的的电流最大输出工工作电压（（Vpm）：输出功功率最大时时的工作电电压最大输出工工作电流（（Ipm）：输出最最大功率时时的工作电电流填充因子（（FF）=Pm/（Voc·Isc）FF越接近1，太阳能电电池的质量量就越好组件转换效效率=Pm/（1000××S）×100%，S为组件面积积光伏产业链链介绍组件测试-PID一些电站实实际应用表表明，光伏伏发电系统统的系统电电压似乎存存在对晶体体硅电池组组件有持续续的“电位位诱发衰减减”效应，，它的直接接后果是电电站实际发发电量下降降，严重的的时候它可可以引起一一块组件功功率衰减50%以上，从而而影响整个个电站的功功率输出，，严重损害害投资者的的收益，最最终会导致致组件厂遭遭遇投诉甚甚至是退货货、赔偿。。光伏产业链链介绍碳足迹：我我司多晶60片已取得碳碳足迹认证证；氨水测试：：我司单晶晶156级多晶156各板型已通通过耐氨水水测试；PID：2个月左右取取得相关认认证；8000Pa机械载荷测测试：目前前边框改型型试验中，，初步反馈馈结果良好好；组件测试-进程光伏产业链链介绍由于太阳能能电池组件件的输出功功率取决于于太阳辐照照度、太阳阳能光谱的的分布和太太阳能电池池的温度，，因此太阳阳能电池组组件的测量量在标准条条件下（STC）进行，测测量条件被被欧洲委员员会定义为为101号标准，其其条件是：：太阳能电电池组件表表面温度25℃，光谱分布布AM1.5，辐照度1000W/m2AM（airmass）当天空晴朗朗，太阳在在头顶直射射且阳光在在大气中经经过的光程程最短时，，到达地球球表面的太太阳辐射最最强，如图图所示，这这个光程可可用1/cosθz近似，是太太阳光与本本地垂线的的夹角。这这个光程被被定义为太太阳辐射到到达地球表表面必须经经过的大气气光学质量量AMAM=1/cosθθ当θ=0时，大气光光学质量等等于1或称AM1当θ=60时，则大气气光学质量量等于2或称AM2AM1.5相当于太阳阳光和垂线线方向成48.2，为光伏业业界的标准准。STC-标准测试条条件光伏产业链链介绍NOCT（NormalOperatingCellTemperature）额定电池工工作温度））：当组件件电池处于于开路状态态，并在一一下具有代代表性情况况时所达到到的温度电池表面光光强强度=800W/m2空气温度=20℃风速=1m/s支架结构=后背面打开NOCT-额定工作温度度光伏产业链介介绍温度：太阳能能电池的工作作温度由环境境温度、封装装电池的组件件特性、照射射在组件上的的日光强度以以及其他一些些变量，如风风速等因素决决定。如果太阳能组组件表面温度度升高，则输输出功