太阳电池5电池组件加工

1、太阳电池为什么要封装？太阳电池为什么要封装？ l 由于太阳电池本身易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气中，由于太阳电池本身易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气中， 光电转化效率会由于潮湿、灰尘、酸雨等的影响而下降，以光电转化效率会由于潮湿、灰尘、酸雨等的影响而下降，以 至损坏失效。因此，太阳电池一般都必须通过胶封、层压等至损坏失效。因此，太阳电池一般都必须通过胶封、层压等 方式封装成平板式构造再投入使用。方式封装成平板式构造再投入使用。 l 其中以真空层压封装的方法用得最为普遍其中以真空层压封装的方法用得最为普遍, ,即将太阳电池片的即将太阳电池片的 正面和背面各用一层透明、耐老化、粘结性好的热熔

2、性正面和背面各用一层透明、耐老化、粘结性好的热熔性EVAEVA （乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物胶膜）包封，采用透过率高、（乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物胶膜）包封，采用透过率高、 耐冲击的钢化低铁玻璃做上盖板，用耐湿抗酸的耐冲击的钢化低铁玻璃做上盖板，用耐湿抗酸的TedlarTedlar复合复合 薄膜（聚氟乙烯复合膜）或玻璃等其它材料做背板，通过真薄膜（聚氟乙烯复合膜）或玻璃等其它材料做背板，通过真 空层压工艺使空层压工艺使EVAEVA胶膜将电池片、正面盖板和背板粘合为一个胶膜将电池片、正面盖板和背板粘合为一个 整体，从而构成一个实用的太阳电池发电器件，一般称为太整体，从而构成一个实用的太阳电池发电器件

3、，一般称为太 阳电池组件，俗称太阳电池板。阳电池组件，俗称太阳电池板。 l 这儿主要介绍太阳电池组件的类型、封装材料、设备以及封这儿主要介绍太阳电池组件的类型、封装材料、设备以及封 装工艺。装工艺。 太阳电池组件类型太阳电池组件类型 l 太阳电池组件种类繁多，根据太阳电池片的类型可分为：单太阳电池组件种类繁多，根据太阳电池片的类型可分为：单 晶硅组件、多晶硅组件、砷化镓组件、非晶硅薄膜电池组件晶硅组件、多晶硅组件、砷化镓组件、非晶硅薄膜电池组件 等等，其中晶体硅（包括单晶硅与多晶硅）电池组件约占市等等，其中晶体硅（包括单晶硅与多晶硅）电池组件约占市 场的场的9090以上。以上。 l 封装材料与

4、工艺也不尽相同，主要分为：环氧树脂胶封、层封装材料与工艺也不尽相同，主要分为：环氧树脂胶封、层 压封装、硅胶封装等。压封装、硅胶封装等。 l 目前用得最多的是真空层压封装方式，因为这种封装方式适目前用得最多的是真空层压封装方式，因为这种封装方式适 宜于大面积电池片的工业化封装。宜于大面积电池片的工业化封装。 l 同类太阳电池组件根据峰值功率、额定电压又可以分为不同同类太阳电池组件根据峰值功率、额定电压又可以分为不同 型号。型号。 l 单个组件的功率从几分之一瓦到几百瓦，电压从零点几伏到单个组件的功率从几分之一瓦到几百瓦，电压从零点几伏到 几十伏甚至几百伏不等。使用较多的是几十伏甚至几百伏不等。

5、使用较多的是9 9串串4 4列或列或1212串串3 3列共列共3636 片串连，额定电压为片串连，额定电压为12V12V的组件。随着并网发电所需要的大功的组件。随着并网发电所需要的大功 率、大面积太阳电池发展，率、大面积太阳电池发展，24V24V太阳电池组件的用量也在逐步太阳电池组件的用量也在逐步 增加。增加。 l 下几个图是用不同的封装材料和工艺制备的太阳电池组件。下几个图是用不同的封装材料和工艺制备的太阳电池组件。 图图3 31 1所示的单晶硅太阳电池组件是采用美国所示的单晶硅太阳电池组件是采用美国APAP公司的单晶公司的单晶 硅电池硅电池3636片串连，经层压封装而成的。其峰值功率片串连

6、，经层压封装而成的。其峰值功率75Wp75Wp，组，组 件上盖板材料为低铁钢化玻璃，周边采用铝合金边框固定，件上盖板材料为低铁钢化玻璃，周边采用铝合金边框固定， 这种组件的寿命长（约这种组件的寿命长（约2525年），一般用于各类光伏电站。与年），一般用于各类光伏电站。与 单晶硅组件相比，多晶硅组件在外观上有点差别，表现为电单晶硅组件相比，多晶硅组件在外观上有点差别，表现为电 池表面颜色不一致。池表面颜色不一致。 l 图图3 32 2环氧树脂胶封的多晶硅太阳电池组件所示。该组件由环氧树脂胶封的多晶硅太阳电池组件所示。该组件由8 8 小片多晶硅电池串连而成，峰值功率约小片多晶硅电池串连而成，峰值功

7、率约0.35Wp0.35Wp，主要用于太，主要用于太 阳能草坪灯、礼品玩具等小型太阳电池组件。非晶硅沉积温阳能草坪灯、礼品玩具等小型太阳电池组件。非晶硅沉积温 度较低，可以沉积在柔性衬底上制成可弯曲的电池组件，如度较低，可以沉积在柔性衬底上制成可弯曲的电池组件，如 图图3 33 3所示。这种组件的弱光效应性能好，但效率相对较低，所示。这种组件的弱光效应性能好，但效率相对较低， 且衰减快，适合于室内或便携式光伏系统。且衰减快，适合于室内或便携式光伏系统。 l 随着国内外光伏建筑一体化的推广，各组件封装厂商纷纷推出随着国内外光伏建筑一体化的推广，各组件封装厂商纷纷推出 双面玻璃太阳电池组件。与普通

8、组件结构相比，双面玻璃组件双面玻璃太阳电池组件。与普通组件结构相比，双面玻璃组件 利用玻璃代替利用玻璃代替TPETPE（或（或TPTTPT）作为组件背板材料，其结构如图）作为组件背板材料，其结构如图3 3 4 4所示。所示。 l 由于这种组件有美观、透光的优点，在光伏建筑上应用非常广由于这种组件有美观、透光的优点，在光伏建筑上应用非常广 泛，如：太阳能智能窗，太阳能凉亭和光伏建筑顶棚、光伏玻泛，如：太阳能智能窗，太阳能凉亭和光伏建筑顶棚、光伏玻 璃幕墙等。与建筑结合是太阳能光电发展的一大趋势。因此，璃幕墙等。与建筑结合是太阳能光电发展的一大趋势。因此， 预计双面玻璃组件商业市场会进一步扩大。预

9、计双面玻璃组件商业市场会进一步扩大。 l 通过环氧树脂胶封与层压封装的组件，太阳电池被通过环氧树脂胶封与层压封装的组件，太阳电池被 牢牢粘合住，不易拆卸与更换。这样，组件常常会牢牢粘合住，不易拆卸与更换。这样，组件常常会 因为单片电池的碎裂或电极脱落等致使整个组件失因为单片电池的碎裂或电极脱落等致使整个组件失 效，无法修补。效，无法修补。 l 目前欧洲、日本开始尝试封装可回收的太阳电池组目前欧洲、日本开始尝试封装可回收的太阳电池组 件。其中中空玻璃封装方式被很多厂商看好。中空件。其中中空玻璃封装方式被很多厂商看好。中空 玻璃是由两片玻璃组成，玻璃间用内部灌有干燥剂玻璃是由两片玻璃组成，玻璃间用

10、内部灌有干燥剂 的空心铝管隔离，同时中空部分充入惰性气体，并的空心铝管隔离，同时中空部分充入惰性气体，并 用丁基胶，聚硫胶或结构胶进行密封处理。将连接用丁基胶，聚硫胶或结构胶进行密封处理。将连接 好的太阳电池置于中空玻璃之间，电池背面紧贴玻好的太阳电池置于中空玻璃之间，电池背面紧贴玻 璃表面，用可拆卸的硅胶固定。这种封装方式没有璃表面，用可拆卸的硅胶固定。这种封装方式没有 使用使用EVAEVA，电池上表面与盖板玻璃之间存在空气层，电池上表面与盖板玻璃之间存在空气层， 由于气体与玻璃折射率差别大，阳光入射到电池表由于气体与玻璃折射率差别大，阳光入射到电池表 面经这一界面反射较多，上表面盖板玻璃内

11、侧应作面经这一界面反射较多，上表面盖板玻璃内侧应作 减反射处理。减反射处理。 封装材料封装材料 l 真空层压封装太阳电池，主要使用的材料有环氧树真空层压封装太阳电池，主要使用的材料有环氧树 脂、有机硅树脂、玻璃、脂、有机硅树脂、玻璃、EVAEVA、TedlarTedlar或或TedlarTedlar复合复合 薄膜如薄膜如TPTTPT（TPETPE）、连接条、铝框等。）、连接条、铝框等。 l 封装材料的特性对太阳电池组件的性能、使用寿命封装材料的特性对太阳电池组件的性能、使用寿命 有重要影响。合理地选用封装材料和采取正确的封有重要影响。合理地选用封装材料和采取正确的封 装工艺能保证太阳电池的高效

12、利用。装工艺能保证太阳电池的高效利用。 l 优良的太阳电池组件，除了要求太阳电池本身效率优良的太阳电池组件，除了要求太阳电池本身效率 要高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不要高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不 可缺少的。可缺少的。 环氧树脂环氧树脂 l 环氧树脂是比较常见的粘合剂，产品形式也是多种多样，既可环氧树脂是比较常见的粘合剂，产品形式也是多种多样，既可 做成单组分或双组分，也可以做成粉末状树脂。太阳电池用的做成单组分或双组分，也可以做成粉末状树脂。太阳电池用的 环氧树脂粘合剂是双组分液体，使用时现配现用。通过改变固环氧树脂粘合剂是双组分液体，使用时现配现用。通过改变固 化

13、剂、促进剂等，环氧树脂的配方可以千变万化，从而具备各化剂、促进剂等，环氧树脂的配方可以千变万化，从而具备各 种不同的性能，以满足各种不同的要求。这是环氧树脂类封装种不同的性能，以满足各种不同的要求。这是环氧树脂类封装 材料的优势。材料的优势。 l 环氧树脂通过适宜的添加改性可以获得较高的导热绝缘性，从环氧树脂通过适宜的添加改性可以获得较高的导热绝缘性，从 而可以在电子器件中使用。但是，这样的改性环氧树脂对太阳而可以在电子器件中使用。但是，这样的改性环氧树脂对太阳 电池不适合。环氧树脂的粘结力比较强，耐老化性能相对差，电池不适合。环氧树脂的粘结力比较强，耐老化性能相对差， 容易老化而变黄，因而会

14、严重影响太阳电池的使用效果。此外，容易老化而变黄，因而会严重影响太阳电池的使用效果。此外， 使用过程中还会由于老化导致材料脆化，这与环氧树脂的低韧使用过程中还会由于老化导致材料脆化，这与环氧树脂的低韧 性以及在老化过程中的结构变化有关。通过对环氧树脂进行各性以及在老化过程中的结构变化有关。通过对环氧树脂进行各 种改性可在一定程度上改善其耐老化性能。种改性可在一定程度上改善其耐老化性能。 l 封装材料要求具有较高的耐湿性和气密性。环氧树脂是高分子封装材料要求具有较高的耐湿性和气密性。环氧树脂是高分子 材料，一般高分子材料分子间距离为材料，一般高分子材料分子间距离为50-200nm50-200nm

15、，大大超过水分，大大超过水分 子的体积。水的渗透降低电池的使用寿命。提高环氧树脂的疏子的体积。水的渗透降低电池的使用寿命。提高环氧树脂的疏 水性是有效地提高其耐湿性的一项措施。通过高温蒸煮试验可水性是有效地提高其耐湿性的一项措施。通过高温蒸煮试验可 检测封装器件的耐湿可靠性。检测封装器件的耐湿可靠性。 l 用环氧树脂封装太阳电池时，由于膨胀系数不同，会由于成型用环氧树脂封装太阳电池时，由于膨胀系数不同，会由于成型 固化过程中的收缩和热收缩而产生内应力，造成强度下降、老固化过程中的收缩和热收缩而产生内应力，造成强度下降、老 化龟裂、封装开裂、空洞、剥离等各种缺陷。化龟裂、封装开裂、空洞、剥离等各

16、种缺陷。 环氧树脂环氧树脂 l 环氧树脂封装太阳电池组件工艺简单、材料成本低环氧树脂封装太阳电池组件工艺简单、材料成本低 廉，在小型组件封装上使用较多，早期太阳能草坪廉，在小型组件封装上使用较多，早期太阳能草坪 灯大都采用这种组件。灯大都采用这种组件。 l 但由于环氧树脂抗热氧老化、紫外老化的性能相对但由于环氧树脂抗热氧老化、紫外老化的性能相对 较差，有被较差，有被EVAEVA层压封装取代的趋势。层压封装取代的趋势。 有机硅材料有机硅材料 l 有机硅产品是一类具有特殊结构的封装材料，兼具有无机材料有机硅产品是一类具有特殊结构的封装材料，兼具有无机材料 和有机材料的许多特性，如耐高温、耐低温、耐

17、老化、抗氧化、和有机材料的许多特性，如耐高温、耐低温、耐老化、抗氧化、 电绝缘、疏水性等。有机硅（硅胶）是弹性体，在外力作用下电绝缘、疏水性等。有机硅（硅胶）是弹性体，在外力作用下 能具有变形的能力，外力去除后又恢复原来的形状。硅胶分为能具有变形的能力，外力去除后又恢复原来的形状。硅胶分为 中性、酸性等，酸性硅胶因为会腐蚀硅片，所以一般使用中性中性、酸性等，酸性硅胶因为会腐蚀硅片，所以一般使用中性 硅胶。硅胶对玻璃陶瓷等无机非金属材料的粘结牢固，对金属硅胶。硅胶对玻璃陶瓷等无机非金属材料的粘结牢固，对金属 粘结力也很强，所以在安装行业中大量使用。如用于安装铝合粘结力也很强，所以在安装行业中大量

18、使用。如用于安装铝合 金玻璃门窗，还防雨。利用有机硅的粘结性、附着力、透明，金玻璃门窗，还防雨。利用有机硅的粘结性、附着力、透明， 还可以用做表面封装、密封胶等。还可以用做表面封装、密封胶等。 l 有机硅材料是一种透明材料，文献报道透光率可以达到有机硅材料是一种透明材料，文献报道透光率可以达到9090以以 上，是一种应用广泛的膜材料。有机硅具有低温固化的特点，上，是一种应用广泛的膜材料。有机硅具有低温固化的特点， 可方便表面镀膜等。可方便表面镀膜等。 l 有机硅膜在热、空气、潮气等老化条件下，聚硅氧烷的侧基极有机硅膜在热、空气、潮气等老化条件下，聚硅氧烷的侧基极 易被氧化，从而发生大分子的侧链

19、或有机自由基的耦合等副反易被氧化，从而发生大分子的侧链或有机自由基的耦合等副反 应，使物理性能发生明显的变化，如应，使物理性能发生明显的变化，如Si-OSi-O键与空气中水反应使键与空气中水反应使 链断裂而老化。也可解释为由于氧气和水的作用下，水解形成链断裂而老化。也可解释为由于氧气和水的作用下，水解形成 硅醇结构硅醇结构Si(OH)2Si(OH)2，导致硅原子周围的化学环境发生变化。因，导致硅原子周围的化学环境发生变化。因 此，封装太阳电池组件用的硅胶需要加入适宜的添加剂来提高此，封装太阳电池组件用的硅胶需要加入适宜的添加剂来提高 其老化性能。其老化性能。 l 标准的太阳电池组件中一般要加入

20、两层标准的太阳电池组件中一般要加入两层EVAEVA 胶膜，胶膜，EVAEVA胶膜在电池与玻璃、电池与胶膜在电池与玻璃、电池与TPTTPT之之 间起粘接作用。间起粘接作用。 EVA l EVAEVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，EVAEVA树脂与聚乙树脂与聚乙 烯（烯（PEPE）相比，由于分子链上引入了乙酸乙烯单体）相比，由于分子链上引入了乙酸乙烯单体 （VAVA），从而降低了结晶度，提高了透明性、柔韧），从而降低了结晶度，提高了透明性、柔韧 性、耐冲击性，并改善了其热密封性。性、耐冲击性，并改善了其热密封性。 l 未经改性的未经改性的EVAEVA透明、柔软，有热熔粘接

21、性、熔融温透明、柔软，有热熔粘接性、熔融温 度低（小于度低（小于8080）、熔融流动性好。这些特征符合）、熔融流动性好。这些特征符合 太阳电池封装的要求，但其耐热性差，易延伸而弹太阳电池封装的要求，但其耐热性差，易延伸而弹 性低，内聚强度低，易产生热收缩而致使太阳电池性低，内聚强度低，易产生热收缩而致使太阳电池 碎裂，使粘接脱层。此外，太阳电池组件作为一种碎裂，使粘接脱层。此外，太阳电池组件作为一种 长期在户外使用的产品，长期在户外使用的产品，EVAEVA胶膜是否能经受户外的胶膜是否能经受户外的 紫外光老化和热老化也是厂家和用户非常关心的问紫外光老化和热老化也是厂家和用户非常关心的问 题。未改

22、性的题。未改性的EVAEVA如长时间受紫外光和热的影响，易如长时间受紫外光和热的影响，易 龟裂、变色、易从玻璃、龟裂、变色、易从玻璃、TPTTPT上脱落，从而大大地降上脱落，从而大大地降 低太阳电池的效率，缩短其使用寿命，最终增加了低太阳电池的效率，缩短其使用寿命，最终增加了 太阳电池的使用成本，不利于太阳电池的推广和应太阳电池的使用成本，不利于太阳电池的推广和应 用。因此，需要对用。因此，需要对EVAEVA进行改性。进行改性。 EVA l 对对EVAEVA胶膜的改性主要从两方面进行。一方面，在胶膜的改性主要从两方面进行。一方面，在EVAEVA胶膜的制胶膜的制 备过程中，通过实验设计和选择，添

23、加适宜的、能使聚合物稳备过程中，通过实验设计和选择，添加适宜的、能使聚合物稳 定化的添加剂如紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、热稳定剂等，定化的添加剂如紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、热稳定剂等， 从而显著地效地改善从而显著地效地改善EVAEVA胶膜的耐天候老化性能；另一方面，胶膜的耐天候老化性能；另一方面， 采用化学交联提高采用化学交联提高EVAEVA胶膜的耐热性，并减小其热收缩性。即胶膜的耐热性，并减小其热收缩性。即 在在EVAEVA胶膜的配方中添加有机过氧化物交联剂，当胶膜的配方中添加有机过氧化物交联剂，当EVAEVA胶膜加热胶膜加热 到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发大分子间的反应，到一定

24、温度时，交联剂分解产生自由基，引发大分子间的反应， 形成三维网状结构，致形成三维网状结构，致EVAEVA胶层交联固化。一般说来，当交联胶层交联固化。一般说来，当交联 度（指度（指EVAEVA大分子经交联反应后达到不溶的凝胶固化的程度）大分子经交联反应后达到不溶的凝胶固化的程度） 大于大于6060时，时，EVAEVA胶膜就能承受大气的变化，不再出现太大的胶膜就能承受大气的变化，不再出现太大的 热收缩，从而满足太阳电池封装的需要。热收缩，从而满足太阳电池封装的需要。 l 以以EVAEVA为原料，添加适宜的改性助剂等，经加热挤出成型而制为原料，添加适宜的改性助剂等，经加热挤出成型而制 得的得的EVA

25、EVA太阳能电池胶膜在常温时无粘性，便于裁切操作；使太阳能电池胶膜在常温时无粘性，便于裁切操作；使 用时，要按加热固化条件进行对太阳电池组件进行层压封装，用时，要按加热固化条件进行对太阳电池组件进行层压封装， 冷却后即产生永久的粘合密封。冷却后即产生永久的粘合密封。 l EVAEVA太阳能胶膜目前已在太阳电池封装、电子电器元件封合、太阳能胶膜目前已在太阳电池封装、电子电器元件封合、 汽车装饰等方面获得了广泛的应用。它具有环保、耐紫外光老汽车装饰等方面获得了广泛的应用。它具有环保、耐紫外光老 化等优点，可取代环氧树脂封装。化等优点，可取代环氧树脂封装。 EVA l EVAEVA太阳电池胶膜主要性

26、能指标太阳电池胶膜主要性能指标 l 一般说来，用于太阳电池封装的一般说来，用于太阳电池封装的EVAEVA胶膜必须满足以胶膜必须满足以 下的主要性能指标：下的主要性能指标： a a 固化条件：快速型，加热至固化条件：快速型，加热至135135恒温恒温15152020分钟；分钟； 慢速型，加热至慢速型，加热至145145恒温恒温30304040分。分。 b b 厚度厚度0.30.30.8mm0.8mm；宽度：；宽度：1100mm1100mm，800mm800mm，600mm600mm等等 多种规格。多种规格。 c c 太阳电池封装用的太阳电池封装用的EVAEVA胶膜固化后的性能要求：胶膜固化后的性

27、能要求： 透光率大于透光率大于90%90%；交联度大于；交联度大于65%65%；剥离强度；剥离强度 （N/cmN/cm），玻璃），玻璃/ /胶膜大于胶膜大于3030；TPT/TPT/胶膜大于胶膜大于1515；耐；耐 温性：高温温性：高温8080、低温、低温4040，尺寸稳定性较好；，尺寸稳定性较好； 具有较好的耐紫外光老化性能。具有较好的耐紫外光老化性能。 EVA l 国内目前的大多数太阳电池封装用国内目前的大多数太阳电池封装用EVAEVA胶膜虽然能达到上述的胶膜虽然能达到上述的 主要性能指标，但对其耐老化性能，特别是耐紫外光老化性能主要性能指标，但对其耐老化性能，特别是耐紫外光老化性能 未做

28、过系统、深入的研究。与国外同类产品的主要差距就体现未做过系统、深入的研究。与国外同类产品的主要差距就体现 在耐老化性能方面。在耐老化性能方面。 l 我们比较系统而深入地研究了对提高太阳电池组件寿命至关重我们比较系统而深入地研究了对提高太阳电池组件寿命至关重 要的封装材料要的封装材料EVAEVA胶膜。所研制的胶膜。所研制的EVAEVA胶膜除了能完全满足上述胶膜除了能完全满足上述 主要性能指标外，还具备了较优异的耐老化性能，特别是耐紫主要性能指标外，还具备了较优异的耐老化性能，特别是耐紫 外光老化性能。经过具有计量认定的检测部门的检测，所研制外光老化性能。经过具有计量认定的检测部门的检测，所研制

29、的的EVAEVA胶膜按照胶膜按照GB/T16422.3-1997GB/T16422.3-1997标准进行了标准进行了10001000小时的老化小时的老化 试验。具体的试验条件为：试验。具体的试验条件为：I I型型UVAUVA340340灯，辐照度灯，辐照度0.68W/m2; 0.68W/m2; 循环条件：在黑标温度循环条件：在黑标温度7070 C C下辐照暴露下辐照暴露8h; 8h; 然后在黑标温度然后在黑标温度 5050 C C下冷凝暴露下冷凝暴露4h4h。在这样的条件下经。在这样的条件下经10001000小时老化后，所研小时老化后，所研 制的制的EVAEVA胶膜的黄色指数的变化大大低于目前

30、国内市场上的胶膜的黄色指数的变化大大低于目前国内市场上的EVAEVA 胶膜，比较接近国外进口的同类产品；而价格则比进口胶膜，比较接近国外进口的同类产品；而价格则比进口EVAEVA胶胶 膜要低得多。膜要低得多。 l 这一研究成果对提高太阳电池组件的使用寿命，降低其使用成这一研究成果对提高太阳电池组件的使用寿命，降低其使用成 本，促进太阳能这一可再生的清洁能源的推广应用和发展是非本，促进太阳能这一可再生的清洁能源的推广应用和发展是非 常有意义的。常有意义的。 低铁钢化玻璃低铁钢化玻璃 l 标准太阳电池组件的盖板材料通常采用低铁钢化玻标准太阳电池组件的盖板材料通常采用低铁钢化玻 璃，其特点是：透过率

31、高、抗冲击能力强和使用寿璃，其特点是：透过率高、抗冲击能力强和使用寿 命长。这种太阳电池组件用的低铁玻璃，一般厚度命长。这种太阳电池组件用的低铁玻璃，一般厚度 为为3.2mm3.2mm，在晶体硅太阳电池响应的波长范围内，在晶体硅太阳电池响应的波长范围内 （3203201100nm1100nm）透光率达）透光率达90%90%以上，对于波长大于以上，对于波长大于 1200nm1200nm的红外有较高的反射率，同时能耐太阳紫外的红外有较高的反射率，同时能耐太阳紫外 线的辐射。线的辐射。 l 利用紫外可见光光谱仪测得普通玻璃的光谱透过利用紫外可见光光谱仪测得普通玻璃的光谱透过 率（上图）与太阳电池组件

32、用的超白玻璃光谱透过率（上图）与太阳电池组件用的超白玻璃光谱透过 率（下图）所示，普通玻璃在波段率（下图）所示，普通玻璃在波段70070011001100段透过段透过 率下降较快，明显低于超白玻璃的透过率。率下降较快，明显低于超白玻璃的透过率。 l 由于普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射由于普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射 过大是降低太阳能利用率的主要原因之一。为此，过大是降低太阳能利用率的主要原因之一。为此， 玻璃制造商们对降低玻璃中的铁含量、研制新的防玻璃制造商们对降低玻璃中的铁含量、研制新的防 反射涂层或减反射表面材料，以及如何增加玻璃强反射涂层或减反射表面材料，以及如何增

33、加玻璃强 度和延长使用寿命这三方面十分重视。度和延长使用寿命这三方面十分重视。 l 目前，玻璃厂商已能熟练地对目前，玻璃厂商已能熟练地对2 23 3毫米薄玻璃进行毫米薄玻璃进行 物理或化学钢化处理，不仅光透过率仍保持较高值，物理或化学钢化处理，不仅光透过率仍保持较高值， 而且使玻璃的强度提高为普通平板玻璃的而且使玻璃的强度提高为普通平板玻璃的3 34 4倍。倍。 薄玻璃经过钢化处理后，在太阳能利用中以薄代厚薄玻璃经过钢化处理后，在太阳能利用中以薄代厚 并达到相对降低玻璃铁含量，提高光透过率及减轻并达到相对降低玻璃铁含量，提高光透过率及减轻 太阳电池组件的自重及成本，不仅切实可行，而且太阳电池组

34、件的自重及成本，不仅切实可行，而且 效果明显。效果明显。 l 为了减少玻璃表面光反射率，玻璃制造商们通过物化处理方法，为了减少玻璃表面光反射率，玻璃制造商们通过物化处理方法， 对玻璃表面进行一些减反射工艺处理，可制成对玻璃表面进行一些减反射工艺处理，可制成“减反射玻璃减反射玻璃”， 其措施主要是在玻璃表面涂布一层薄膜层，可行之有效地减少其措施主要是在玻璃表面涂布一层薄膜层，可行之有效地减少 玻璃的反射率。此薄膜层又称之为减反射涂层。玻璃的反射率。此薄膜层又称之为减反射涂层。 l 这种在玻璃表面制备的减发射层，可采用真空沉积法、浸蚀法这种在玻璃表面制备的减发射层，可采用真空沉积法、浸蚀法 和高温

35、烧结法等工艺得以实现。据悉，玻璃制造商们选用浸蚀和高温烧结法等工艺得以实现。据悉，玻璃制造商们选用浸蚀 法工艺为多。该工艺是指浸涂硅酸钠与化学处理相结合制备减法工艺为多。该工艺是指浸涂硅酸钠与化学处理相结合制备减 反射玻璃，经济又简便，其工艺流程大致如下：玻璃原片反射玻璃，经济又简便，其工艺流程大致如下：玻璃原片洗洗 涤涤干燥干燥浸入硅酸钠溶液浸入硅酸钠溶液提取玻璃提取玻璃低温烘干（或自然风低温烘干（或自然风 干）干）二次化学处理二次化学处理提取并烘干提取并烘干检测（透光率、反射率及检测（透光率、反射率及 膜厚）膜厚）包装包装出厂该工艺方法可使玻璃透光率比原先提高出厂该工艺方法可使玻璃透光率比

36、原先提高 4%4%5%5%；如；如3 3毫米光透过率由原来毫米光透过率由原来80%80%提高到提高到85%85%，折射率较高，折射率较高 的超白玻璃（含铁量较低），光透过率可从原来的超白玻璃（含铁量较低），光透过率可从原来86%86%提高到提高到91%91%。 这种涂层与玻璃能够牢固地结合，经测试表明其耐磨性非常好。这种涂层与玻璃能够牢固地结合，经测试表明其耐磨性非常好。 l 除玻璃外，一些组件封装厂商也采用透明除玻璃外，一些组件封装厂商也采用透明TedlarTedlar、 PMMAPMMA（俗称有机玻璃）板或（俗称有机玻璃）板或PCPC（聚碳酸脂）板作为（聚碳酸脂）板作为 太阳电池组件的正面

37、盖板材料。太阳电池组件的正面盖板材料。 l PMMAPMMA板和板和PCPC板有透光性能好，材质轻优点，但耐温板有透光性能好，材质轻优点，但耐温 性差，表面易刮伤，在太阳电池组件封装方面应用性差，表面易刮伤，在太阳电池组件封装方面应用 受到一定限制，目前主要用于室内用或便携太阳电受到一定限制，目前主要用于室内用或便携太阳电 池组件的封装。池组件的封装。 背面材料背面材料 l 太阳电池组件背面材料，可有多种选择，主要取决于应用场所太阳电池组件背面材料，可有多种选择，主要取决于应用场所 和用户需求。用于太阳能庭院灯和玩具的小型太阳电池组件多和用户需求。用于太阳能庭院灯和玩具的小型太阳电池组件多 用

38、电路板、耐温塑料或玻璃钢板材，而大型太阳电池组件多用用电路板、耐温塑料或玻璃钢板材，而大型太阳电池组件多用 玻璃或玻璃或TedlarTedlar复合材料。用玻璃可制成双面透光的太阳电池组复合材料。用玻璃可制成双面透光的太阳电池组 件，适用于光伏幕墙或透光光伏屋顶。用透明件，适用于光伏幕墙或透光光伏屋顶。用透明TedlarTedlar由于重量由于重量 轻，可适用于建造太阳能车、船之用。用得最多的就是轻，可适用于建造太阳能车、船之用。用得最多的就是TedlarTedlar 复合薄膜如复合薄膜如TPTTPT（或（或TPETPE）。）。 l TedlarTedlar严格来说应为严格来说应为Tedlar

39、 PVT(polyvinyl fluoride film)Tedlar PVT(polyvinyl fluoride film) 薄膜，是一种具有高透过率的透明材料，也可根据需要制成蓝、薄膜，是一种具有高透过率的透明材料，也可根据需要制成蓝、 黑等多种颜色。它是美国杜邦公司独家生产的产品，同样具有黑等多种颜色。它是美国杜邦公司独家生产的产品，同样具有 许多熟知的碳氟聚合物的性质：耐老化、耐腐蚀、不透气等，许多熟知的碳氟聚合物的性质：耐老化、耐腐蚀、不透气等， 这些特点很符合封装太阳电池。此外，它还具有优良的强度和这些特点很符合封装太阳电池。此外，它还具有优良的强度和 防潮性能，可直接用作太阳电

40、池组件或太阳能集热器的封装材防潮性能，可直接用作太阳电池组件或太阳能集热器的封装材 料。料。 l 为了保持太阳电池组件有更长的使用寿命，如为了保持太阳电池组件有更长的使用寿命，如2525年甚至更长，年甚至更长， 一些专业厂家将一些专业厂家将TedlarTedlar与聚酯、铝膜或铁膜等合成夹层结构，与聚酯、铝膜或铁膜等合成夹层结构， 即有以下形式：即有以下形式： l Tedlar/polyester/Tedlar;Tedlar/aluminum/Tedlar;Tedlar/Tedlar/polyester/Tedlar;Tedlar/aluminum/Tedlar;Tedlar/ iron/Te

41、dlar.iron/Tedlar. l 一般复合薄膜所用的一般复合薄膜所用的TedlarTedlar厚度为厚度为3838m m，聚酯为，聚酯为7575m m，铝膜和，铝膜和 铁膜为铁膜为25-3025-30m m。通常用得最多的就是。通常用得最多的就是 Tedlar/polyester/TedlarTedlar/polyester/Tedlar，通常简称，通常简称TPTTPT。TedlarTedlar复合薄膜具复合薄膜具 有更好的防潮、抗湿和耐候性能，通常见到太阳电池组件背面有更好的防潮、抗湿和耐候性能，通常见到太阳电池组件背面 的白色覆盖物大都是的白色覆盖物大都是TPTTPT。TPTTPT还

42、具有高强、阻燃、耐久、自洁还具有高强、阻燃、耐久、自洁 等特性，在纺织、建筑等行业都有广泛应用。白色的等特性，在纺织、建筑等行业都有广泛应用。白色的TPTTPT对阳对阳 光可起反射作用，能提高组件的效率，并且具有较高的红外发光可起反射作用，能提高组件的效率，并且具有较高的红外发 射率，可以降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。射率，可以降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。 但是它的价格较高，约但是它的价格较高，约1010美元美元m2m2，而且它不容易粘合。，而且它不容易粘合。 l 目前，很多太阳电池组件封装厂家开始使用目前，很多太阳电池组件封装厂家开始使用TPETPE代替代替TP

43、TTPT作为太作为太 阳电池组件的背面材料。阳电池组件的背面材料。TPETPE是由是由TedlarTedlar、聚酯、聚酯、EVAEVA三层材料三层材料 构成，与电池接触面（构成，与电池接触面（EVAEVA面）为接近电池颜色深蓝色，封装面）为接近电池颜色深蓝色，封装 出来的组件较美观。由于少了一层出来的组件较美观。由于少了一层TedlarTedlar，TPETPE的耐候性能不的耐候性能不 及及TPTTPT，但它价格便宜（约为，但它价格便宜（约为TPTTPT的一半），与的一半），与EVAEVA粘合性能好，粘合性能好， 在组件封装，尤其是小型组件封装上应用越来越多。在组件封装，尤其是小型组件封装上

44、应用越来越多。 其它材料其它材料 l 玻璃、玻璃、EVAEVA和和TPTTPT，外加太阳电池片是组成组件的主，外加太阳电池片是组成组件的主 要材料。除此之外，还需要连接条（浸锡铜条）、要材料。除此之外，还需要连接条（浸锡铜条）、 铝合金或不锈钢边框、电极接线盒、焊锡等。铝合金或不锈钢边框、电极接线盒、焊锡等。 l 国内在武汉、昆明有厂家生产太阳电池组件专业提国内在武汉、昆明有厂家生产太阳电池组件专业提 供铝合金边框和连接连条产品供选择。供铝合金边框和连接连条产品供选择。 太阳电池组件制造设备太阳电池组件制造设备 l 太阳电池组件制造、封装和测试设备主要有激光划太阳电池组件制造、封装和测试设备主

45、要有激光划 片机、层压机、固化炉、电池片测试台、组件测试片机、层压机、固化炉、电池片测试台、组件测试 台、电阻率测试仪等等。台、电阻率测试仪等等。 l 国外较大型的太阳电池组件专业厂家设备非常齐全，国外较大型的太阳电池组件专业厂家设备非常齐全， 如清洗玻璃、平铺切割如清洗玻璃、平铺切割EVAEVA、太阳电池焊接等都有专、太阳电池焊接等都有专 门的设备。门的设备。 l 下面主要介绍太阳电池组件封装最基本的设备激光下面主要介绍太阳电池组件封装最基本的设备激光 划片机和太阳能电池层压机。划片机和太阳能电池层压机。 激光划片机激光划片机 l 半导体材料的切割与刻划是半导体行业的关键工序半导体材料的切割

46、与刻划是半导体行业的关键工序 之一。太阳电池主要采用金刚石切割设备和激光划之一。太阳电池主要采用金刚石切割设备和激光划 片机切割。由于激光划片机的切割效率更高，现在片机切割。由于激光划片机的切割效率更高，现在 许多工厂都采用激光划片机来切割太阳电池，以满许多工厂都采用激光划片机来切割太阳电池，以满 足制作小型太阳电池组件的需要。足制作小型太阳电池组件的需要。 l 激光划片机一般由激光晶体、电源系统、冷却系统、激光划片机一般由激光晶体、电源系统、冷却系统、 光学扫描系统、聚焦系统、真空泵、控制系统、工光学扫描系统、聚焦系统、真空泵、控制系统、工 作台、计算机等组成，如图作台、计算机等组成，如图3

47、 37 7所示。控制台上有所示。控制台上有 电源、真空泵、冷却水开关按钮及电流调节按钮等；电源、真空泵、冷却水开关按钮及电流调节按钮等； 工作台面上布有气孔，气孔与真空泵相连，打开真工作台面上布有气孔，气孔与真空泵相连，打开真 空泵后太阳电池就被吸附在控制台上，切割过程中空泵后太阳电池就被吸附在控制台上，切割过程中 不易移动。切割时将电池放在工作台上，打开计算不易移动。切割时将电池放在工作台上，打开计算 机，设计切割路线，按下确定键后，激光光斑开始机，设计切割路线，按下确定键后，激光光斑开始 移动，在控制台上调节适当的工作电流进行切割。移动，在控制台上调节适当的工作电流进行切割。 l 激光具有

48、高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。激光束通过激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。激光束通过 聚焦后，在焦点处产生数千度甚至上万度的高温，使其能加工几聚焦后，在焦点处产生数千度甚至上万度的高温，使其能加工几 乎所有的材料。激光划片是把激光束聚焦在硅、锗、砷材料的表乎所有的材料。激光划片是把激光束聚焦在硅、锗、砷材料的表 面，形成很高的功率密度，使硅片形成沟槽，在沟槽处形成应力面，形成很高的功率密度，使硅片形成沟槽，在沟槽处形成应力 集中，很容易沿沟槽整齐断开。激光划片为非接触加工，划片效集中，很容易沿沟槽整齐断开。激光划片为非接触加工，划片效 应是通过表层的物质蒸发出深层物质，或是

49、通过光能作用导致物应是通过表层的物质蒸发出深层物质，或是通过光能作用导致物 质的化学键断裂而划出痕迹。因此，用激光对太阳电池硅片进行质的化学键断裂而划出痕迹。因此，用激光对太阳电池硅片进行 划片，能较好的防止损伤和污染硅片，可以提高硅片的利用率，划片，能较好的防止损伤和污染硅片，可以提高硅片的利用率， 提高产品的成品率。与传统的机械切割技术比较，激光划片主要提高产品的成品率。与传统的机械切割技术比较，激光划片主要 有以下优点：有以下优点： a a 激光划片由计算机控制，速度快，精确度高，大大提高了加工效激光划片由计算机控制，速度快，精确度高，大大提高了加工效 率；率； b b 激光划片为非接触

50、式加工，减少了硅片的表面损伤与刀具的磨损，激光划片为非接触式加工，减少了硅片的表面损伤与刀具的磨损， 提高了产品成品率；提高了产品成品率； c c 激光划片光强弱控制方便，激光聚焦后功率密度高，能很好的控激光划片光强弱控制方便，激光聚焦后功率密度高，能很好的控 制切割深度，适合对硅片这种薄、脆、硬的材料切割。制切割深度，适合对硅片这种薄、脆、硬的材料切割。 d d 激光束细，加工材料消耗很小，加工热区影响小。激光束细，加工材料消耗很小，加工热区影响小。 e e 激光划片沟槽整齐，无裂纹，深度一致。激光划片沟槽整齐，无裂纹，深度一致。 f f 激光加工操作方便简捷，使用安全，人工、材料消耗成本低

51、。激光加工操作方便简捷，使用安全，人工、材料消耗成本低。 l 使用切割机切割太阳电池，需要注意的问题是：使用切割机切割太阳电池，需要注意的问题是： a a 一定要在水循环正常工作下，再启动激光电源和调一定要在水循环正常工作下，再启动激光电源和调 节电源，否则温度过高，容易烧坏电源；节电源，否则温度过高，容易烧坏电源； b b 激光电源属于大功率高频开关电源，它会对外有或激光电源属于大功率高频开关电源，它会对外有或 多或少的电磁污染，因而对电磁兼容性能的仪器设多或少的电磁污染，因而对电磁兼容性能的仪器设 备，如变型仪、计算机等产生一定影响，建议采用备，如变型仪、计算机等产生一定影响，建议采用 屏

52、蔽、电源隔离等方法抗干扰；屏蔽、电源隔离等方法抗干扰； c c 激光器一般采用氪灯泵浦，需要瞬时高压来触发氪激光器一般采用氪灯泵浦，需要瞬时高压来触发氪 灯，因此严禁在氪灯点燃前启动其它组件以防高压灯，因此严禁在氪灯点燃前启动其它组件以防高压 串入，氪灯属于易损耗件，当发现老化时，需要更串入，氪灯属于易损耗件，当发现老化时，需要更 换新灯；换新灯； d d 激光划片机工作环境要求：室内清洁无尘，相对湿激光划片机工作环境要求：室内清洁无尘，相对湿 度小于度小于8080，温度，温度5 52020；另外，要保持机内循环；另外，要保持机内循环 水干净，定期清洗水箱并更换去离子水或纯水。水干净，定期清洗

53、水箱并更换去离子水或纯水。 太阳电池层压机太阳电池层压机 l 太阳电池层压机集真空技术，气压传动技术，太阳电池层压机集真空技术，气压传动技术，PIDPID温度控制技温度控制技 术于一体，适应于单晶硅电池组件、多晶硅电池组件的层压生术于一体，适应于单晶硅电池组件、多晶硅电池组件的层压生 产。产。 l 其外形结构如图其外形结构如图3 38 8、图、图3 39 9所示，图所示，图3 38 8是是BPBP公司封装太阳公司封装太阳 电池使用的美国电池使用的美国SpireSpire层压机，图层压机，图3 39 9是中山大学太阳能系统是中山大学太阳能系统 研究所使用的国产层压机。两台层压机工作原理都一样，在

54、控研究所使用的国产层压机。两台层压机工作原理都一样，在控 制台上可以设置层压温度、抽气、层压和充气时间，控制方式制台上可以设置层压温度、抽气、层压和充气时间，控制方式 有自动与手动两种。在层压用有自动与手动两种。在层压用EVAEVA封装的太阳电池时，一般设封装的太阳电池时，一般设 置温度置温度100100120120，这个温度下，这个温度下EVAEVA刚好处于熔融状态而不会刚好处于熔融状态而不会 被固化。从层压机可以看到上室真空、上室充气、下室真空、被固化。从层压机可以看到上室真空、上室充气、下室真空、 下室充气等控制按钮；打开层压机的上盖，上盖内侧有个胶皮下室充气等控制按钮；打开层压机的上盖

55、，上盖内侧有个胶皮 气囊，上室指的就是这个气囊；上盖与下腔之间有密封圈，上气囊，上室指的就是这个气囊；上盖与下腔之间有密封圈，上 盖板与下腔之间形成一个密封室为下室。打开上盖，可以看到盖板与下腔之间形成一个密封室为下室。打开上盖，可以看到 下面有两层耐高温的玻璃布，玻璃布下面是加热板。层压过程下面有两层耐高温的玻璃布，玻璃布下面是加热板。层压过程 中，电池片与中，电池片与EVAEVA、TPTTPT、玻璃层叠后放入两层胶布之间，玻璃、玻璃层叠后放入两层胶布之间，玻璃 布有减缓布有减缓EVAEVA升温速率作用，减少气泡产生，同时可以防止熔升温速率作用，减少气泡产生，同时可以防止熔 融后的融后的EV

56、AEVA流出来弄脏加热板。流出来弄脏加热板。 l 层压的基本过程：打开层压机，按下加热按钮，设定好工作温层压的基本过程：打开层压机，按下加热按钮，设定好工作温 度；待加热板温度达到指定温度（可以从控制台上看到）后，度；待加热板温度达到指定温度（可以从控制台上看到）后， 将层叠好的电池片放入层压机并合上盖，合盖后第一步是下室将层叠好的电池片放入层压机并合上盖，合盖后第一步是下室 抽气。层叠好的太阳电池片放置在两层玻璃布间（属于下室部抽气。层叠好的太阳电池片放置在两层玻璃布间（属于下室部 分）时，分）时，EVAEVA在层压机内开始受热，受热后的在层压机内开始受热，受热后的EVAEVA处于熔融状态，

57、处于熔融状态， EVAEVA与电池片、玻璃、与电池片、玻璃、TPTTPT之间有空气存在，下室抽气（抽真空）之间有空气存在，下室抽气（抽真空） 可以将这些间隙中的空气排除。如果抽气时间和层压温度设置可以将这些间隙中的空气排除。如果抽气时间和层压温度设置 不当，在组件玻璃下面常会出现气泡，致使组件使用过程中，不当，在组件玻璃下面常会出现气泡，致使组件使用过程中， 气泡受热膨胀而使气泡受热膨胀而使EVAEVA脱层，影响组件的外观、效率与使用寿脱层，影响组件的外观、效率与使用寿 命。抽气的下一步是加压（层压）。命。抽气的下一步是加压（层压）。 l 在加压过程中，下室继续抽真空，上室充气，胶皮气囊构成的

58、在加压过程中，下室继续抽真空，上室充气，胶皮气囊构成的 上室，充气后体积膨胀（由于下室抽真空）充斥整个上下室之上室，充气后体积膨胀（由于下室抽真空）充斥整个上下室之 间，挤压放置在下室的电池片、间，挤压放置在下室的电池片、EVAEVA等，熔融后的等，熔融后的EVAEVA在挤压和在挤压和 下室抽空的作用下，流动充满玻璃、电池片、下室抽空的作用下，流动充满玻璃、电池片、TPTTPT之间的间隙，之间的间隙， 同时排出中间的气泡。这样，玻璃、电池片、同时排出中间的气泡。这样，玻璃、电池片、TPTTPT就通过就通过EVAEVA紧紧 紧粘合在一起。层压好后需要开盖将电池取出，前两个过程下紧粘合在一起。层压

59、好后需要开盖将电池取出，前两个过程下 室处于抽真空状态，大气压作用下，上盖受向下的压力。开盖室处于抽真空状态，大气压作用下，上盖受向下的压力。开盖 时，先是下室充气，上室抽空，使放电池组件的下腔气压与大时，先是下室充气，上室抽空，使放电池组件的下腔气压与大 气压平衡，再利用设置在上盖的两开盖支臂将上盖打开。将太气压平衡，再利用设置在上盖的两开盖支臂将上盖打开。将太 阳电池取出后，可以进行下一块太阳电池组件的封装。阳电池取出后，可以进行下一块太阳电池组件的封装。 l 上述层压过程，一般在正常工作时，可以设定好层上述层压过程，一般在正常工作时，可以设定好层 压温度及抽气、层压、充气的时间，控制键拨

60、到自压温度及抽气、层压、充气的时间，控制键拨到自 动档，开盖放入太阳电池，合盖后让其自动工作，动档，开盖放入太阳电池，合盖后让其自动工作， 层压好后会自动开盖，取出层压好的电池组件后可层压好后会自动开盖，取出层压好的电池组件后可 以进行下一工作循环。以进行下一工作循环。 l 在设置工作温度，抽气层压时间时要视层压机情况、在设置工作温度，抽气层压时间时要视层压机情况、 电池大小而定；进口设备与国产设备有差异，一般电池大小而定；进口设备与国产设备有差异，一般 层压机厂商会给用户提供一个经验参数，用户在使层压机厂商会给用户提供一个经验参数，用户在使 用过程中，逐步作些修正，在确定自己的最优值。用过程