第一章 组件技术基础

1、第四章第四章 太阳能电池组件太阳能电池组件通过特殊工艺，将太阳电池片、正面盖板、背板封装成一个整体，从而构成一个实用的太阳能发电器件，一般称为太阳电池组件。组件是在光伏系统中能独立使用的最小单元单个太阳能电池，当入射光能PO=100mW/cm2左右时，UOC约0.45到0.6V，ISC约为30mA/cm2.太阳能电池的效率也和它的温度有关，硅太阳能电池具有负的温度系数，效率随温度的上升而下降。温度每升高10度时，其效率降低约5% 什么是太阳能电池组件？有什么特点？什么是太阳能电池组件？有什么特点？太阳能电池的最大功率Pmax=开路电压短路电流，这是它们的理想功率，而平时大家衡量太阳能电池的是额

2、定功率Pm。实际中额定功率是小于最大功率的，主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度的不同，所以不同时刻的功率也是不同的，根据实验数据它的实际平均功率P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作，则负载的额定功率为Pr=0.7Pm。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为：Pm=1.43Pr。就是说太阳能电池的功率要是负载功率的1.43倍。太阳能电池组件的组成数量通常是由系统电压（蓄电池电压）来决定，通常组件电压是蓄电池电压的1.4-1.5倍。例如：蓄电池电压为12v，组件工作电压一般为16.8-18v之间，那么电池片数量为1

3、8v/0.5v，也就是36片。所以常用数量36或40片，大功率组件为72片。 太阳能电池的可靠性在很大程度上取决于其防腐、防风、防雹、防雨等的能力。其潜在的质量问题是边沿的密封以及组件背面的接线盒。这种组件的前面是玻璃板，背面是一层合金薄片。合金薄片的主要功能是防潮、防污。太阳能电池也是被镶嵌在一层聚合物中。在这种太阳能电池组件中，电池与接线盒之间可直接用导线连接。 设计太阳能组件时，其电压和功率主要由什么决定？ 热岛效应热岛效应太阳能电池组件在使用过程中，如果有一片太阳能电池单独被遮挡，例如树叶鸟粪等，单独被遮挡的太阳能电池在强烈阳光照射下就会发热损坏，于是整个太阳能电池组件损坏。这就是所谓

4、热岛效应。为了防止热岛效应，一般是将太阳能电池倾斜放置，使树叶等不能附着，同时在太阳能电池组件上安装防鸟针。 对于大功率的太阳能电池组件，为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损,最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管，旁路二极管的电流值不能低于该块太阳能组件的电流值。什么是热岛效应？什么是热岛效应？电池组件的串联和并联电路1.电池组件串联电池组件串联根据绝大部分太阳能电池芯片最大输出功率点的电压在0.48V 左右的原理，选用在0.48V 输出电压下一定输出电流的电池芯片，按输出电压要求，以一定数量（n）的芯片（或根据需要切割成相应大小）

5、用互连条相互串联起来，以满足用户所需求的最大输出功率及输出电压， 然后按输出功率要求，以一定数量（m）的芯片，用汇流条并联起来，并通过层压封装而成为太阳能电池组件。 2.2.电池组件并联电池组件并联对于通常使用的12V 电池组件，一般采用一串36片太阳能电池芯片，即n36，m1。图为太阳能电池组件工作原理图等效电路图 漏电流等产生的旁路电阻Rsh。由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电阻RS通过电池片的串并联。组件的功率等于电池片的功率乘以片数，再乘以一个经验CTM系数。如考虑封装损耗取系数为0.95.设计举列：入射光能为100mw/cm2，用40mm的单晶硅太阳电池（效率为8.5%）设计一工

6、作电压为1.5伏，峰值功率为1.2瓦的组件。所用单晶硅电池的工作电压为：V=0.41v分析：单体电池面积：s=d2/4=42/4=12.57cm2 单体电池封装后功率：Pm=100mv/cm2 12.578.5%95%=100mw=0.1w式中95%是考虑封装时的失配损失需太阳电池总的片数：N=1.2/0.1=12片串联电池数：Ns=1.5/0.41=3.66片 ，取Ns=4片并联电池数：NP=N/Ns=12/4=3组故用12片40mm的单晶硅太阳电池四串三并，即可满足要求。电池板的连接方式是根据负载的电压决定串联个数，根据负载功率决定并联个数。电池连接电池连接3 3个个电池连接电池连接9 9

7、个个电池完整电池完整设计：入射光能为100mw/cm2，用直径为40mm的单晶硅太阳电池（效率为8.5%）设计一工作电压为3伏，峰值功率为2.4瓦的组件。所用单晶硅电池的工作电压为：V=0.41v电池连接电池连接3 3个个电池连接电池连接9 9个个电池完整电池完整组件结构 焊带、汇流带、互联条焊带、汇流带、互联条胶硅板胶硅板真空箱 胶封设备胶封设备胶封产品胶封产品组件的封装形式组件的封装形式（1 1）胶封组件）胶封组件用这种方式封装的组件，艺简单，成本低；使用寿命只不过12年，甚至于还不到1年。（2 2）层压组件）层压组件目前用得最多的封装方式,它是采用专用的封装设备层压机 3、组件工艺流程、

8、组件工艺流程领料领料准备 层压准备 单片焊接 串联焊接 层压 总装 成品检测 包装 成品入库 准备组准备组主要工作：为后道焊接、层压准备工序准备相关物料。包括：裁剪焊带、EVA、TPT、剪胶带等。相关文件：裁剪焊带作业指导书，裁剪EVA、TPT作业指导书，备料卡及相关表单等 焊带不能有蛇形弯、表面颗粒、涂锡不均等缺陷；EVA和TPE无破损、污渍、杂物以及折痕等。EVATPE（2 2）焊接组）焊接组主要工作：单片分选、单片焊接、串联焊接、层压准备等。单片分选主要工作：将电池片按照颜色深浅分类；挑选出来料中的不良电池片，包括缺角、崩边、色差、脏污、氧化、断栅、少栅、银浆不均、背面颗粒和背面镀层不均

9、等缺陷电池片。注意事项：作业时，要按照要求带好手指套；取放电池片动作规范；不同缺陷类型的电池片要求区分放置；电池片不许长时间裸露；保持工作台清洁。有机胶硅封装有机胶硅封装点胶点胶B、单片焊接主要工作：对分选好的单片电池片进行焊接，仅焊接电池片正面（即蓝色面）C、串联焊接主要工作：将焊好的单片电池片串联焊接起来。注意事项：要按照要求带好手指套；严格控制电烙铁温度；不同档次、不同颜色的电池片不可串联在一起；串联好的电池串不允许直接用手拎起来。焊接方法：将焊好的单片正面向下，依照模板纸自右向左依次摆放，相邻左边电池片焊带放在右边电池片的背面，然后自右向左依次焊接，要求要将焊带焊接在背面银浆上。电池片

10、正极面的银浆为不连续，把焊带以点焊方式焊到银浆上（图I）；电池片正极面的银浆为连续型但不贯通整块电池片，则要把焊带全部焊到银浆上（图II）；电池片正极面的银浆为连续型且贯通整块电池片，则要在离电池片边缘5mm-10mm处起焊 D、层压准备主要工作：将串焊好的电池片联同封装材料一起层叠起来。操作步骤：放置和清洗玻璃；放置EVA；排电池串，焊接汇流条；自下向上依次放置EVA、TPE。TPT/TPE电池串电池串（3 3）层压组）层压组主要工作：安全操作层压机，层压组件。太阳能电池层压机集真空技术、气压传动技术、PID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产。B、层压过程1、

11、设定好层压参数，待加热板温度达到指定温度后，将层叠好的组件放入层压机，并合盖2、合盖后，下室抽真空，将EVA、电池片、玻璃、TPT之间的空气排除3、下室继续抽真空的同时，上室充气，开始层压；受热变成熔融状态的EVA流动充满电池片、玻璃、TPT之间的间隙，同时排除中间的气泡 4、层压好后，下室充气，上室抽真空，打开上盖，将组件取出；接着可进行下一件的层压封装。 待层压组件手指严禁压在组件上双手托住组件玻璃的两端要求两人在层压机两侧同时盖漆布盖漆布时，注意不要使引出线、TPT/TPE翘起或移位层压后：层压后，要求由两人同时在两侧，连带漆布一起搬运组件削边后，放置组件时，注意不要碰伤相邻的组件小组件

12、削边，自上往下，严禁反方向使用美工刀标准组件削边（4 4）总装组）总装组主要工作：装框，装接线盒，清洗组件。A、铝边框保护组件，便于组件安装、接地；主要成分为铝、镁、硅等合金，表面氧化处理；常见缺陷：铝型材表面划伤，尺寸不对，沉孔有毛刺等。B、接线盒和硅橡胶接线盒特性：外壳有强烈的抗老化、耐紫外线能力；符合于室外恶劣环境下的使用要求；根据需要可以任意内置 2 4 个接线座；线缆的连接采用插入与紧顶方式双重连。常见缺陷：缺少密封圈；二极管松动；紧固螺钉松动；注塑缺陷等。注意事项：在接线盒背面打胶时，胶线要求闭合。注：红色表示不合格，绿色表示合格（5 5）测试组）测试组主要工作：成品电性能测试、绝

13、缘耐压测试。电性能参数测试仪太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率、伏安特性曲线等进行测量。 B、电绝缘性能测试目的：测试组件中载流元件与组件边框之间绝缘是否良好 耐压绝缘测试仪耐压绝缘测试仪（6 6）包装组）包装组主要工作：成品检验、清洗、包装 成品入库清洗组件贴商标最终检验装箱打托按照作业指导书要求，将组件正反面清洗干净比照组件背面的实测功率，在规定位置贴上相对应的商标；贴接地标示，加盖包装日期章同一包装箱中，组件功率、颜色、电池片外观要求一致同一托上，组件功率、颜色、电池片外观要求一致一个工作号中，只允许最后一拖，可有不同组件混装，需做好明确标示；但同一包装箱中，不许出现混装成品入

14、库时，要求做好各项标示，包括：托号，工作号等组件封装组件封装工艺小结工艺小结1、电池测试：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。 2、 正面焊接：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。

15、 3、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。 4、层压敷设：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 、玻璃纤维、背板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

16、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）。 5、组件层压：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。6、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。7、 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。 8、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。 9、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，