光伏培训之光伏组件详解

光伏培训之光伏组件详解I.太阳电池组件定义II.太阳电池组件工艺简介III.太阳电池组件质量控制管理IV.太阳电池组件问题分析目录第二页，共114页。耐候性能差，衰减将会非常迅速工作电压低仅左右，单片功率低厚度越来越薄目前180um居多电极暴露在空气中非常容易氧化硅太阳电池安装运输将非常困难★因此,电池片需要做成组件后才可以使用!什么是组件???晶体硅组件定义第三页，共114页。4晶体硅组件定义第四页，共114页。第五页，共114页。6晶体硅组件定义A BC D第六页，共114页。将一定数量的单片电池采用外串联的方式，通过内部联接后封装的、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳电池组合装置，称为太阳电池组件。“三明治〞的封装构造成为晶体硅太阳电池的主要构造形式。太阳电池组件太阳电池方阵太阳电池晶体硅组件定义1第七页，共114页。简单的说组件就是直接把光能转化成电能，可在户外〔阳光下〕长时间工作的发电产品。组件生产处于晶体硅太阳能产业链的下游〔硅料—硅片—电池—组件—系统运用〕，属高新技术之列。晶体硅组件定义2第八页，共114页。太阳电池组件分类第九页，共114页。太阳能电池按其所用原料不同可以分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池、染料敏化电池和有机太阳能电池等几类。其中染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池尚处于实验研发阶段，市场占有率极低。图1显示了欧洲光伏产业协会〔EPIA〕列举的太阳能光伏电池分类及市场占有份额。从图1中可以看出，晶体硅电池仍是光伏产业的主流产品，市场占有份额约90%。薄膜电池领域中，化合物薄膜电池市场占有份额在1／2以上，高于非晶硅薄膜电池。晶硅电池和薄膜电池占比情况第十页，共114页。图片参考第十一页，共114页。12晶硅电池片生产流程第十二页，共114页。根据对不同市场的理解和需求，新产品研发和定制化产品不断的推陈出新。离网组件单晶36系列多晶36系列BIPV应用公用事业商业屋顶家用屋顶单晶60系列单晶72系列单晶组件多晶60系列多晶72系列多晶组件透明组件双玻组件普黑组件全黑组件黑色组件离网应用丰富的晶体硅太阳组件产品线第十三页，共114页。高端、高效组件系列ThinkBLACKMono250W-260WThinkTOPMaximum300Win60cellsThinkSMARTTigoSmartJunctionBox第十四页，共114页。ü全球第一款获得TUV测试证书的纯黑单晶组件ü全球第一款100％纯黑组件ü通过抗PID测试的TUV证书ü获得氨气以及盐雾测试TUV证书Perlight全球第一款纯黑组件第十五页，共114页。*PERC太阳能电池：钝化发射极反面接触太阳能电池。PERC技术通过将在该单元的后侧的电介质钝化层增加转换效率〔被示为上述图像中的黄色层〕THINKTop组件的量产√使用PERC太阳能电池技术。√该最高％，晶体太阳能电池√比传统的60片250W模块多20％的电力。√最大300W，60片。第十六页，共114页。THINKSmartPVModulepossibleforAllTypePanels√ 使用智能TIGO接线盒。√ 5款系统智能模块〔智能接线盒模块〕。√ 串长增加高达30％。第十七页，共114页。太阳电池组件新产品高效单晶-半片高效单晶-轻质组件黑硅高效-多晶第十八页，共114页。太阳电池组件新产品多栅单晶组件双子单晶组件叠片多晶组件第十九页，共114页。太阳电池组件生产工艺简介第二十页，共114页。21晶体硅组件生产工艺流程010203040506070809包装分片单、串焊拼接EL+中检层压+EVA固化+EL组框+硅胶固化IV+EL测试终检134567892第二十一页，共114页。22组件生产工艺流程-分片数量、功率档、颜色档、电流档、崩边缺口不良片功率*电流*颜色第二十二页，共114页。23组件生产工艺流程-分片色差、混档、缺角崩边、混片第二十三页，共114页。24组件生产工艺流程-单串焊第二十四页，共114页。25汇流条电池组电池串电池串电池串组件生产工艺流程-拼接第二十五页，共114页。26组件生产工艺流程-拼接连接说明〔串联〕第二十六页，共114页。27连接说明〔并联〕组件生产工艺流程-拼接第二十七页，共114页。28连接说明组件生产工艺流程-拼接++--++--第二十八页，共114页。29组件生产工艺流程-拼接第二十九页，共114页。30组件生产工艺流程-拼接第三十页，共114页。钢化玻璃EVA背板EVA电池组拼接完成的组件拼接过程示意图31组件生产工艺流程-拼接第三十一页，共114页。32组件生产工艺流程-EL+中检第三十二页，共114页。第三十三页，共114页。34组件生产工艺流程-EL+中检1、空焊、虚焊2、隐裂、碎片3、黑心、黑斑4、黑片5、混档6、其它第三十四页，共114页。35组件生产工艺流程-EL+中检第三十五页，共114页。36组件生产工艺流程-EL+中检1、串间距检查2、排版极性〔串反〕3、边缘距离4、背板、EVA敷设位置5、严重色差6、较大异物第三十六页，共114页。37组件生产工艺流程-层压+EVA固化认识一下设备-有哪些？第三十七页，共114页。流水线和排版机第三十八页，共114页。玻璃提升机和层压机第三十九页，共114页。40层压过程……组件生产工艺流程-层压+EVA固化第四十页，共114页。41组件生产工艺流程-层压+EVA固化1、气泡2、隐裂、碎片3、组件碎裂4、偏移5、脏污第四十一页，共114页。42组件生产工艺流程-组框+硅胶固化第四十二页，共114页。43组件生产工艺流程-组框+硅胶固化铝材自动打胶机接线盒背面涂胶机接线盒AB胶灌胶机第四十三页，共114页。44组件生产工艺流程-组框+硅胶固化哪些材料？第四十四页，共114页。采用螺钉连接采用卡簧连接边框之间的连接第四十五页，共114页。组件边框常用的密封方式优点缺点硅胶Ø固化后，粘接强度大；Ø固化前，流动性好，装框设备的负荷小（装框过程对组件变形的影响小）。Ø单组分硅胶的固化时间长；Ø胶有溢出，需擦拭，耗用人工多。双面胶带Ø相比使用硅胶，组件装框后，表面干净，无胶溢出；Ø材料本身的透水性能小于硅胶。Ø装框设备的负荷大（装框过程对组件变形有影响）；Ø粘接强度较硅胶小。Ø组件装框后，表面干净，无胶溢出。Ø靠边框卡槽结构使橡胶密封圈产生预压缩力，材料本身与层压件、橡胶密封圈边框之间没有沾接力，密封效果差；Ø装框设备的负荷大（装框过程对组件变形有影响）。第四十六页，共114页。光伏接线盒是介于太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵和太阳能充电控制装置之间的连接器。是一门集电气设计、机械设计与材料科学相结合的跨领域的综合性设计。太阳能电池组件接线盒在太阳能组件的组成中非常重要，主要作用是将太阳能电池产生的电力与外部线路连接。第四十七页，共114页。48哪些材料？组件生产工艺流程-组框+硅胶固化第四十八页，共114页。49哪些材料？组件生产工艺流程-组框+硅胶固化第四十九页，共114页。太阳电池组件质量控制管理第五十页，共114页。严格执行质量控制流程和质量保证，确保产品品质。过程检验产品检验来料检验产品效劳可追踪性仪器监控和校准QSM高温高湿测试:组件经受由于温度重复变化而引起的热失效、疲劳和不同的应力的能力。以及经受高温、高湿之后的零下温度影响的能力。机械载荷测试:确定光伏组件在不同安装角度下经受风、雪或覆冰等静态、动态载荷的能力。铁球坠落测试:确保光伏组件承受的冰雹冲击加速老化测试:保证光伏组件在使用年限内承受生锈和腐蚀光致衰减测试:确保光伏组件功率输出的长期稳定性EL测试:确保光伏组件无隐裂户外暴晒测试:检查光伏组件长期可靠性交联度测试:确保光伏组件层压的稳定性质量控制流程供应商审核生产过程检验成品功率测试产品条码数据库生产设备可靠性监控质量体系保证原材料检验生产流程变更控制成品外观检测客户投诉处理测试仪器定期校准生产文件控制包装和发货检查认证第五十一页，共114页。太阳能电池组件主要认证认证名称标准针对国家证书号有效期功率范围TUV-NORDIEC61215&61730一般国家〔行业标准〕4478014406749-115(113、114)4478014406749-115(057、058)新2021-10-27至2021-6-1660片：单晶320W、多晶295W72片单晶385W、多晶355WINE品牌60片单晶到300W72片单晶到360WTUV-NORDIEC61215&61730一般国家〔行业标准〕4478014406749-046(带防火)4478014406749-061、0622021-4-27至2021-6-1660片：单晶320W、多晶295W72片单晶385W、多晶355WINE品牌60片单晶到300W72片单晶到360WTUV-NORDIEC62716〔氨气测试〕一般国家〔行业标准〕4478014406749-1202021-7-4至2021-9-1760片：单晶320W、多晶295W72片单晶385W、多晶355WTUV-NORDIEC62804〔抗PID〕一般国家〔行业标准〕4478014406749-1212021-7-4至2021-9-0960片：单晶300W、多晶290W72片单晶360W、多晶350WTUV-Rheinland〔莱茵〕IEC61215&61730一般国家〔行业标准〕PV-503228862021-10-25至2021-10-2060片单晶270W多晶265W72片单晶320W多晶320WTUV-Rheinland〔莱茵〕IEC61701盐雾一般国家〔行业标准〕PV503254662021-10-25至2021-10-2060片单晶270W多晶265W72片单晶320W多晶320WTUV-NORDIEC61701盐雾一般国家〔行业标准〕4478014406749-0952021-5-13至2021-5-1260片：单晶320W、多晶295W72片单晶385W、多晶355WTUV-NORDIEC60068-2-68沙尘一般国家〔行业标准〕4478016406749-1912021-9-30至2021-9-3060片：单晶320W、多晶295W72片单晶385W、多晶355W第五十二页，共114页。针对个别国家认证认证名称标准 针对国家证书号有效期MCS英国微型发电产品认证英国MCSBBA005每年续费。60片：单晶300W、多晶290W72片单晶360W、多晶350WULUL1703美洲130411-E3264842021-4-13一直有效板型、材料过期，带CSA出证后更新说明CSAUL1703美洲(美国、加拿大〕目前只有双玻发证一直有效60片：单晶300W、多晶290W72片单晶360W、多晶350WJETIEC61215&IEC61730日本PV176-53201-1001/10022021-9-2至2021-9-1CECIEC61215&IEC61730澳洲://solaraccreditation.au/60片单晶270W多晶265W72片单晶320W多晶320WPQ〔PositiveQuality〕澳洲://positivequality.au/通过网站查询60片单晶270W多晶265W72片单晶320W多晶320WEMCIEC61215&IEC61730土耳其NE11051500262021-3-30至2021-3-2960片单晶270W多晶265W72片单晶320W多晶320WSASOIEC61215&IEC61730沙特CKSA158541-R004192021-6-8至2021-6-7已过期金太阳IEC61730中国CGC154715033ROM2021-5-08至2021-5-0760片单晶270W多晶260W72片单晶320W多晶315WCQCIEC61730&61215中国243---60片：单晶300W、多晶290W72片单晶360W、多晶350WSoncapIEC61215&IEC61730尼日利亚RCOCN0542542021-5-29至2021-5-29Inmetro巴西2021-9-15至2021-9-15只认证多晶36片150W多晶60片250W、255W、260W多晶72片300W、305W、310W第五十三页，共114页。产品认证证书第五十四页，共114页。质量控制方式目前最有效检测电池片缺陷的手段是PL测试和EL测试，PL和EL分别是Photoluminescence和Electroluminescent的缩写，即光致发光和电致发光。其区别在于载流子的激发手段不同。光致发光是指在足够强烈的光源照射下，由入射的光能激发载流子〔电子和空穴对〕，进展辐射复合发光。电致发光的情况于光致发光类似，只是载流子是通过外加电流注入的。由于EL测试过程中需要外加电流源，必须在形成电极后进展，即EL测试只适用于成品电池片和成品组件，PL和EL优缺点和使用环节如下；断栅非稳定性隐裂碎片虚焊稳定性隐裂第五十五页，共114页。PL和EL种类优点缺点使用环节PLØ不需要于电池接触便可得到Ø通常需要脉冲光源和选通波器，系统电池片制造过测试结果，可用于生产中的电复杂且有安全隐患程中的任何阶池或成品电池Ø对光源的均匀性要求很高，且需要修段（包括成品正电池片）Ø再现性通常很差Ø只能测试V=Voc的情况Ø无法测试串联电阻Ø价格较为昂贵ELØ不需要选通检波器，结构简Ø需要接电池的正负极（只能用于成品成品电池和成单电池）品组件Ø电流源要求很容易达到Ø很好的再现性Ø可以测试串联电阻Ø可以测试任何电压情况第五十六页，共114页。太阳电池组件EL测试分析EL测试原理电致发光缺陷检测仪，是跟据硅材料的电致发光原理对组件进展缺陷检测及生产工艺监控的专用测试设备。给晶体硅电池组件正向通入1-1.5倍Isc的电流后硅片会发出1000-1100nm的红外光，测试仪下方的摄像头可以捕捉到这个波长的光并成像于电脑上。因为通电发的光与PN结中离子浓度有很大的关系，因此可以根据图像来判断硅片内部的状况。第五十七页，共114页。定义1明暗片：EL成像后电池片之间出现明显的亮度不一致。根本判定为电池片之间的功率档位不一致。2裂片：EL成像后局部电池片出现明显的裂纹或贯穿性条纹状。推测电池片受外力影响，出现内伤或直接碎裂。组件使用过程中如裂纹持续扩大将造成组件功率衰减，对组件性能有一定影响。3碎片：电池片局部区域出现明显明暗区分线，区分线类似裂痕状。一般为电池片受明显外力而碎裂。4断栅：电池片EL成像上有局部垂直于主栅黑线，黑线密集呈矩形状。一般为电池片副栅线出现断裂不连续或过于细小，无法通过电流。5黑片：个别电池片明显偏暗接近全黑。该电池片根本已经失效。6黑芯片：电池片中间出现团状甚至是圆形黑色区域。电池片性能明显低于正常组件。7虚焊，电池片沿焊带分界出现明暗区域。为焊接时焊带未能充分与栅线焊接接触。8:失效面积：电池片局部区域出现明显黑色或灰色区域。该区域无法正常工作。EL测试图像量化分析和判定第五十八页，共114页。不良片例如详解：1完好片2裂片3碎片4隐裂片5虚焊片6黑片〔短路或电池片完全失效〕7原电池片污染8过焊片9十字隐裂10断栅11隐裂片第五十九页，共114页。EL测试缺陷分析缺陷种类一：黑心片EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该局部没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。第六十页，共114页。多晶电池片黑团主要是由于硅片供给商一再缩短晶体定向凝固时间，熔体潜热释放与热场温度梯度失配导致硅片内部位错缺陷。缺陷种类二：黑团片第六十一页，共114页。黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。通常少数载流子的寿命和污染杂质含量及位错密度有关。黑斑中心区域位错密度>107个/cm2，黑斑边缘区域位错密度>106个/cm2均为标准要求的1000～10000倍这是相当大的位错密度。缺陷种类三：黑斑片第六十二页，共114页。缺陷种类四：短路黑片第六十三页，共114页。缺陷种类五：非短路黑片短路黑片、非短路黑片成因电池片黑片有两种，全黑的我们称之为短路黑片，通常是由于焊接造成的短路或者混入了低效电池片造成的。而边缘发亮的黑片我们称之为非短路黑片，这种电池片大多产生于单面扩散工艺或是湿法刻蚀工艺，单面扩散放反导致在反面镀膜印刷，造成是PN结反，也就是我们通常所说的N型片，这种电池片会造成IV测试曲线呈现台阶，整个组件功率和填充因子都会受到较大影响。第六十四页，共114页。网格片是由于电池片在烧结过程中温度不当所致，网纹印属于0级缺陷，以下图所示的网格片组件可以判为A级品。缺陷种类六：网格片第六十五页，共114页。电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导致印刷不良。轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重那么会影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。缺陷种类七：断栅片第六十六页，共114页。电池片过焊一般是在焊接工序产生的，过焊会造成电池局部电流的收集障碍，该缺陷发生在主栅线的旁边。成像特点是在EL图像下，黑色阴影局部从主栅线边缘延副栅线方向整齐延伸。栅线外侧区域，一般为全黑阴影。栅线之间一种是全黑阴影，一种是由深至浅的过渡阴影。我们通过计算黑色区域的面积来判定缺陷的级别。缺陷种类八：过焊片第六十七页，共114页。明暗片是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发挥其发电能力，从而造成浪费。缺陷种类九：明暗片第六十八页，共114页。电池片沿着主栅线的一边全部为黑色说明这一边的电子无法被主栅线收集，通常是由于电池片反面印刷偏移导致铝背场和背电极印无法接触从而形成了局部断路。我们应该在层压前EL加强检验及时将这种电池片挑出，防止流入后道工序。缺陷种类十：局部断路片第六十九页，共114页。无质保组件的EL测试图片第七十页，共114页。裂纹片的成像特点是裂纹在EL测试下产生明显的明暗差异的纹路〔黑线〕。裂纹可能造成电池片局部毁坏或电流的缺失。在EL测试下，如果表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集。而主栅线因有镀锡铜带相连，不会造成断路。根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：缺陷种类十一：裂纹片、破片隐裂片、破片原因分析由于产生隐裂片和破片的原因非常复杂，各种类型的外力因素均可能造成电池片裂纹甚至破片，因此很难寻求统一规律或得出确定性答案，因此现只对有可能造成晶体硅电池组件隐裂纹或破片的原因做探索性分析。第七十一页，共114页。如何挑选一块合格的太阳电池组件？为了使组件产品质量满足质量要求，明确组件的等级判断标准。学习了解组件成品检验标准必不可少。术语和定义ØA+级：外观、电性能均良好；ØA级：外观轻微缺陷，电性能正常；ØB级：外观严重不良和组件内存在低效片或裂片，通过返工，电性能基本 正常〔两种情况允许同时存在〕ØC级：报废：外观有严重不良或电性能异常第七十二页，共114页。检验方法Ø组件的外观检验应在不低于1000lx的照度下，对每一个组件采用目测仔细检查。Ø对于铝型材和钢化玻璃划伤的检验：采用在1000lx的照度下，距离1米，裸眼视力在1.2以上对材料进展观察，假设符合A级组件要求那么判定为A级组件；假设不符合A级组件要求，但符合B级组件要求，那么判定为B级组件。Ø对于色差组件的检验：采用在1000lx的照度下，距离1米，裸眼视力在1.2以上对垂直放置在桌面上的组件进展观察，假设没有明显色差那么判定为A级组件，有明显色差的那么判定为B级组件。Ø工具：冷光灯、直尺、游标卡尺、卷尺、塞规、拉力计、IV/EL/安规测试仪等外观检验标准第七十三页，共114页。Ø组件的外观应100%检验。Ø外观检验全部满足A+级太阳能电池组件要求的那么判定为A+级组件。Ø只要有一项不符合A+级组件要求，但符合A级组件要求，那么判定为A级组件。Ø只要有一项不符合A级组件要求，但符合B级组件要求，那么判定为B级组件。Ø只要有一项不符合B级组件要求，那么判定该组件产品为C级。检验及判定规那么第七十四页，共114页。光伏组件质保条款第七十五页，共114页。光伏组件质保条款第七十六页，共114页。光伏组件质保条款第七十七页，共114页。合格组件产品的选择1、看企业2、看资质3、看现场4、看管理5、看配置6、看产品7、看价格8、看售后9、看口碑第七十八页，共114页。小知识-光伏电站常用组件规格60片串组件：1640mm×992mm72片串组件：1956mm×992mm第七十九页，共114页。60片电池片组件功率60片串组件：1640mm×992mm多晶组件 单晶组件组件功率260W265W270W275W组件功率300W290W285W280W第八十页，共114页。72片串组件常规功率72片串组件：1956mm×992mm多晶组件组件功率330W325W320W315W单晶组件组件功率360W355W350W345W第八十一页，共114页。非常规组件规格工作电压40片单晶组件工作电压20V96片单晶组件工作电压48V54片多晶组件工作电压27V第八十二页，共114页。怎么看组件技术参数表第八十三页，共114页。小知识---什么是转换效率转换效率：组件将单位面积的太阳光能转换为电能的效率辐照度：在标准测试条件下，辐照度为1000W/㎡面积：电池组件的面积〔常规60片多晶组件为1.64*0.992㎡〕组件功率：组件标称功率，代表组件输出的可供使用的电能在辐照度和面积一定的情况下，转换效率和组件功率成正比关系，代表了组件将光能转化为电能的能力大小第八十四页，共114页。转化效率计算公式组件功率÷组件面积÷1000=转化率第八十五页，共114页。组件功率衰减根据?关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见?多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率分别不低于15.5%和16%；硅基、铜铟镓硒〔CIGS〕、碲化镉〔CdTe〕及其他薄膜电池组件的