太阳能光伏组件技术课件

,*,太阳,电池,组件,由于太阳电池本身易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气中，光电转换效率会由于潮湿、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、层压等方式封装成平板式构造再投入使用,。其中以层压封装的方法用的最为普遍，即将太阳电池片的正面和背面各用一层透明、耐老化、黏结性好的,热熔性,EVA,胶膜包封,，,采用透过率高、耐冲击的低铁钢化玻璃做上盖板,，,用耐湿抗酸的,Tedlar,复合薄膜（聚氟乙烯复合膜）或玻璃等其他材料做背板,，通过,真空层压工艺,使,EVA,胶膜将电池片、正面盖板和背板黏合为一个整体，从而构成一个实用的太阳电池发电器件，,一般称为太阳电池组件或组件,，俗称太阳电池板或电池板。,本章主要内容,1.,太阳电池的组件类型,2.,封装材料,3.,太阳电池组件制造设备,4.,太阳电池组件封装工艺,1.,太阳电池的组件类型,单晶硅组件,多晶硅组件,五、太阳电池组件,太阳能电池组件,砷化镓组件,非晶硅薄膜组件,环氧树脂胶封,层压封装,五、太阳电池组件,封装材料与工艺,硅胶封装,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,不等，使用较多的是,9,串,4,列或,12,串,3,列共,36,片串联，,额定电压为,12V,的组件,。,美国,AP,公司,的单晶硅电池,36,片串联，经,层压封装而成,，其,峰值功率,75Wp,，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，这种组件的寿命长,（约,25,年），,一般用于各种光伏电站。,环氧树脂胶封的多晶硅太阳电池组件,，主要用于太阳能草坪灯、礼品玩具等小型太阳电池组件。,非晶硅组件，,弱光性能好，但效率相对较低，且衰减快，,适合于室内或便携式光伏系统。,近几年，随着国内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,，与普通组件结构相比，双面玻璃组件,利用玻璃代替,TPE,作为组件背板材料,。广泛用于,太阳能智能窗，太阳能凉亭和光伏建筑顶棚、光伏玻璃慕墙等。,可回收的太阳电池组件。,2.,封装材料,五、太阳电池组件,2,、封装材料,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、,EVA,、,Tedlar,或,Tedlar,复合薄膜，如,TPT,（,TPE,）、连接条、铝框等,。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利用。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.1,环氧树脂,太阳电池用的环氧树脂黏合剂是,双组分液体,（现用现配），,通过改变固化剂、促进剂等，环氧树脂的配方可以千变万化，从而具备各种不同性能，以满足各种不同要求。,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,50,200nm,，大大超过水分子的体积。水的渗透降低电池的使用寿命。,提高环氧树脂的疏水性是有效地提高其耐湿性的一项措施,。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.1,环氧树脂,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,，早期太阳能草坪灯大都采用这种组件。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,EVA,层压封装取代的趋势,。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.2,有机硅胶,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、耐老化、抗氧化、电绝缘、疏水性等，,一般会使用中性硅胶,。,有机硅胶,透光率可以达到,90,以上,，具有低温固化的特点，可方便表面镀膜等。,有机硅膜在热、空气、潮气等老化条件下容易发生老化现象，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其老化性能,。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.3 EVA,胶膜（简介）,标准的太阳电池组件中一般要加入两层,EVA,胶膜，,EVA,胶膜在电池与玻璃、电池与,TPT,之间起粘接作用,。,（,1,）,EVA,是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，,EVA,树脂与聚乙烯（,PE,）相比，由于分子链上引入乙酸乙烯单体（,VA,），从而,降低了结晶度，提高了透明性、柔韧性、耐冲击性，并改善了其热密特性,。,（,2,）未经改性的,EVA,透明、柔软，有热熔粘接性、熔融温度低（小于,80,）、熔融流动性好,。这些特征符合太阳电池封装要求，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碎裂，使粘接脱层,。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.3 EVA,胶膜（简介）,太阳电池组件作为一种长期在户外使用的产品，,EVA,胶膜是否能经受住户外的紫外光老化和热老化也是十分重要的问题。,未改性的,EVA,如长时间受紫外光和热的影响，易龟裂、变色，易从玻璃、,TPT,上脱落，从而大大地降低太阳电池的效率，缩短其使用寿命，最终增加了太阳电池的使用成本,。,因此，需要对,EVA,进行改性。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.3 EVA,胶膜（主要性能指标）,一般说来，用于太阳电池封装的,EVA,胶膜必须满足以下主要性能指标：,固化条件 快速型，,加热,135,，恒温,15,20min,；慢速型，加热至,145,，恒温,30,40min,。,厚度,0.3,0.8mm,；宽度,1100mm,，,800mm,，,600mm,等多种规格,太阳电池封装用的,EVA,胶膜固化后的性能要求 透光率,大于,90,；交联度,大于,65,；剥离强度（,N/cm,），,玻璃,/,胶膜大于,30,；,TPT/,胶膜大于,15,；耐温性：,高温,80,，低温,-40,，尺寸稳定性较好,；,具有较好的耐紫外光老化性能。,国内目前的大多数太阳电池封装用,EVA,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未能做过系统、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。,五、太阳电池组件,2,、封装材料,2.4,玻璃,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,厚度为,3.2mm,，在晶体硅太阳电池,响应的波长范围内（,320,1100nm,）透光率达,90,以上,，对于,波长大于,1200nm,的红外线有较高的反射率，同时能耐太阳紫外线的辐射。,普通玻璃的光谱透过率,太阳电池组件用超白玻璃的光谱透过率,2,、封装材料,2.4,玻璃,五、太阳电池组件,为了提高玻璃的透过率主要从以下几个方面进行研究：,降低玻璃中铁的含量,研制新的防反射涂层或减反射表面材料,增加玻璃强度和延长使用寿命,除玻璃外，一些组件厂商也采用透明,Tedlar,、,PMMA,（俗称有机玻璃）或,PC,（聚碳酸酯）板,作为太阳电池组件的正面盖板材料。,PMMA,板和,PC,板有透光性能好、材质轻的优点,，但,耐温性能差，表面易划伤,，主要应用于室内或便携太阳电池组件的封装。,2,、封装材料,2.5,背面材料,五、太阳电池组件,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,Tedlar,复合材料,。,严格来说应为,Tedlar PVT,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，同样具有许多熟知的碳氟乙烯的性质：,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,。,2,、封装材料,2.5,背面材料,五、太阳电池组件,为了保持太阳电池组件有更长的使用寿命，,Tedlar,可有以下组织形式。,Tedlar/polyester/Tedlar,，,Tedlar/aluminum/Tedlar,，,Tedlar/iron/Tedlar,一般复合薄膜所用的,Tedlar,厚度为,38,m,，聚酯为,75,m,，铝膜和铁膜为,25,30,m,。通常用得最多的就是,Tedlar/Polyester/Tedlar,（,TPT,），,TPT,具有更好的防潮、抗湿和耐候性能还具有高强、阻燃。耐久、自洁等特性,。,白色,TPT,对阳光可起反射作用，能提高电池组件效率，并且具有较高的红外反射率，可以降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。,$10/m,2,2,、封装材料,2.5,背面材料,五、太阳电池组件,目前，很多太阳电池组件封装厂家开始使用,TPE,代替,TPT,作为太阳电池组件的背面材料。,TPE,是由,Tedlar,、聚酯、,EVA,三层材料构成,，与电池接触面（,EVA,面）为接近电池颜色深蓝色，封装出来的组件较美观，耐候性能不如,TPT,，但其价格便宜。,2,、封装材料,2.6,其它材料,五、太阳电池组件,除上述材料之外，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。,3.,太阳电池组件制造设备,3,、太阳电池组件制造设备,五、太阳电池组件,太阳电池组件制造、封装和测试的设备主要有,激光划片机、层压机,、固化炉、电池片测试台、组件测试台、电阻率测试仪等。国外较大型的太阳电池组件专业厂家设备非常齐全，如清洁玻璃、平铺切割,EVA,、太阳电池焊接等都有专门的设备。,3,、太阳电池组件制造设备,3.1,激光划片机,五、太阳电池组件,一般由,激光晶体、电源系统、冷却系统、光学扫描系统、真空泵、控制系统、工作台、计算机,等组成。,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。可以较好地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,3,、太阳电池组件制造设备,3.2,层压机,五、太阳电池组件,加热放入电池片下室抽气加压下室充气上室抽气,20W,以下太阳电池组件：设置,工作温度,120,o,C,，,抽气,5min,，,层压,5min,，,充气,20s,，太阳电池功率,50,100W,较大时，,延长抽气时间至,8min,，层压时间至,10min,4.,太阳电池组件封装工艺,4,、太阳电池组件封装工艺,五、太阳电池组件,太阳电池组件是将单体太阳电池串、并联后严密封装而成的。,未封装前的单体太阳电池机械强度弱，不能承受较大力的撞击，薄而易碎,；而且，,大气中的水分和腐蚀性气体会慢慢锈蚀和氧化电极，逐渐使电极脱落，同时也腐蚀太阳电池表面，降低电池的效率,，因此，要使用玻璃等将太阳电池封装，使其与大气隔绝。,另一方面，单体太阳电池工作电压只有,0.4V,0.5V,，由于受硅片材料尺寸限制，,单体电池功率也都很小，远不能满足一般用电设备的电压、功率要求,。,4,、太阳电池组件封装工艺,五、太阳电池组件,太阳电池组件制造过程主要有以下一些步骤：,激光划片光焊（将电池片连接成串）手工焊（焊接汇流条）层叠（玻璃,EVA,电池,EVA,TPT,）中测层压固化装边框、接线盒终测,4,、太阳电池组件封装工艺,五、太阳电池组件,4.1,激光划片,太阳电池每片工作电压,0.40.5V,左右（开路电压,0.6V,），将一片切成两片后，每片电压不变；太阳电池功率与电池板的面积成正比（同样转换效率下）。,根据组件所需电压、功率，可以计算出所需电池片的面积及电池片片数,。由于单体电池（未切割前）尺寸一定，面积通常不能满足组件需要，因此，在焊接前，一般有激光切片这套工序。,切割前，应设计好切割路线，画好草图，要尽量利用切割剩余的电池片，提高电池片利用率,。,4,、太阳电池组件封装工艺,五、太阳电池组件,4.2,焊接,切割好的太阳电池片需要将其连接起来，焊接这一工序就是用焊条按需要将电池片串联或并联好，最后汇成一条正极和一条负极引出来，焊接时要注意几点：,太阳电池串联后，每片串联的电池片要求尺寸一样大，颜色一致,手工焊接时把握好烙铁与焊点接触时间，尽量一次焊成,焊点要均匀,太阳电池