太阳能电池工艺流程与组件测试

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Microworld,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Microworld,太阳能电池组件根底生产流程和测试,目录,太阳能电池组件根底知识,1.1太阳能电池组件概论,1.2 太阳能电池组件的分类,1.3 太阳能电池组件产品介绍,1.4太阳能电池组件实物图,太阳能电池组件生产流程,1、电池检测(分片,2、正面焊接检验,3、反面串接检验,4、叠层玻璃清洗、材料TPT、EVA检验、敷设,5、中道检验过程检验,6、层压去毛边,7、装边框涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶,8、焊接接线盒,9、高压测试,10、组件测试,11、外观检验,12、包装入库,1.1,太阳能电池组件概论,太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。,太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光热电转换方式，另一种是光电直接转换方式。,1 光热电转换方式。,2 光电直接转换方式该方式是利用光电效应光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光电转换的根本装置就是太阳能电池。,1.1,太阳能电池组件概论,电池组件,定义：,具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳能电池组合装置，叫太阳能,电池组件,，即,多个单体太阳能电池互联封装后成为组件。,1.1,太阳能电池组件概论,作用：,单个太阳能电池往往因为输出电压太低，输出电流不适宜，晶体硅太阳能电池本身又比较脆，不能独立抵御外界恶劣条件，因而在实际使用中需要把单体太阳能电池进行串、并联，并加以封装，接出外连电线，成为可以独立作为光伏电源使用的太阳能电池组件(Solar Module或PV Module，也称光伏组件)。太阳能电池组件通过吸收阳光，将太阳的光能直接变成用户所需的电能输出。,光伏组件输出功率：从零点几瓦到数百瓦不等,1.2,太阳能电池组件,的分类,单晶硅太阳能电池组件,多晶硅太阳能电池组件,刚性衬底薄膜太阳能电池组件,柔性薄膜太阳能电池组件,非晶硅薄膜,碲化镉薄膜,单结晶硅太阳电池,SINGLE CRYSTAL,多结晶硅太阳电池,POLY CRYSTAL,非结晶硅太阳电池,AMORPHOUS,1.2,太阳能电池组件,的分类,由于大面积(如面积200200mm2，200mm，厚度=0.20.3mm)的硅片比较脆，而单体电池的输出电压又仅在0.450.60V之间，因而需要首先将假设干个单体电池进行串(并)联以获得必要的输出电压、电流(功率)，然后再根据实际用途的需要进行封装。,组件的封装结构、封装材料和封装工艺与组件的工作寿命、可靠性和本钱，有着密切的关系，但有时会被无视。,1.,晶体硅太阳能电池组件,晶体硅,太阳能电池,单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池,1.3,太阳能电池组件产品介绍,美国,AP,公司,的单晶硅电池,36,片串联，经层压封装而成的。其峰值功率,75W,。，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,),，一般用于各类光伏电站。,单晶硅太阳电池组件,单晶硅太阳电池组件,1.3,太阳能电池组件产品介绍,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、光伏玻璃幕墙等。与建筑结合是太阳能光电开展的一大趋势。因此，预计双面玻璃组件商业市场会进一步扩大。,双面玻璃太阳电池组件结构,与普通组件结构相比，双面玻璃组件利用玻璃代替,TPE(,或,TPT),作为组件背板材料。,2.,双面玻璃太阳电池组件,1.4,太阳能电池组件实物图,太阳能电池组件是太阳能照明设备和发电设备能够正常工作的源头。,1.4,生产各种型号的太阳能电池组件，可广泛应用于生活中的各个方面,三种材料制可作各种规格的太阳能电池板,太阳能电池组件是由单、多晶硅高效太阳能电池片、,EVH,胶膜、,TPT,、钢化玻璃、边框、接线盒等组成。,2.,太阳能电池组件生产流程,组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。流程：1、电池检测(分片)2、正面焊接检验3、反面串接检验4、叠层玻璃清洗、材料TPT、EVA检验、玻璃预处理、敷设 5、中道检验过程检验6、层压去毛边7、装边框涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶8、焊接接线盒9、高压测试10、组件测试11、外观检验12、包装入库,2.1 电池检验分片,1、电池检验：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,2.2,正面焊接,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。多出的焊带在反面焊接时与后面的电池片的反面电极相连。,正面焊接,2.3 反面串接,3、反面串接：反面焊接是将72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72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“后面电池的反面电极正极上，这样依次将72片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。,反面串接,2.4,叠层,4、叠层：反面串接好且经过检验合格后，将组件串、钢化玻璃和切割好的EVA、背板TPT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对位置，调整好电池间的距离，为层压打好根底。敷设层次：由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、背板TPT。,叠层,2.5 中道检验过程检验,5、中道检验：过程检验,层压前检验人员负责对层叠好后待压组件进行100%目检,检验范围在观察架区域。要求在观察架上无组件检验时可在层叠区域观察层叠员工是否按标准操作存在过程检验,发现问题时，请在“中检工序检查记录表上清楚记录。如有异常问题，请及时反响,并使相关人员进行返工处理,保质保量的完成赋予的生产任务检验,2.6,层压,6,、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,22,分钟。固化温度为,145,左右，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。,层压,2.7,装框,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1527硅胶填充。,2.8,焊接接线盒,8、焊接接线盒：在组件反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。焊接面积大于总面积的80%，接线盒用1521(A、B)硅胶一定比例填充。1521硅胶配比照例,A：B=6：1质量,A：B=3：1体积,2.9,组件清洗,9,、组件清洗：好的产品不仅有好的质量和好的性能，而且要有好的外观，所以次工序保证组件清洁度，铝边框边上的毛刺要去掉，确保组件在使用减少对人体的损伤,2.10,组件电性能测试,10,、组件测试：测试的目的是对电池的输出功率等参数进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。,组件电性能测试,终测机,终测曲线,2.11,组件,EL,测试,125*150*72,组件,EL,图像,2.12,成品检验,12、成品检验：为了使组件产品质量满足相关要求，使组件的最终检验操作过程标准化，主要对组件成品的全面检验：型号、类别、清洁度、各种电性能的参数确实认，以及对组件优劣等级的判定和区分。,2.13,包装入库,13,、包装入库：对产品信息的记录和归纳，便于使用和今后查找和数据调用,PV,测试方法简介,中科院电工所,主要内容,电流-电压IV特性测试,1,光谱响应量子效率测试,2,少子寿命测试,3,反射光谱测试,4,电容,-,电压测试,5,5,4,薄膜厚度测试,拉曼测试,一、,IV,测试,太阳电池的电路特性：,图,1,太阳电池的电路模型，蓝色虚线内表示太阳电池的等效电路,I,L,：,光生电流,I,D,：二极管饱和暗电流,R,sh,：并联电阻,R,s,：串连电阻,图,3,不同串连电阻得出的,IV,测试结果,一、,IV,测试,串、并联电阻的影响,图,4,不同并连电阻得出的,IV,测试结果,文献：,Antonio Luque,，,Steven Hegedus,，,Handbook of Photovoltaic Science,and Engineering,，,Wiley Inc,一、,IV,测试,串、并联电阻的影响：在不同光强下测试ISC和VOC，得出以下图,结论：,1,：串连电阻减少了短路电流,2,：并连电阻减少了开路电压,3,：二极管的品质因子,A0,，值一般在,1,2,之间，二极管主要在准中性区域复合为,1,，在耗尽区域复合为,2,。,4,：饱和暗电流,I,0,图,5 I,SC,与,V,OC,关系曲线,文献：,Antonio Luque,，,Steven Hegedus,，,Handbook of Photovoltaic Science,and Engineering,，,Wiley Inc,一、,IV,测试,R,V,V,Variable supply,V,V,Variable supply,暗,IV,特性：恒温，蔽光,电池在正向电压下工作，因此研究,pn,结的正向特性很重要。得出,I,0,和品质因子,n,。,二极管的暗电流密度,I,0,通过,2-,二极管模型描述为：,R,光照IV特性：直接反映电池的输出功率,标准条件：AM1.5，温度25oC，光源的标定辐射计或者标准电池,需要温度测试或者控温,图6 典型的I-V测试结构图，上图为暗IV测试，以下图为光照IV测试,IV,测试,模拟光源,Reference:,K.A.Emery,Solar cells 18(1986)251-260,各种模拟光源与AM1.5的比较,R.J.Matson,Solar cells 18(1984)105-145,一、,IV,测试,典型的测试结果：,文献：,Antonio Luque,，,Steven Hegedus,，,Handbook of Photovoltaic Science,and Engineering,，,Wiley Inc,J=Jsc J,0,(superposition principle),