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1、晶体硅太阳能组件制造工艺,组件事业部技术科,目 录,一、光伏行业简介二、光伏发电原理三、光伏发电应用四、组件生产工艺,一、光伏行业简介,1、行业背景（1）非再生能源：包括煤、石油，天然气，木材等，地球上的储备量一定，一旦消耗不可再生。（2）可再生能源：消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能、水能等； 太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。2、发展历史 光伏发电（也称太阳能发电），就是利用太阳电池直接将太阳光能转化为电能。早在100多年前，科学巨匠
2、爱因斯坦就发现了光电效应，为人类利用太阳能提供了理论依据。1954年，美国贝尔实验室研究人员开发出光电转换效率为4.5%的单晶硅太阳电池，使人类直接利用太阳能发电的梦想成为现实。进入新世纪以来，美国、日本、德国等纷纷制定扶持政策和发展规划，光伏产业呈现出蓬勃发展的局面，成为全球各国尤其是发达国家关注和争夺的焦点。3、光伏定义： 利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为“光伏产业”，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。,4、光伏产业链,单晶/多晶电池组件,单晶/多
3、晶电池片,单晶/多晶硅片,光伏系统集成安装,5、国家政策,光伏能源是一种可持续、无污染、总量大的绿色新能源，应当充分认识太阳能光伏发电的战略价值和重要意义，切实在国家能源经济和社会可持续发展的总体部署中予以统筹考虑，提升太阳能光伏产业在国民经济发展中的战略地位。通过实施工业转型升级和可再生能源等相关规划，统筹制订产业、财税、金融、人才等扶持政策，积极促进我国光伏产业健康发展。 十二五”期间，支持骨干企业做优做强，到2015年形成：1家年销售收入过千亿元的光伏企业，3-5家年销售收入过500亿元的光伏企业；3-4家年销售收入过10亿元的光伏专用设备企业。单晶硅电池的产业化转换效率达到21%，多晶
4、硅电池达到19%，非晶硅薄膜电池达到12%，新型薄膜太阳能电池实现产业化。 到2015年，光伏组件成本下降到7000元/千瓦，光伏系统成本下降到1.3万元/ 千瓦，发电成本下降到0.8元/ 千瓦时，光伏发电具有一定经济竞争力；到2020年，光伏组件成本下降到5000元/ 千瓦，光伏系统成本下降到1万元/ 千瓦，发电成本下降到0.6元/ 千瓦时，在主要电力市场实现有效竞争。,光伏发电原理：利用物理学“光生伏打效应”原理，直接将太阳能转化为电能。 当太阳光照射在电池表面时电池吸收光能，产生光生电子-空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端分别出现正负电荷积累，即产生“光生电压”
5、，若在内电场的两端引出电极并接上负载，则负载中就有“光生电流”通过，从而获得功率输出。这种太阳能发电技术也称为光伏发电。,二、光伏发电原理,当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下面的两个图所示）,太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成电能的能量转换器，就是太阳能电池。 太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光
6、照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。这种现象，就是著名的光生伏打效应。,理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地厂各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家己经大面积推广实施。,三、光伏发电应用,光伏发电系统主要包含以下几大部分：1）太阳能组件：将太阳光转换为电能。2）控制器
7、：对蓄电池的充、放电流进行控制，避免蓄电池的过充，过放。3）蓄电池：储存电量（并网发电时不需要）。4）逆变器：将直流电转换为交流电（直流负载时不需要）。5）负载：使用电力的设备。,太阳能充电器,太阳能手电,太阳能路灯,屋顶发电,并网电站,BIPV,四、组件生产工艺,组件必须能够经受像灰尘、盐、沙子、风雨雪、冰雹、潮湿、湿气的冷凝和蒸发、大气污染、每日和季节温度的变化，以及长时间经受紫外光照射。 光伏发电的核心部件-电池片是180微米左右的薄片，很容易破损。如何保证其25年乃至更长的使用寿命，就依靠优秀的太阳电池组件封装工艺。,工艺流程图,组件封装示例图,组件正面图,组件背面图,物料准备,电池片
8、,涂锡带,EVA,背板,钢化玻璃,铝框,密封硅胶,接线盒,单晶电池：M125: 包含M125 D165/150 (2栅)、M156 D220 (2/3栅) 等规格:M125 D165:单晶电池片，边长125mm，对角线165mm，小倒角；M125 D150:单晶电池片，边长125mm，对角线150mm，大倒角；M156 D220:单晶电池片，边长156mm，对角线220mm多晶电池：P156 D220:多晶电池片，边长156mm，对角线220mm，无倒角。类单晶电池：L156 D220:类单晶电池片，边长156mm，对角线220mm，无倒角。相较于传统单晶片具备更大发电面积，能耗和成本却较低；
9、相较于传统多晶片具备更高的发电效率和更低的衰减。,M125 D150,多晶电池片,类单晶电池片,M125 D165,M156 D220,1、电池片,细栅线,背面主栅线（正极）,正面主栅线（负极）,蓝色氮化硅减反射膜,铝背场,2、涂锡铜带,截面图,1、涂锡层成分：60%Sn40%Pb2、钎料：为实现两种材料（或零件）结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物。我们把温度低于450的焊接称为软钎焊，所用的焊料为软钎料，如锡基、铅基、锌基就属于软钎料。软钎料熔点低于母材熔点，焊接到钎料熔化可以润湿母材。3、含锡60%、铅40%的铅锡合金具有最低的共熔点183。4、Sn能与大多数金属反应，形成金属间化合物，
10、但是表面张力大，增加Pb能减小表面张力和粘性，改善润湿性。,焊带：串接电池片，疏导电流,汇流条：实现组件和接线盒的连接,3、EVA,使EVA和玻璃结合产生化学键后，持久结合在一起，并且EVA以自身优良的透光性能改善玻璃的透光率，起到增透的作用。,加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发EVA分子间的结合，形成三维网状结构。,EVA是一种热融胶，常温下无粘性而具抗粘性，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明。,搬运EVA,裁切EVA,安装EVA,4、背材,TPT： 双面含氟外层PVDF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层具有良好的绝缘性能，内层和EVA具有良好的粘接性能,TPE
11、：单面含氟,背板裁切,背板冲孔,5、镀膜玻璃,6、铝框,阳极氧化：电解水，析出氧气后与阳极铝框形成致密氧化膜（耐磨、抗腐蚀、良好的电绝缘及高的热绝缘）作用：1、保护玻璃边缘； 2、铝框结合硅胶加强了组件的密封性能； 3、大大提高了组件整体的机械强度（机械载荷）； 4、便于组件的运输和安装。,铝材切割,实铆,铝材堆放,7、密封硅胶,密封硅胶-以聚二甲基硅氧烷为基础原料的膏状物。作用：1、将钢化玻璃与铝框有机结合在一起，并起到密封绝缘作用； 2、可有效防潮、防晒、防紫外线、耐化学腐蚀及各种恶劣气候。,接线盒底部硅胶,接线盒内部灌封胶,边框密封胶,8、接线盒,将组件引出线与接线盒内部电路连接，接线盒
12、内部线路再与外部线路连接，并且具有防尘防水的作用。,流程图,涂锡带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，涂锡带为镀锡的铜带，焊带的长度约为电池边长的2倍。正面焊接后多出的焊带在背面焊接时与下一片串联的电池片的背面电极相连。,单焊,涂锡带准备,烙铁,压带,涂锡带,电池片,背面焊接是将N张片电池串接在一起形成一个组件串，电池的定位主要靠一个模具板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将单片焊接好的电池的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将N张片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。,串焊,电池片摆放,串接,周转托盘,检查电池片,背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的E
13、VA 、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。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，为层压打好基础。,排版,铺设玻璃,铺设电池串,引出线,铺设背板,固定背板,绝缘条固定,EL测试,层压,1、层压机的温度保持很低的温度，EVA熔化，有流动性，但是交联速度很慢。真空泵对下室抽真空，组件内部的气体被抽走。上室保持真空，组件不受压力。2、EVA固化阶段。层压机温度升高到一个较高的温度，EVA发生快速的交联反应。下室继续保持抽真空，及时排除固化过程产生的气体。同时上室充气，上下室之间的压力差使层压机中的橡胶层对组件施加压力。3、结束阶段。EVA固化完成。先是上室抽真空，撤去压力，然后
14、下室充气，开盖。,进料操作图,揭开高温布,切边,组件摆放,检查组件,铺设高温布,与玻璃装一个镜框类似给组件装铝框，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。边框和组件的缝隙用硅胶填充，各边框间用铝角连接。,装框,安装接线盒,装框,涂硅胶,组件固化,清洗,保证电池组表面以及框架干净无污渍。,刮角,揭开铝框PE保护膜,清洗组件正面,恒温区质量控制点,中央空调,空调柜机,恒温室配置了中央空调和两台空调柜机，保证环境温度为252，湿度为40%75%，使组件恒温24小时（冬季4小时，夏季2小时）达到标准测试要求。恒温室两面墙壁均有温湿度表对环境温度和湿度进行监控。,温湿度监控表,绝缘耐压
15、和测试站质量控制点,绝缘耐压测试站,功率测试站,中央空调,标准板放置柜,加湿器,加湿器,绝缘耐压测试站和功率测试站配置了中央空调、东北角和西南角分别有两台大型加湿器，每台测试仪又分别配有一台小型加湿器，使测试环境温度控制在252，测试环境湿度控制在40%75%之间。另有标准版放置柜，保证标准板温度在251。标准板放置柜旁和墙壁上分别挂有温湿度监控表，对整个测试环境温度和湿度进行监控。,温湿度监控表,绝缘耐压和测试站质量控制点,红外测温温度,测试仪测试光强1000W/，红外测温,组件测试：测试的目的是对电池组件的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。绝缘耐压测试：在组件边框和电极
16、引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度和漏电流大小，保证组件在恶劣自然条件下不被损坏。,组件测试,测试图,包装,双片纸箱包装,黏贴条形码,组件检查,大纸箱包装,唛头,ET_ P_6_60_240_B_B_Z_1(1)-(2)-(3)-(4)-(5)-(6)-(7)-(8)-(9)解释：(1)公司名称 ET:ET Solar；FS:Future solar；(2)组件类别 M:单晶；P :多晶；L :类单晶；(3)电池片尺寸 5:5英寸；6:6英寸；(4)电池片数量 36:36片； 54:54片； 60:60片； 72:72片；(5)峰值功率 145:145W；215:215W；240:240W；(6)背板属性 B:黑色背板； W:白色背板； T:透明背板；(7)边框属性 B:黑色边框； W:白色边框； L:无边框； E:嵌入式；(8)特殊属性 Z:Zero-rack组件；D:双接线盒组件(9)特殊产地(国内生产的不标注) G:德国；I:意大利,组件命名规则（欧洲）,组件条形码命名规则,
