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1、太阳电池组件制造工艺,太阳电池为什么要封装？,由于太阳电池本身易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气中，光电转化效率会由于潮湿、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。其中以真空层压封装的方法用得最为普遍,即将太阳电池片的正面和背面各用一层透明、耐老化、粘结性好的热熔性EVA（乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物胶膜）包封，采用透过率高、耐冲击的钢化低铁玻璃做上盖板，用耐湿抗酸的Tedlar复合薄膜（聚氟乙烯复合膜）或玻璃等其它材料做背板，通过真空层压工艺使EVA胶膜将电池片、正面盖板和背板粘合为一个整体，从而构成一个实用的太阳电池发电器
2、件，一般称为太阳电池组件，俗称太阳电池板。这儿主要介绍太阳电池组件的类型、封装材料、设备以及封装工艺。,太阳电池组件类型,太阳电池组件种类繁多，根据太阳电池片的类型可分为：单晶硅组件、多晶硅组件、砷化镓组件、非晶硅薄膜电池组件等等，其中晶体硅（包括单晶硅与多晶硅）电池组件约占市场的90以上。封装材料与工艺也不尽相同，主要分为：环氧树脂胶封、层压封装、硅胶封装等。目前用得最多的是真空层压封装方式，因为这种封装方式适宜于大面积电池片的工业化封装。同类太阳电池组件根据峰值功率、额定电压又可以分为不同型号。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甚至几百伏不等。使用较多的是9串4列或
3、12串3列共36片串连，额定电压为12V的组件。随着并网发电所需要的大功率、大面积太阳电池发展，24V太阳电池组件的用量也在逐步增加。,下几个图是用不同的封装材料和工艺制备的太阳电池组件。图31所示的单晶硅太阳电池组件是采用美国AP公司的单晶硅电池36片串连，经层压封装而成的。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），一般用于各类光伏电站。与单晶硅组件相比，多晶硅组件在外观上有点差别，表现为电池表面颜色不一致。图32环氧树脂胶封的多晶硅太阳电池组件所示。该组件由8小片多晶硅电池串连而成，峰值功率约0.35Wp，主要用于太阳能草坪灯、
4、礼品玩具等小型太阳电池组件。非晶硅沉积温度较低，可以沉积在柔性衬底上制成可弯曲的电池组件，如图33所示。这种组件的弱光效应性能好，但效率相对较低，且衰减快，适合于室内或便携式光伏系统。,随着国内外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（或TPT）作为组件背板材料，其结构如图34所示。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发展的一大趋势。因此，预计双面玻璃组件商业市场会进一步扩大。,通过环氧树脂胶封与层压封装的组件，太
5、阳电池被牢牢粘合住，不易拆卸与更换。这样，组件常常会因为单片电池的碎裂或电极脱落等致使整个组件失效，无法修补。目前欧洲、日本开始尝试封装可回收的太阳电池组件。其中中空玻璃封装方式被很多厂商看好。中空玻璃是由两片玻璃组成，玻璃间用内部灌有干燥剂的空心铝管隔离，同时中空部分充入惰性气体，并用丁基胶，聚硫胶或结构胶进行密封处理。将连接好的太阳电池置于中空玻璃之间，电池背面紧贴玻璃表面，用可拆卸的硅胶固定。这种封装方式没有使用EVA，电池上表面与盖板玻璃之间存在空气层，由于气体与玻璃折射率差别大，阳光入射到电池表面经这一界面反射较多，上表面盖板玻璃内侧应作减反射处理。,封装材料,真空层压封装太阳电池，
6、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。合理地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。优良的太阳电池组件，除了要求太阳电池本身效率要高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不可缺少的。,环氧树脂,环氧树脂是比较常见的粘合剂，产品形式也是多种多样，既可做成单组分或双组分，也可以做成粉末状树脂。太阳电池用的环氧树脂粘合剂是双组分液体，使用时现配现用。通过改变固化剂、促进剂等，环氧树脂的配方可以千变万化，从而具备各种不同的性能，以满足各种不同的要
7、求。这是环氧树脂类封装材料的优势。环氧树脂通过适宜的添加改性可以获得较高的导热绝缘性，从而可以在电子器件中使用。但是，这样的改性环氧树脂对太阳电池不适合。环氧树脂的粘结力比较强，耐老化性能相对差，容易老化而变黄，因而会严重影响太阳电池的使用效果。此外，使用过程中还会由于老化导致材料脆化，这与环氧树脂的低韧性以及在老化过程中的结构变化有关。通过对环氧树脂进行各种改性可在一定程度上改善其耐老化性能。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
8、施。通过高温蒸煮试验可检测封装器件的耐湿可靠性。用环氧树脂封装太阳电池时，由于膨胀系数不同，会由于成型固化过程中的收缩和热收缩而产生内应力，造成强度下降、老化龟裂、封装开裂、空洞、剥离等各种缺陷。,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。,有机硅材料,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。有机硅（硅胶）是弹性体，在外力作用下能具有变形的能力，外力去除
9、后又恢复原来的形状。硅胶分为中性、酸性等，酸性硅胶因为会腐蚀硅片，所以一般使用中性硅胶。硅胶对玻璃陶瓷等无机非金属材料的粘结牢固，对金属粘结力也很强，所以在安装行业中大量使用。如用于安装铝合金玻璃门窗，还防雨。利用有机硅的粘结性、附着力、透明，还可以用做表面封装、密封胶等。有机硅材料是一种透明材料，文献报道透光率可以达到90以上，是一种应用广泛的膜材料。有机硅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，聚硅氧烷的侧基极易被氧化，从而发生大分子的侧链或有机自由基的耦合等副反应，使物理性能发生明显的变化，如Si-O键与空气中水反应使链断裂而老化。也可解释为由于氧气和
10、水的作用下，水解形成硅醇结构Si(OH)2，导致硅原子周围的化学环境发生变化。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。,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。,EVA,EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，EVA树脂与聚乙烯（PE）相比，由于分子链上引入了乙酸乙烯单体（VA），从而降低了结晶度，提高了透明性、柔韧性、耐冲击性，并改善了其热密封性。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的要求，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
11、致使太阳电池碎裂，使粘接脱层。此外，太阳电池组件作为一种长期在户外使用的产品，EVA胶膜是否能经受户外的紫外光老化和热老化也是厂家和用户非常关心的问题。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，不利于太阳电池的推广和应用。因此，需要对EVA进行改性。,EVA,对EVA胶膜的改性主要从两方面进行。一方面，在EVA胶膜的制备过程中，通过实验设计和选择，添加适宜的、能使聚合物稳定化的添加剂如紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、热稳定剂等，从而显著地效地改善EVA胶膜的耐天候老化性能；另一方面，采
12、用化学交联提高EVA胶膜的耐热性，并减小其热收缩性。即在EVA胶膜的配方中添加有机过氧化物交联剂，当EVA胶膜加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发大分子间的反应，形成三维网状结构，致EVA胶层交联固化。一般说来，当交联度（指EVA大分子经交联反应后达到不溶的凝胶固化的程度）大于60时，EVA胶膜就能承受大气的变化，不再出现太大的热收缩，从而满足太阳电池封装的需要。以EVA为原料，添加适宜的改性助剂等，经加热挤出成型而制得的EVA太阳能电池胶膜在常温时无粘性，便于裁切操作；使用时，要按加热固化条件进行对太阳电池组件进行层压封装，冷却后即产生永久的粘合密封。EVA太阳能胶膜目前已在太阳电池
13、封装、电子电器元件封合、汽车装饰等方面获得了广泛的应用。它具有环保、耐紫外光老化等优点，可取代环氧树脂封装。,EVA,EVA太阳电池胶膜主要性能指标一般说来，用于太阳电池封装的EVA胶膜必须满足以下的主要性能指标：a 固化条件：快速型，加热至135恒温1520分钟；慢速型，加热至145恒温3040分。b 厚度0.30.8mm；宽度：1100mm，800mm，600mm等多种规格。c 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
14、。,EVA,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。我们比较系统而深入地研究了对提高太阳电池组件寿命至关重要的封装材料EVA胶膜。所研制的EVA胶膜除了能完全满足上述主要性能指标外，还具备了较优异的耐老化性能，特别是耐紫外光老化性能。经过具有计量认定的检测部门的检测，所研制的EVA胶膜按照GB/T16422.3-1997标准进行了1000小时的老化试验。具体的试验条件为：I型UVA340灯，辐照度0.68W/m2;循环条件：在黑标温度70C下辐照暴露8h
15、;然后在黑标温度50C下冷凝暴露4h。在这样的条件下经1000小时老化后，所研制的EVA胶膜的黄色指数的变化大大低于目前国内市场上的EVA胶膜，比较接近国外进口的同类产品；而价格则比进口EVA胶膜要低得多。这一研究成果对提高太阳电池组件的使用寿命，降低其使用成本，促进太阳能这一可再生的清洁能源的推广应用和发展是非常有意义的。,低铁钢化玻璃,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（3201100nm）透光率达90%以上，对于波长大于1200nm的红外有较高的
16、反射率，同时能耐太阳紫外线的辐射。利用紫外可见光光谱仪测得普通玻璃的光谱透过率（上图）与太阳电池组件用的超白玻璃光谱透过率（下图）所示，普通玻璃在波段7001100段透过率下降较快，明显低于超白玻璃的透过率。,由于普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射过大是降低太阳能利用率的主要原因之一。为此，玻璃制造商们对降低玻璃中的铁含量、研制新的防反射涂层或减反射表面材料，以及如何增加玻璃强度和延长使用寿命这三方面十分重视。目前，玻璃厂商已能熟练地对23毫米薄玻璃进行物理或化学钢化处理，不仅光透过率仍保持较高值，而且使玻璃的强度提高为普通平板玻璃的34倍。薄玻璃经过钢化处理后，在太阳能利用中以薄代厚并
17、达到相对降低玻璃铁含量，提高光透过率及减轻太阳电池组件的自重及成本，不仅切实可行，而且效果明显。,为了减少玻璃表面光反射率，玻璃制造商们通过物化处理方法，对玻璃表面进行一些减反射工艺处理，可制成“减反射玻璃”，其措施主要是在玻璃表面涂布一层薄膜层，可行之有效地减少玻璃的反射率。此薄膜层又称之为减反射涂层。这种在玻璃表面制备的减发射层，可采用真空沉积法、浸蚀法和高温烧结法等工艺得以实现。据悉，玻璃制造商们选用浸蚀法工艺为多。该工艺是指浸涂硅酸钠与化学处理相结合制备减反射玻璃，经济又简便，其工艺流程大致如下：玻璃原片洗涤干燥浸入硅酸钠溶液提取玻璃低温烘干（或自然风干）二次化学处理提取并烘干检测（透
18、光率、反射率及膜厚）包装出厂该工艺方法可使玻璃透光率比原先提高4%5%；如3毫米光透过率由原来80%提高到85%，折射率较高的超白玻璃（含铁量较低），光透过率可从原来86%提高到91%。这种涂层与玻璃能够牢固地结合，经测试表明其耐磨性非常好。,除玻璃外，一些组件封装厂商也采用透明Tedlar、PMMA（俗称有机玻璃）板或PC（聚碳酸脂）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，材质轻优点，但耐温性差，表面易刮伤，在太阳电池组件封装方面应用受到一定限制，目前主要用于室内用或便携太阳电池组件的封装。,背面材料,太阳电池组件背面材料，可有多种选择，主要取决于应用场所和用户需求
19、。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。用玻璃可制成双面透光的太阳电池组件，适用于光伏幕墙或透光光伏屋顶。用透明Tedlar由于重量轻，可适用于建造太阳能车、船之用。用得最多的就是Tedlar复合薄膜如TPT（或TPE）。Tedlar严格来说应为Tedlar PVT(polyvinyl fluoride film)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聚合物的性质：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，
20、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。,为了保持太阳电池组件有更长的使用寿命，如25年甚至更长，一些专业厂家将Tedlar与聚酯、铝膜或铁膜等合成夹层结构，即有以下形式：Tedlar/polyester/Tedlar;Tedlar/aluminum/Tedlar;Tedlar/iron/Tedlar.一般复合薄膜所用的Tedlar厚度为38m，聚酯为75m，铝膜和铁膜为25-30m。通常用得最多的就是Tedlar/polyester/Tedlar，通常简称TPT。Tedlar复合薄膜具有更好的防潮、抗湿和耐候性能，通常见到太阳电池组件背面的白色覆盖物大都
21、是TPT。TPT还具有高强、阻燃、耐久、自洁等特性，在纺织、建筑等行业都有广泛应用。白色的TPT对阳光可起反射作用，能提高组件的效率，并且具有较高的红外发射率，可以降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。但是它的价格较高，约10美元m2，而且它不容易粘合。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。由于少了一层Tedlar，TPE的耐候性能不及TPT，但它价格便宜（约为TPT的一半），与EVA粘合性能好，在组件封装，尤其是小型组件封装上
22、应用越来越多。,其它材料,玻璃、EVA和TPT，外加太阳电池片是组成组件的主要材料。除此之外，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。国内在武汉、昆明有厂家生产太阳电池组件专业提供铝合金边框和连接连条产品供选择。,太阳电池组件制造设备,太阳电池组件制造、封装和测试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，如清洗玻璃、平铺切割EVA、太阳电池焊接等都有专门的设备。下面主要介绍太阳电池组件封装最基本的设备激光划片机和太阳能电池层压机。,激光划片机,半导体材料的切割与刻划是半导体行业的关键
23、工序之一。太阳电池主要采用金刚石切割设备和激光划片机切割。由于激光划片机的切割效率更高，现在许多工厂都采用激光划片机来切割太阳电池，以满足制作小型太阳电池组件的需要。激光划片机一般由激光晶体、电源系统、冷却系统、光学扫描系统、聚焦系统、真空泵、控制系统、工作台、计算机等组成，如图37所示。控制台上有电源、真空泵、冷却水开关按钮及电流调节按钮等；工作台面上布有气孔，气孔与真空泵相连，打开真空泵后太阳电池就被吸附在控制台上，切割过程中不易移动。切割时将电池放在工作台上，打开计算机，设计切割路线，按下确定键后，激光光斑开始移动，在控制台上调节适当的工作电流进行切割。,激光具有高亮度、高方向性、高单色
24、性和高相干性。激光束通过聚焦后，在焦点处产生数千度甚至上万度的高温，使其能加工几乎所有的材料。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，在沟槽处形成应力集中，很容易沿沟槽整齐断开。激光划片为非接触加工，划片效应是通过表层的物质蒸发出深层物质，或是通过光能作用导致物质的化学键断裂而划出痕迹。因此，用激光对太阳电池硅片进行划片，能较好的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。与传统的机械切割技术比较，激光划片主要有以下优点：a 激光划片由计算机控制，速度快，精确度高，大大提高了加工效率；b 激光划片为非接触式加工，减少了硅片的表面损伤与刀
25、具的磨损，提高了产品成品率；c 激光划片光强弱控制方便，激光聚焦后功率密度高，能很好的控制切割深度，适合对硅片这种薄、脆、硬的材料切割。d 激光束细，加工材料消耗很小，加工热区影响小。e 激光划片沟槽整齐，无裂纹，深度一致。f 激光加工操作方便简捷，使用安全，人工、材料消耗成本低。,使用切割机切割太阳电池，需要注意的问题是：a 一定要在水循环正常工作下，再启动激光电源和调节电源，否则温度过高，容易烧坏电源；b 激光电源属于大功率高频开关电源，它会对外有或多或少的电磁污染，因而对电磁兼容性能的仪器设备，如变型仪、计算机等产生一定影响，建议采用屏蔽、电源隔离等方法抗干扰；c 激光器一般采用氪灯泵浦
26、，需要瞬时高压来触发氪灯，因此严禁在氪灯点燃前启动其它组件以防高压串入，氪灯属于易损耗件，当发现老化时，需要更换新灯；d 激光划片机工作环境要求：室内清洁无尘，相对湿度小于80，温度520；另外，要保持机内循环水干净，定期清洗水箱并更换去离子水或纯水。,太阳电池层压机,太阳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。其外形结构如图38、图39所示，图38是BP公司封装太阳电池使用的美国Spire层压机，图39是中山大学太阳能系统研究所使用的国产层压机。两台层压机工作原理都一样，在控制台上可以设置层压温度、抽气、层压和充气时间，控
27、制方式有自动与手动两种。在层压用EVA封装的太阳电池时，一般设置温度100120，这个温度下EVA刚好处于熔融状态而不会被固化。从层压机可以看到上室真空、上室充气、下室真空、下室充气等控制按钮；打开层压机的上盖，上盖内侧有个胶皮气囊，上室指的就是这个气囊；上盖与下腔之间有密封圈，上盖板与下腔之间形成一个密封室为下室。打开上盖，可以看到下面有两层耐高温的玻璃布，玻璃布下面是加热板。层压过程中，电池片与EVA、TPT、玻璃层叠后放入两层胶布之间，玻璃布有减缓EVA升温速率作用，减少气泡产生，同时可以防止熔融后的EVA流出来弄脏加热板。,层压的基本过程：打开层压机，按下加热按钮，设定好工作温度；待加
28、热板温度达到指定温度（可以从控制台上看到）后，将层叠好的电池片放入层压机并合上盖，合盖后第一步是下室抽气。层叠好的太阳电池片放置在两层玻璃布间（属于下室部分）时，EVA在层压机内开始受热，受热后的EVA处于熔融状态，EVA与电池片、玻璃、TPT之间有空气存在，下室抽气（抽真空）可以将这些间隙中的空气排除。如果抽气时间和层压温度设置不当，在组件玻璃下面常会出现气泡，致使组件使用过程中，气泡受热膨胀而使EVA脱层，影响组件的外观、效率与使用寿命。抽气的下一步是加压（层压）。在加压过程中，下室继续抽真空，上室充气，胶皮气囊构成的上室，充气后体积膨胀（由于下室抽真空）充斥整个上下室之间，挤压放置在下室
29、的电池片、EVA等，熔融后的EVA在挤压和下室抽空的作用下，流动充满玻璃、电池片、TPT之间的间隙，同时排出中间的气泡。这样，玻璃、电池片、TPT就通过EVA紧紧粘合在一起。层压好后需要开盖将电池取出，前两个过程下室处于抽真空状态，大气压作用下，上盖受向下的压力。开盖时，先是下室充气，上室抽空，使放电池组件的下腔气压与大气压平衡，再利用设置在上盖的两开盖支臂将上盖打开。将太阳电池取出后，可以进行下一块太阳电池组件的封装。,上述层压过程，一般在正常工作时，可以设定好层压温度及抽气、层压、充气的时间，控制键拨到自动档，开盖放入太阳电池，合盖后让其自动工作，层压好后会自动开盖，取出层压好的电池组件后
30、可以进行下一工作循环。在设置工作温度，抽气层压时间时要视层压机情况、电池大小而定；进口设备与国产设备有差异，一般层压机厂商会给用户提供一个经验参数，用户在使用过程中，逐步作些修正，在确定自己的最优值。图39中中山大学实验室使用的国产层压机在封装功率20W以下的太阳电池时，设置工作温度120，抽气5分钟，层压5分钟，充气20秒，太阳电池面积（功率50100W）较大时，增加抽气时间至8分钟，层压时间至10分钟。,层压机使用过程中注意事项：a 层压机合盖时压力巨大，切记下腔边框不得放异物，以防意外伤害或设备损毁；b 开盖前必须检查下室充气是否完成，否则不能开盖，以免损坏设备；c 控制台上有紧急按钮，
31、紧急情况下，整机断电。故障排除后，将紧急按钮复位；d 层压机若长时间未使用，开机后应空机运转几个循环，以便将吸附在腔体内残余气体及水蒸汽抽尽，以保证层压质量。,太阳电池组件封装工艺,太阳电池组件是将单体太阳电池串、并联后严密封装制成的。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0.40.5V，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。这一
32、些正是为什么单体太阳电池要制造成组件的原因。太阳电池组件解决了单体电池的一些问题，组件具有以下特点：一、工作电压和输出功率按不同的要求设计，可以提供多种接线方式，满足不同的电压输出要求；二、有足够的机械强度，能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动等产生的应力，具有防腐、防潮、防水、防风、防雹能力；三、经与玻璃、EVA、TPT结合后，有明显的电性能增益。,太阳电池组件的制造过程中主要有以下一些步骤：激光划片光焊（将电池片焊接成串）手工焊（焊接汇流条）层叠（玻璃EVA电池EVATPT）中测层压固化装边框、接线盒终测。,激光划片,太阳电池每片工作电压0.40.45V左右（开路电压约0.6V），
33、将一片切成两片后，每片电压不变；太阳电池的功率与电池板的面积成正比（同样转化效率下）。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（有几种标准），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。切割过程主要步骤是，先打开激光切割机及与之相配的计算机，将要切的太阳电池片放在切割台上，并摆好位置，打开计算机中的切割程序，根据设计路线输入XY轴方向的行进距离（坐标改变的数值，如第一步是沿X轴正方向前进150mm，就在这一步中选择X轴，输入150），预
34、览确定路线后，调节电流进行切割。,下面在对具体切割过程中注意事项作些补充：a 切片时，切痕深度一般要控制在电池片厚度的二分之一到三分之二之间，这主要通过调节激光划片机的工作电流来控制。如果工作电流太大，功率输出大，激光束强，可以将电池片直接划断，容易造成电池正负极短路。反之，当工作电流太小，划痕深度不够，在沿着划痕用手将电池片掰断时，容易将电池片弄碎；b 太阳电池片价格较贵，为减少电池片在切割中的损耗，在正式切割前，应先用与待切电池片型号相同的碎电池片做试验，测试出该类电池片切割时激光划片机合适的工作电流I0，这样正常样品的切割中划片机按照电流I0工作，可以减少由于工作电流太大或太小而造成损耗
35、；,c 激光划片机激光束行进路线是通过计算机设置XY坐标来确定的，设置坐标时，一个小数点和坐标轴的差错会使激光束路线完全改变。因此，在电池片切割前，先用小工作电流（使激光能被看清光斑即可）让激光束沿设定的路线走一遍，确认路线正确后，再调大电流进行切片；d 一般来说，激光划片机只能沿XY轴方向进行切割，切方形电池片比较方便。当电池片在要求切成三角形等形状时，切割前一定要计算好角度，摆好电池片方位，使需要切割的线路沿X或Y方向；e 在切割不同电池片时，如果两次厚度差别较大，调整工作电流的同时，注意调整焦距；f 切割电池片时，应打开真空泵，使电池片紧贴工作面板，否则，将切割不均匀。,焊接,切割好的太
36、阳电池片需要将其连接起来，焊接这一工序就是用焊条（连接条）按需要将电池片串连或并联好，最后汇成一条正极和一条负极引出来。焊接时要注意几点：太阳电池串连后，总电流与最小电池片产生的电流一致，因此每片串连的太阳电池要求尺寸一样大，颜色一致（这样一方面为保证电池光电转换效率一致，另外使组件外表更美观）；手工焊接时把握好烙铁与焊点接触时间，尽量一次焊成，如一个焊点反复焊接，电池片上电极很容易脱落；焊点要均匀，若某些焊点焊锡太多，表面不平整会影响电池层压，增加碎片率。,层压,电池片按要求焊接好后，层压前一般先用万用表通过测电池电压方式检查焊接好的太阳电池有没有短路、断路，然后清洗玻璃，按照比玻璃面积略大
37、的尺寸裁制EVA、TPT，将玻璃EVA电池EVATPT层叠好，放入层压机层压。层压过程中有关问题及注意事项：太阳电池层压工艺中，消除EVA中的气泡是封装成败的关键，层叠时进入的空气与EVA交联反应产生的氧气是形成气泡的主要原因。当层压的组件中出现气泡，说明工作温度过高或抽气时间太短，应该重新设置工作温度和抽气、层压时间。,固化,从层压机取出的太阳电池，未固化时EVA容易与TPT、玻璃脱层，进入烘箱固化。烘箱固化根据EVA种类不同分两种方式：(1)快速固化型EVA：设置烘箱温度135，待升到设置温度后，将层压好的电池放入固化15分钟。(2)常规固化型EVA：设置烘箱温度145，待升到设置温度后，
38、将层压好的电池放入固化30分钟。另外，也可以在层压机内直接固化：(1)方法一：(a)快速固化型EVA：层压机设置100120，放入电池板，抽气35分钟，加压410分钟（层压的太阳电池板较小时，时间可以稍短些），同时升温到135，恒温固化15分钟，层压机下充气上抽空30秒，开盖取出电池冷却即可。(b)常规固化型EVA：层压机设置100120，放入电池板，抽气35分钟，加压410分钟（层压的太阳电池板较小时，时间可以稍短些），同时升温到145150，恒温固化30分钟，层压机下充气上抽空30秒，开盖取出电池冷却。（2）方法二：层压机设置135140，放入电池板，抽气35分钟，加压410分钟，恒温13
39、5140，固化15分钟，再取出冷却即可。,工厂大部分采用在烘箱中快速固化EVA。这种固化方法效果好，速度快，可以节约层压机的使用时间。在太阳电池组件制造过程中，厂家经常需要测定EVA的凝胶含量来分析EVA的固化程度，以达到控制封装质量的目的。EVA凝胶含量达到65以上，可以认为固化基本完成，达到了组件的要求。,检测,太阳电池组件投入使用前须先进行各项性能测试，具体方法主要参考GB/T 9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定与定型，GB/T 14008-1992海上用太阳电池组件总规范。以下是组件的一些基本性能指标与检测方法：a 性能测试：在规定光源的光谱、标准光强以及一定的电池温度（2
40、5）条件下对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：以1KV的直流电通过组件底板与引出线，测量绝缘电阻，绝缘电阻要求大于2000兆欧，以确保在应用过程中组件边框无漏电现象发生。c 热循环实验：将组件置于有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使组件在4085之间循环规定次数，并在极端温度下保持规定时间，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件由于温度重复变化引起的热应变能力。,d 湿热湿冷实验：将组件置于带有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使组件在一定温度和湿度条件下往复循环，保持一定恢复时间，监
41、测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件承受高温高湿和低温低湿的能力。e 机械载荷实验：在组件表面逐渐加载，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件承受风雪、冰雪等静态载荷的能力。f 冰雹实验：以钢球代替冰雹从不同角度以一定动量撞击组件，检测组件产生的外观缺陷、电性能衰减率，以确定组件冰雹撞击的能力。g 老化实验：老化实验用于检测太阳电池组件暴露在高湿和高紫外辐照场地时具有有效抗衰减能力。将组件样品放在65,约6.5紫外太阳下辐照，最后测电光特性，看其下降损失。值得一提的是，在暴晒老化实验中，电性能下降是不规则的
42、，且与EVA/TPT光的损失不成比例。比如，一个电池V11型EVA仍然是透明的情况下，可电池效率下降了8.9%。而另外一个电池，当它的慢固化A9918EVA 变黄（褐）且透过率损失12.2%的情况下，电池效率才损失7.1%。,技术要求,合格的太阳电池组件应该达到一定的技术要求，相关部门制定了组件方面的国家标准与行业标准。以下是层压封装体硅太阳电池组件的一些基本要求：a 光伏组件在规定工作环境下，使用寿命应大于20年（使用20年，效率大于来效率的80%）。b 组件的电池上表面颜色应均匀一致，无机械损伤，焊点无氧化斑。c 组件的每片电池与互连条应排列整齐，组件的框架应整洁无腐蚀斑点。d 组件的封装
43、层中不允许气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一个通路，气泡或脱层的几何尺寸和个数应符合相应的产品详细规范规定。e 组件的面积比功率大于65W/m2，质量比功率大于4.5W/kg，填充因子FF大于0.65。f 组件在正常条件下绝缘电阻不能低于200M。g 采用EVA、玻璃等层压封装的组件，EVA的交联度应大于65%，EVA与玻璃的剥离强度大于30N/cm，EVA与组件背板材料的剥离强度大于15N/cm。,每个组件应有以下标志：产品名称与型号；主要参数，包括短路电流ISC，开路电压VOC，最大工作电流Im，最大工作电压Vm，最大输出功率Pm以及IV曲线图；制造厂名、日期及商标。,主要内容,欧洲访
44、问情况简介珠海太阳能路灯奥运太阳能应用项目设想晶体硅太阳电池生产工艺减反射薄膜制备及特点非晶硅太阳电池的制备铜铟锡太阳电池砷化镓太阳电池,欧洲访问情况简介,主题：纳米技术与太阳电池研究访问国家:德国、丹麦、瑞典参加人员：广州市科技局、中山大学时间2003年11月16-22日,德国不莱梅,格林童话中的不来梅音乐家,德国不莱梅,夫朗霍费制造与材料研究所(Fraunhofer-IFAM),德国不莱梅,夫朗霍费制造与材料研究所(Fraunhofer-IFAM),德国费莱堡,火车站旁太阳能电站,德国费莱堡,火车站旁太阳能电站与显示牌,德国费莱堡,夫朗霍费太阳能系统研究所(Fraunhofer-ISE),
45、德国费莱堡,夫朗霍费太阳能系统研究所(Fraunhofer-ISE),德国费莱堡,夫朗霍费太阳能系统研究所(Fraunhofer-ISE),德国费莱堡,夫朗霍费太阳能系统研究所(Fraunhofer-ISE),德国汉堡,太阳能游船(Alstersonne,26.53 m lang),德国汉堡,太阳能游船(Alstersonne,26.53 m lang),德国汉堡,太阳能游船,可载乘客100人,德国汉堡,太阳能游船，单晶硅电池，双面有机玻璃封装,德国汉堡,太阳能游船，超薄硅片可弯曲,丹麦哥本哈根,安徒生与美人鱼,丹麦哥本哈根,太阳电池发电系统,丹麦哥本哈根,太阳电池发电系统,丹麦哥本哈根,太阳电池发电系统,瑞典斯德哥尔摩,诺贝尔奖授奖处(City Hall),瑞典斯德哥尔摩,诺贝尔奖授奖处(City Hall),瑞典斯德哥尔摩,诺贝尔奖授奖处(City Hall),瑞典斯德哥尔摩,轮渡码头指示灯,瑞典斯德哥尔摩,轮渡码头指示灯,珠海太阳能路灯,项目内容：-太阳能路灯41个 设计参数：太阳电池组件2 x 15W,LED120个,蓄电池30Ah 灯高 4.5m,太阳电池组件角度、方位可调-太阳能庭院灯40个地点：珠海清华大学科技产业园完工时间：2003年11月,珠海太阳能路灯,珠海太阳能路灯,珠海太阳能路灯,
