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1、太阳能电池组件生产流程和工序,李宁,晶体硅太阳能电池组件制造的内容主要是将单片太阳能电池片进行串、并互连后严密封装，以保护电池片表面、电极和互连线等不受腐蚀，另外封装也避免了电池片的碎裂，因此太阳能电池组件的生产过程，其实也就是太阳能电池片的封装过程，太阳能的生产线又叫组件封装线。封装是太阳能电池组件生产中的关键步骤，封装质量的好坏决定了太阳能电池组件的使用寿命。没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的电池组件。,1.工艺流程,电池片测试分选激光划片（整片使用时无此操作）电池片单焊（正面焊接）并自检验电池片串焊（背面焊接）并自检中检测试叠层敷设（玻璃清洗、材料下料切割、敷设）层压（层压前灯
2、检、层压后削变、清洗）终检测试装边框（涂胶、装镶嵌角铝、装边框、撞角或螺丝固定、边框打孔或冲孔、擦洗余胶）装接线盒、焊接引线高压测试清洗、贴标签组件抽检测试组件外观检验包装入库。,2.各生产工序简介,（1）电池片测试分选：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能参数不尽相同，为了有效地将性能一致或相近的电池片组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类。电池片测试即通过测试电池片的输出电流、电压和功率等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。分选电池片的设备叫电池片分选仪，自动化生产时使用电池片自动分选设备。除了电池片性能参数进行分选外，还要对电池片的外观进行分选，重
3、点是色差和栅线尺寸等。,（2）激光划片:J就是用激光划片机将整片的电池片根据需要切割成组件所需规格尺寸的电池片。例如在制作一些小功率电池组件时，就要将整片的电池片切割成四等分、六等分、九等分等。在电池片切割前，要事先设计好切割路线，编号切割程序，尽量利用边角料，以提高电池的利用率。,（3）电池片单焊（正面焊接）：是将互连条焊接到电池片的正面（负极）的主栅线上。要求焊接平直，牢固，用手沿45左右方向轻提互连条不脱落，过高的焊接温度和过长的时间会导致低的撕裂强度或碎裂电池。手工焊接时一般用恒温电烙铁，大规模生产时使用全自动焊接机。焊带的长度约为电池片边长的两倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片
4、的背面电极相连。,（4）电池片串焊（背面焊接）：背面焊接是将规定片数的电池片串接在一起形成一个电池串，然后用汇流条再将若干个电池串进行串联或并联焊接，最后汇合成电池组件并引出正负极引线。手工焊接时电池片的定位主要靠模具板，模具板上面有912个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池片的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的电池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”的背面电极（正极）上。使用模具板保证了电池片间距一致。同时要求每串的电池片间距也要均匀，颜色一致。,（5）中检测试：简称中测。是将焊好的电池片放在组件测试仪上进行检测，看测试结果符不
5、符合设计要求，通过中测可以发现电池片的虚焊及电池片本身的隐裂等。经过检测合格时方可进行下一工序。标准测试条件：AM1.5，组件温度25，辐照度1000W/m2。测试结果有以下参数：开路电压、短路电流、工作电压、工作电流、最大功率等。,（6）叠层敷设：是将背面串接好且经过检测合格后的组件串，与玻璃和裁制切割好的EVA、TPT背板按照一定的层次敷设好，准备测压。玻璃事先要进行清洗，EVA和TPT要根据所需要的尺寸（一般是比玻璃尺寸大10mm）提前下料裁制。敷设时要保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池串间的距离和电池串与玻璃四周边缘的距离，为层压打好基础。（敷设层次由下向上依次为玻璃、EVA
6、、电池、EVA、TPP背板）。,（7）组件层压：将敷设好的电池组件放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化并加压使熔化的EVA流动充满玻璃、电池片和TPT背板膜之间的间隙，同时排出中间的气泡，将电池、玻璃和背板紧密粘合在一起，最后降温固化取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度和层压时间要根据EVA的性质决定。层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应用快刀将其切除。要求层压好的组件内单片无碎裂、无裂纹、无明显移位，在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道。,（8）终检测试：简称终测，是将层压出的电池组件测试仪上进行检测，通
7、过测试结果看组件经过层压之后性能参数有无变化，或组件中是否发生开路或短路等故障等。同时还要进行外观检测，看电池片是否有移位、裂纹等情况，组件内是否有斑点、碎渣等。经过检测合格后方可近装边框工序。,（9）装边框：就是给玻璃组件装铝合金边框，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胶填充。个边框间用角铝镶嵌连接或螺栓固定连接。手工装边框一般用撞角机。自动装边框时用自动装框机。,（10）安装接线盒：接线盒一般都安装在组件背面的正引线处，用硅胶粘结。并将电池组件引出的汇流条正负极引线用焊锡与接线盒中相应的引线柱焊接。有些接线盒是将汇流条插入接线盒中的弹性插件卡
8、子里连接的。安装接线盒要注意安装端正，接线盒与边框的距离统一。旁路二极管也直接安装在接线盒中。,（11）高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件耐压型和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。测试方法是将组件引出线短路后接到高压测试仪的正极，将组建暴露的金属部分接到高压测试仪的负极，以不大于500V/s的速率加压，直到达到1000V加上2倍的被测组件开路电压，维持1min，如果开路电压小于50V，则所加电压为500V。,（12）清洗、贴标签：用95%的乙醇将组件的玻璃表面、铝合金边框和TPT背板表面的EVA胶痕、污物、残留的余胶等清洗干净。然后在背
9、板接线盒下方贴上组件出厂标签。,（13）组件抽检测试及外观检验：组件抽查测试的目的是对电池组件按照质量管理的要求进行对产品抽查检验，以保证组件100%合格。在抽查和包装入库的同时，还要对每一块电池组件进行一次外观检验，其主要内容为：检查标签的内容与实务板型相符；电池片色差外观明显；电池片与片之间、行与行之间间距不一，横竖间不成90角；焊带表面没有做到平整、光亮、无堆积、无毛刺；电池板内部有细碎杂物；电池片有缺角或裂纹；电池片行或列与边框边缘不平行，电池片与边框间距不相等；接线盒位置不统一或因密封胶未干造成移位或脱落；接线盒内引线焊接不牢固、不圆滑或有毛刺；,电池板输出正负极与接线盒标示不相符；
10、铝材外边框角度及尺寸不正确造成边框接缝过大；铝边框四角未打磨造成有毛刺；外观清洗不干净；包装箱不规范。,（14）包装入库：将清洗干净、检验合格的电池组件按规定数量装入纸箱。纸箱两侧要各垫一层材质较硬的纸板，组件与组件也要用塑料泡沫或薄纸板隔开。,太阳能电池组件的性能参数,与硅太阳能电池的主要性能参数类似，太阳能电池组件的性能参数也主要有：短路电流、开路电压、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子和转换效率等。这些性能参数的概念与前面所定义的硅太阳电池的主要性能参数相同，只是在具体的数值上有所区别。短路电流（Isc）：当将太阳能电池组件的正负极短路，使U=0时，此时的电流就是电池组件的短路电流，
11、短路电流的单位是A，短路电流随着光强的变化而变化。,开路电压（UOC）:当太阳能电池组件的正负极不接负载时，组件正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是V。太阳能电池组件的开路电压随电池片串联数量的增减而变化，36片电池片串联的开路电压为21V左右。,峰值电流（Im）:峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池组件输出最大功率时的工作电流，峰值电流是A。,峰值电压（Um）：峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是V，组件的峰值随电池片串联数量的增减而变化，36片电池片串联的组件峰值电压为1717.5V。,
12、峰值功率（Pm）:峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池组件在正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积Pm=Im Um。峰值功率的单位是W。太阳能电池组件的峰值功率取决于太阳能辐照度、太阳光谱分布和组件的工作温度，因此太阳能电池组件的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度1KW/m2、光谱AM1.5、测试温度25。,填充因子（FF）:填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池组件的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值：FF=Pm/IscUOC。填充因子是评价太阳能电池组件所用电池片输出特性好坏的一个重要参数
13、，它的值越高表明所用太阳能电池组件输出特性越趋于矩形，电池组件的光电转换效率越高。太阳能电池组件的填充因子系数一般在0.50.8之间，也可用百分数表示。,太阳能电池组件的技术要求和检验测试,合格的太阳能电池组件应该达到一定的技术要求，相关部门也制定了电池组建的国家标准和行业标准。下面是层压封装型太阳能电池组件的一些基本技术要求。,（1）光伏组件在规定工作环境下，使用寿命应大于20年。,1.太阳能电池组件的技术要求,（2）组件功率衰降在20年寿命期内不得低于原功率的80%。,（3）组件的电池上表面颜色应均匀一致，无机械损伤，焊点及互联条表面无氧化斑。,（4）组件的每片电池与互联条应排列整齐，组件
14、的框架应整洁无腐蚀斑点。,（5）组件的封装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产品详细规范规定。,（6）组件的功率面积比大于65W/m2，组件质量比大于4.5W/Kg,填充因子FF大于0.65。,（7）组件在正常条件下的绝缘电阻不得低于200M。,（8）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。,（9）每块组件都要有包括如下内容的标签。,产品名称与型号。,主要性能参数：包括短路电流Isc、开路电压Uoc、峰值工作电压Vm、峰值工作电流Im、峰值功率Pm以及I-V
15、曲线图、组件测量、测试条件、使用注意事项等。,制造厂名、生产日期及品牌商标等。,2.太阳能电池组件的检验测试,太阳能电池组件的各项性能测试，一般都是按照GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型和GB/T14008-1992海上用太阳能电池组件规范中得要求和方法进行。下面是电池组件的一些基本性能指标与检测方法。,（1）电性能测试。在规定的标准测试条件下（AM1.5，光强辐照度1KW/m2，环境温度25）下对太阳能电池组件的开路电压、短路电流、峰值输出功率、峰值电压、峰值电流及伏安特性曲线等进行测量。,（2）电绝缘性能测试。,以1Kv的直流电压通过组件边框与组件引出线，测量绝缘
16、电阻，绝缘电阻要求大于2000M，以确保在应用过程中组件边框无漏电现象发生。,（3）热循环实验。,将组件放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，检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。,（4）湿热-湿冷实验,将组件放置于有自动温度控制、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，检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。,（5）机械载荷实验。,在组件表面逐渐加载，检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、冰雹等静态载荷的能力。,（6）冰雹实验。,以钢球代替冰雹从不同的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、以确定组件抗冰雹撞击的能力。,（7）老化实验。,老化试验用于检测太阳能电池组件暴露在高湿和高紫外线辐照场地时具有有效抗衰减能力。将组件样品放在65、光谱约6.5的紫外太阳下辐照，最后检测光电特性，看其下降损失。值得一提的是，在暴晒老化试验中，电性能下降是不规则的。,
