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1、太阳能电池简介,引 言,太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域， 是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。,目 录,太阳能电池分类 电池片的生产过程 太阳能电池的发电原理 太阳能发电系统 太阳能电池组件 光伏组件中电池的连结方式 光伏组件的结构 光伏组件工艺简述 光伏组件用途,“硅”是我们这个星球上储藏最丰富的材料之一。自从上个世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维，20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳
2、电池是近15年来形成产业化最快的。,1、提纯,2、拉棒,3、切片,4、制电池,5、封装,生产过程,太阳能电池组件生产过程：,太阳能电池分类 Different Cell Types,单晶硅太阳电池 单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以最纯的单晶硅棒为原料，纯度要求.。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的太阳电池的单体片制成后，经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。 多晶硅
3、太阳电池 目前太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用费次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇注而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。,非晶硅太阳电池 非晶硅太阳电池是年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低。 多元化合物太阳电池 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导
4、体材料制成的太阳电池。 聚光太阳电池 聚光太阳电池是降低太阳电池利用总成本的一种措施。它通过聚光器而使较大面积的阳光聚在一个较小的范围内，形成“焦斑”或“焦带”上，以增强光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，从而获得更多的电能输出。,太阳能电池分类 Different Cell Types,太阳能电池制造工艺,Methods to make silicon: Chemical Vapor Deposition (CVD) Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) Very High Frequency Plasma Enhanced Ch
5、emical Vapor Deposition (VHF-PECVD),The processing of a solar cell from silicon: In each step, the left image: process; the center: the surface after the step; the right: an enlarged cross section.,Damage etch,Texturing,P-doping,1.,2.,3.,4.,太阳能电池制造工艺,5.,6.,7.,8.,9.,10.,Emitter Diffusion,Edge Isolati
6、on,Anti Reflection Coating,Contact Formation,Sintering and Firing,Ready for Delivery!,太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。,太阳能电池的发电原理,硅、磷、硼原子的 结构图,太阳能电池发电的原理主要是半导体的光伏效应。 一般的半导体主要结构如下：,图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。,当硅晶体中掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴：,图中，硼原子周围只有3个电子，所以就会产生如图所示的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。,同样，
7、掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。,当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，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，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。 这个过程的实质是：光能转换成电能。,N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。,电池片电性能,伏安曲线测试条件： 温度：25 大气质量：1.5 光照强度：100
8、0W/m2 该测试条件也称为太阳能电池的标准测试条件。,Properties in physics,单片电池伏安曲线 备注：1sun=1000w/m2,Properties/Features,用于表述太阳能电池电性能的最主要的5个参数是： Pmax-最大功率 Imp-最佳工作点电流 Vmp-最佳工作点电压 Isc-短路电流 Voc-开路电压,太阳能发电系统 Solar Generator System,太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流或，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电
9、系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作； （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三） 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，在需要的时候再释放出来； （四） 逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能想220VAC的电器提供电能，需要将太阳
10、能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。,太阳能电池组件 Solar module,定义：按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出电压的一组光伏电池，叫光伏组件,光伏组件中 电池的连结方式,我们常常把电池片通过并联或者串联结合的方式组成电池组件，来满足我们对电压、电流和功率的需要。 串联方式：把电池片通过串联的方式而结合在一起的方式，目的是为了达到我们对高电压的需要。 并联方式：为了满足我们对更高电流的需要，我们需要把电池片通过并联的方式结合起来。,串联结构,并联结构,目前我们公司电池组件内电池片的连接都采用的是串联方式。 例如：36
11、片串联组件结构如下所示,光伏组件中 电池的连结方式,光伏组件工艺简述,.玻璃清洗工序 目的：清除玻璃表面的异物和油脂，使得玻璃满足我们的工艺要求。 设备：OR水处理机，玻璃清洗机 PPE：洁净棉线手套 工艺简述：钢化玻璃送入玻璃清洗机中，经过刷洗、冲洗、清洗和风干四步，除掉玻璃表面的异物、油脂和其他离子等。,光伏组件工艺简述,2.电池片分选工序 目的：按照质量和工艺相关要求，对电池片的外观和功率进行分选。 设备：功率分选仪 PPE：洁净棉线手套 工艺简述：功率分选是通过给电池片一个短暂的闪光，测试 它的最大功率，对电池片进行归档。 主要通过眼睛的观察，人工分选电池片外观。,光伏组件工艺简述,3
12、.串焊工序 目的：把电池片通过串联的方式连接成电池串。 设备：串焊机、电烙铁 PPE：棉线手套 工艺简述：分选好的电池片送入串焊机中，经定位、涂抹助焊剂、预热台预热、焊接，冷却后成为电池串。,光伏组件工艺简述,4.下料工序 目的：按照产成品组件功率的不同，裁减符合尺寸要求的EVA和PET。 设备：裁料仪 PPE：洁净棉线手套，防割手套 工艺简述：按照工艺部对不同功率的组件中原材料尺寸的要求，裁剪适合尺寸的EVA和PET。,光伏组件工艺简述,5.排版和中检1工序 目的：按照组件结构的要求，铺设原材料。 工具：剪刀，焊烙铁，直尺。 PPE：棉线手套 工艺简述：按照工艺与质量相关要求，把钢化玻璃、电
13、池串、EVA和PET按顺序排放好。 排版结束后，在中检台对其进行电压测试和异物检查。（如下图所示）,光伏组件工艺简述,光伏组件工艺简述,钢化玻璃,EVA,电池串,EVA,TPT,光伏组件内部结构示意：,6.层压工序 目的：是按照一定顺序排好版的组件中各个成分紧密的结合在一起。 设备：层压机 PPE：隔热手套 工艺简述：通过特定时间和特定温度的控制，使得组件中的EVA在高温下融化，降温后和钢化玻璃和PET紧密地结合在一起。,光伏组件工艺简述,7.修边工序 目的：用刀具修剪掉层压后组件周边多余的EVA和PET。 PPE：防割手套 工具：修边刀 工艺简述：按照质量的要求，沿着玻璃边沿滑动刀具，把多余
14、的材料划掉。,光伏组件工艺简述,8.中检工序： 目的：检查层压后组件内部是否存在异物以及裂片等。 PPE：棉线手套 工艺简述：通过组件背面的照明系统，正面目光检测组件是否存在质量文件中所不允许的问题。,光伏组件工艺简述,9.接线柱工序 目的：在组件背面引出电流的输出端。 工具：电烙铁 工艺简述：在组件背板上开孔后，把接线盒中的接线柱焊接在组件的正负极上，用于收集组件中所产生的电流。,光伏组件工艺简述,10.电性能测试工序 目的：观察组件的电性能情况，确定组件的功率。 设备：电性能测试仪 PPE：棉线手套 工艺简述：用模拟太阳光照射在组件表面，使它产生电流，收集后确定该组件电性能是否正常，以及组
15、件的最大功率值是多少。,光伏组件工艺简述,11.边框注胶 目的：给用于保护组件的铝合金边框槽内注入硅胶。 设备：注胶机 PPE：防滑手套 工艺简述：按照相关质量要求在铝合金边框槽内，适量的、均匀地注入硅胶。这种硅胶是用于固定组件与边框能紧密的结合。,光伏组件工艺简述,12.装边框 目的：把组件和铝合金边框按照要求结合起来。 设备：装框机 PPE：防滑手套 工艺简述：把组件的四边插入已经注入硅胶的铝合金边框槽中，紧密结合后，用螺钉给与固定。,光伏组件工艺简述,13.装接线盒工序 目的：把接线盒通过一定的工艺装到组件的背面上。 PPE：防滑手套 工艺简述：给接线盒上打上硅胶，按照质量文件的要求把接
16、线盒粘贴在组件的背面。,光伏组件工艺简述,14.绝缘测试 目的：检测铝合金边框的漏电流是否满足要求。 设备：绝缘手套、防滑手套 工艺简述：通过给组件加2640V的直流高压，动态测试时间3秒，静态保持1秒，检测组件漏电流是否在0.050.07mA之间。,光伏组件工艺简述,15.包装工序 目的：根据客户的需求，按照工艺和质量，对包装组件。 PPE：防滑手套 工艺简述：把组件装入合格的纸箱内，然后打包装带，完成组件的最后一道工序。,光伏组件工艺简述,光伏组件工艺简述,16.焊带裁剪 目的：剪切焊带和汇流带 设备：自动切割机 PPE：防割手套 工艺简述：根据排版图纸中对于焊带和汇流带尺寸的要求，将整卷带材剪切成小段。,光伏组件工艺简述,17.激光划片 目的：切割电池片到规定的尺寸。 设备：激光切割机 PPE：棕色防护境、防护手套 工艺简述：根据工艺规定对存在瑕疵的电池片进行切割成可利用的小规格电池
