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1、光伏组件及支架 介 绍,一、组件,（一）、组件的结构、主要组成部件 下图为普通单晶硅组件的正面和尺寸数据,组件的结构,组件结构,组件的制作流程,组件制作流程 : 经电池片分选-单焊接-串焊接-拼接(就是将串焊好的电池片定位,拼接在一起)-中间测试(中间测试分:红外线测试和外观检查)-层压-削边-层后外观-层后红外-装框(一般为铝边框)-装接线盒-清洗-测试(此环节也分红外线测试和外观检查.判定该组件的等级)-包装,光伏组件,光伏组件（俗称太阳能电池板） 由太阳能电池片（整片的两种规格125*125mm、156*156mm、124*124mm等）或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳
2、能电池组合在一起构成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小，（一个太阳能电池只能产生大约0.5伏的电压，远低于实际使用所需电压）。 我们把他们先串联获得高电压，再并联获得高电流后，通过一个二极管（防止电流回输）然后输出。 并且把他们封装在一个不锈钢、铝或其他非金属边框上，安装好上面的玻璃及背面的背板、充入氮气、密封。 整体称为组件，也就是光伏组件或说是太阳电池组件。,制作流程,（1）电池测试 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
3、提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。 （2）正面焊接 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。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。,制作流程,（3）背面串接 背面焊接是将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，上面有放置电池片的凹槽，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”的背面电极（正极）上
4、，这样依次串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。 （4）层压敷设 背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纤维、背板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，为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。,制作流程,（5）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
5、的性质决定。我们使用快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度为150。 （6）修边 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。 （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填充。各边框间用角键连接。,制作流程,（8）焊接接线盒 在组件背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。 （9）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，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。 （10）组件测试
6、测试的目的是对电池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。目前主要就是模拟太阳光的测试Standard test condition（STC），一般一块电池板所需的测试时间在7-8秒左右。,组件的材料构成,太阳能电池组件构成及各部分功能： 1） 钢化玻璃 其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的 a.透光率必须高（一般91%以上）； b. 超白钢化处理。 2） EVA EVA是一种塑料物料，由乙烯(E)及乙烯基醋酸盐(VA)所组成。用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透
7、光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。,组件的材料构成,3） 电池片 主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣，晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜。薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本 很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片只有一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。 4） EVA 作用
8、如上，主要粘结封装发电主体和背板 5）背板 作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大部分组件厂家质保都是25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）,6） 铝合金 保护层压件，起一定的密封、支撑作用 7） 接线盒 保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路，接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统。接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。 8） 硅胶 密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，
9、而且成本很低。,组件的材料构成,（二）、组件如何选型,我们先来认识晶硅电池和非晶硅电池： 晶硅电池分为：单晶硅和多晶硅 单晶硅 单晶硅太阳能电池的光电转换效率约为17%-19%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。,多晶硅 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，多晶硅太阳能电池的光电转换效率约为16%-18% 。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较
10、低，因此得到大量发展。,（二）、组件如何选型,（二）、组件如何选型,非晶硅 非晶硅太阳电池是1976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，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。,（二）、组件如何选型,多元化 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种： a) 硫化镉太阳能电池 b) 砷化镓太阳能电池 c) 铜铟硒太阳能电池(新型
11、多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池,单晶硅的制作,晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流。 单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大规模生产的硅基太阳能电池中，效率最高。单晶硅电池是将硅单晶进行切割、打磨制成单晶硅片，在单晶硅片上经过印刷电极、封装等流程制成的，现代半导体产业中成熟的拉制单晶、切割打磨，以及印刷刻版、封装等技术都可以在单晶硅电池生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到17-20%。由于采用了切割、打磨等工艺，会造成大量硅原料的损失；受硅单晶棒形状的限制，单晶硅电池必须做成圆形，对光伏组件的布置也有一定的影响。,多晶硅的制作,多晶硅电池的
12、生产主要有两种方法， 一种是通过浇铸、定向凝固的方法，制成多晶硅的晶锭，再经过切割、打磨等工艺制成多晶硅片，进一步印刷电极、封装，制成电池。浇铸方法制造多晶硅片不需要经过单晶拉制工艺，消耗能源较单晶硅电池少，并且形状不受限制，可以做成方便光伏组件布置的方形；除不需要单晶拉制工艺外，制造单晶硅电池的成熟工艺都可以在多晶硅电池的制造中得到应用。 另一种方法是在单晶硅衬底上采用化学气相沉积（CVD）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较大晶粒，以提高发电效率。多晶硅电池的效率能够达到16-18%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是节约能源，节省硅原
13、料，达到工艺成本和效率的平衡。,单晶硅和多晶硅图片,非晶硅电池和薄膜光伏电池,非晶硅电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，硅原料消耗少，衬底廉价，并且可以方便的制成薄膜，并且具有弱光性好，受高温影响小的特性。80年代，非晶硅薄膜电池的市场占有率一度高达20%，但受限于较低的效率，非晶硅薄膜电池的市场份额逐步被晶体硅电池取代，目前约为12%。,非晶薄膜太阳能电池组件外形,数倍聚光太阳能电池,1数倍聚光太阳能电池片本身与其它常规平板光伏电池并无本质区别，它是利用反射或折射聚光原理将太阳光会聚后，以高倍光强照射在光伏电池板上达到提高光伏电池的发电功率。 2国外已经有过一些工业化尝试。比
14、如利用菲涅尔透镜实现37倍的聚光，但由于透射聚光的光强均匀性较差、且特制透镜成本降低的速度赶不上高反射率的平面镜，国外开始尝试通过反射实现聚光，比如德国ZSW公司发明了V型聚光器实现了2倍聚光，美国的Falbel发明了四面体的聚光器实现了2.36倍聚光。 3尽管实现2倍聚光也可以节省50%的光伏电池，但是相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显,聚光太阳能电池组件外形,数倍聚光太阳能电池,根据国外的应用经验，尽管实现多倍聚光可以节省光伏电池，但是随着电池价格的不断下降，相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显。,几种太阳电池组件的性能比较,几种太阳电池组件的性能比较,对单晶硅、
15、多晶硅、非晶硅和多倍聚光这四种电池类型就转换效率、制造能耗、安装、成本等方面进行了比较得出： （1）晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。 （2）商业用化使用的光伏组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。 （3）晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。 （4）使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。 （5）晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。 （6）晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。 （7）使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。 （8）尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能等方面具有一定的优势，
16、但是使用寿命期较短。,组件选型结论,综合考虑上述因素 1、目前组件宜选用多晶硅电池组件。 2、市场主流为：功率为250W以上的组件。,（三）、组串如何设计,500kW逆变器参数,光伏子方阵设计原则,1 、太阳能电池组件串联形成的组串，其输出电压的变化范围必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。 2 、每个逆变器直流输入侧连接的太阳能电池组件的总功率应大于该逆变器的额定输入功率，但不应超过逆变器的最大允许输入功率。 3 、太阳能电池组件串联后，其最高输出电压不允许超过太阳能电池组件自身最高允许系统电压。 4 、各太阳能电池板至逆变器的直流部分电缆通路应尽可能短，以减少直流电压损耗和功率损耗。,以我公司2MW项目为例进行设计,电池组件并联组数计算： N=500/(20*250)*1000 =100 N=550/(20*250)*1000 =110 根据并联原则，取每台 500kW 逆变器所接电池组并联数为105，1MWp 子方阵对应两台 500kW 逆变器，因此 1MWp 子方阵电池组串并联数为 210 组串。 我公司电站项目设计2.13MW，
