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1、太阳能组件专业知识太阳能组件太阳能组件是指具有封装及内部联结的，能单独提供直流电输出的，最小不可分割的光伏电池组合装置。一、太阳能组件常用类型及其特点太阳能电池常规类型可分为硅太阳电池、薄膜太阳能电池、化合物太阳能电池，有机半导体太阳电池。硅太阳电池可分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。 晶太阳能电池与非晶硅类太阳能电池相比较，晶硅类太阳能电池设备成本投入较低，光电转换效率高，能耗高。非晶硅类太阳能电池设备投入较高，光电转换效率较低，能耗低。单晶硅太阳电池与多晶硅太阳电池相比较，单晶硅太阳能电池的光电转换效率平均约18.3%左右，最高可达到24%，但制作成本很大。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶
2、硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率平均约17.2%左右。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，总的生产成本较低。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性价比来讲，单晶硅太阳能电池要略好。（1）晶体、单晶，多晶和非晶简介 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列的固体。单晶：构成整个晶体的各种离子或原子全都是按照一定的方向和顺序排列的叫单晶体。（特点：长程有序）多晶：如果由多个单晶体混乱地结合在一起，晶体之间有明显的界限，这样的晶体就叫多晶体。非晶：组成原子的
3、排列为长程无序，短程有序，原子间的键合类似晶体硅，形成一种共价无规律网状结构。二、太阳能电池组件的发电原理简介 太阳能电池组件（又称光伏组件)，光伏顾名思义就是光生伏特效应。我们知道物体是有原子构成的，而原子是有原子核和核外层电子构成的。电子带有负电荷，原子核中的质子带有正电荷。一些核外层电子在太阳光照条件下获得能量脱离原子核外的轨道。脱离的电子被其他能量高的原子捕获成为该原子的核外层电子。这样失去电子的原子将带正电，得到电子的原子将带负电。在中学课程中化学和物理这两门课程里都有相关介绍。将通过PN结的形成介绍光照条件下物体是如何产生电动势的。 （1）几种常见元素的原子结构硅太阳电池生产中常用
4、的硅（Si），磷（P），硼（B）元素的原子结构模型如图1所示第三层4个电子第二层8个电子第一层2个电子Si+14P+15B最外层5个电子最外层3个电子si P B图1硅晶体内的共价键 硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。如所示 图1第三层4个电子第二层8个电子第一层2个电子Si+14P+15B最外层5个电子最外层3个电子siPB硅的晶体结构图2 在本征半导体中掺杂P原子，P原子代替了原来Si原子的位置，并且有一个电子多余，我们称这样的半导体为N型半导体。如图3所示多余电子图3 在本征半导体中掺杂B
5、原子，B原子代替了原来Si原子的位置，并且形成一个空位，我们称这样的半导体为P型半导体。如图4所示空键接受电子空穴图4平衡PN结 在一块完整的半导体晶体中，如果一部分是N型半导体，另一部分是P型半导体。在N型半导体中，多数载流子是电子，电子浓度远远超过少数载流子空穴的浓度，而在P型半导体中，空穴是多数载流子，空穴浓度远远超过少数载流子电子的浓度，如图5所示。图5PN结的形成 在N型和P型半导体的交界面处存在有电子和空穴浓度梯度，N区中的电子就向P区渗透扩散，扩散的结果是N型区域中邻近P型区域一边的薄层内有一部分电子扩散到N型中去了。由于这个薄层失去了一些电子，在N区就形成带正电荷的区域。同样，
6、P型区域中邻近N型区域一边的薄层内有一部分空穴扩散到N型区域一边去了。由于这个薄层失去了一空穴，在P区就形成了带负电荷的区域。这样在N型区和P型区交界面的两侧形成了带正，负电荷的区域，叫做空间电荷区。如图6所示。图6 由于PN结势垒区内存在较强的内建电场（自n区指向p区），pn结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区的电子穿过PN结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势升高，n端电势降低，于是在PN结两端形成了光生电动势，这就是PN的光生伏特效应,也就是光伏组件的发电原理。如图7所示图7（2）晶体硅太阳电池制备流程图8晶硅太阳电池结构：图9 当光线照射太阳电池表面时，一部
7、分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，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：光子能量转换成电能的过程。三、主辅材的技术要求及使用原理： 首先了解太阳电池为什么要封装，太阳能电池组件生产线又称为封装线。由于单体电池片薄、脆，容易损坏且单片电池只有0.5V左右，单片功率低，因此单体太阳电池不能够直接作电池使用。于是我们将单体电池片通过串联提高电压，通过并联提高其电流，并严密封装成组件。对封装后的太阳电池组件有特定的要求：1、有一定的标称工作电流输出功率。2、工作寿命长，要求
8、组件能正常工作2025年，因此要求组件所使用的材料，零部件及结构，在使用寿命上互相一致，避免因一处损坏而使整个组件失效。3、有足够的机械强度，能经受在运输、安装和使用过程中发生的冲突，振动及其它应力。4、组合引起的电性能损失小。5、组合成本低。晶硅太阳电池组件封装常用材料可分为主材和辅材两大类。主材主要有8种即电池片、汇流带、钢化玻璃、胶膜、背板、铝型材、密封硅胶，接线盒。辅材有助焊剂、定位胶带、焊锡丝、酒精、包装纸箱、木托盘、纸护角，塑料周转护角、打包带，打包扣等。 我将以太阳能电池组件生产工艺流程为主线介绍一下各主辅材的技术要求和使用原理。工艺流程图：图10（1）电池片分选： 电池片分选：
9、分为电性能分选和外观分选。 电性能分选：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，为了在组件生产过程中把功率相同或相近的电池片分到同一块组件中，以提高电池的利用率。避免因其中存在低功率电池片混在高功率电池片中，在组件的串并联电路里成为负载拖累降低组件的整体功率。还会因为低功率片成为负载发热使胶膜发热黄变，降低其透光率导致该片完全失效成为负载而烧坏电路破坏整个组件或系统，造成特大安全隐患。因此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。 外观分选的：是通过肉眼观察挑选出电池片在生产和周转过程中造成的损坏，避免封装以后电池片存在扩大裂纹的倾向，消除电池片存在失效面积造成短
10、板效应和低功率电池片存在同样的隐患。同时把颜色相近的电池片分到一块组件中，能够提供良好的美观效果。电池片技术要求如下：外观1、 电池片不允许存在V型缺口或裂纹，钝形缺口和崩边长度小于2mm深度小于0.5mm且每片电池最多允许一个；2、 电池表面主栅线无缺失，主栅线与细栅线处允许1mm的断点，副栅缺失线长度在3mm以下，且一块电池片副栅线缺失总和10mm；3、 不存在除电池印刷浆料以外玷污，每块电池片玷污面积20mm2；4、 减反射膜颜色均匀一致，无明显颜色过度区域；5、 背面场脱落、鼓包单个面积2mm2，总面积小于10mm2，铝背膜整体均匀一致；尺寸1、 尺寸公差0.5mm；2、 垂直度903
11、；3、 厚度偏差20m；4、 总厚度偏差30m，即不均匀性16%；5、 125mm电池片弯曲度1mm，156mm电池片弯曲度1.5mm性能电极焊点抗拉强度电池片厚度240m，焊接拉力7N；电池片厚度240m，焊接拉力4N；背面铝膜附着强度在满足EVA充分交联的条件下层压，取出后立即撕下聚四氟乙烯耐高温漆布，待冷却到室温后，用刀割断EVA和铝膜，撕去EVA条，观察有无铝膜脱落现象；电池最大功率初期衰减比率在辐照度800W/m21100W/m2的室外自然光或模拟光源下照射h（该过程中应保证电池温度不超过80）电池片功率衰减不超过3%；将经过初始光衰减后稳定的电池样品间隔的放置在环境试验箱（相对湿度
12、小于60%）中，使电池的温度在-402和852之间循环。在两个极端温度的保持时间不少于10min，循环次数5次，电池片功率衰减不超过5%；（2）焊带裁剪与浸泡： 焊带实际就是涂锡铜带。涂锡铜带分为无铅涂锡铜带和含铅涂锡铜带。无铅涂锡铜带的溶化温度高，流动性不好，焊接时速度要慢，温度偏高，还会使电池片的破片率升高。 含铅涂锡铜带相对比较容易，一般只要选择好合适的助焊剂，现在市场上一般还都是选用含铅涂锡铜带。 在选择涂锡铜带时，根据实际情况一般按照所选用的电池片的特性来决定用什么状态的涂锡铜带。截面积大的焊带电阻小，但容易导致碎片；截面积小的焊带电阻大，效率低。一般选用的标准是：1、 根据电池片的
13、厚度和短路电流的多少来确定涂锡铜带的厚度；2、涂锡铜带的宽度要和电池片的主栅线宽度一致；3、涂锡铜带的软硬程度一般取决于电池片的厚度和焊接工具。助焊剂的作用 焊带通过助焊剂的浸泡可以去除焊带表面氧化物，增加焊接面积、辅助热传导，降低焊接时表面张力。（3）电池片焊接： 将分选好的电池片和裁剪浸泡好的焊带，通过烙铁和焊台工具，配合正确的焊接工艺，把单个电池片焊接成电池串。电池片正面焊接图示图12 将焊带与主栅线对齐摆放图11离型纸遮住第二条栅线图14烙铁与主栅线成45平稳往下拉图13 须从第二条栅线起焊焊正极引出线57mm留57mm不焊接电池片紧靠模板栅线电池片背面焊接图示将焊好的电池串导入流转盒
14、 图16互连条与背电极焊接长度至少要超过主栅线2/3 图15涂锡铜带技术要求：尺寸参照图纸和供方技术参数固液相线温度180185外观1.焊带粗细均匀、缠绕有序、表面焊锡匀称2.拉出一段距离没有明显扭曲弧度：取长为1米的汇流条，偏离直线距离最大不超过1厘米；互联条偏离直线最大距离不超过其长度的1%基材基材（铜带）的厚度比尺寸要求的厚度少0.04mm，纯度99.99%柔软度取无弯曲的焊带水平放置在桌子边沿，每根露出桌子边沿100mm,让焊带自然下垂，静置半小时，焊带前端偏离水平位置的距离大于15mm折断率弯折180，向一个方向弯折7次，不允许折断抗腐蚀性能在湿热，紫外等老化试验（参照IEC 61215标准）后不能出现黄变、发黑等问题可焊性1.在焊接过程中无异常，焊接后不脱落；2.将互联条按正常焊接工艺对电池片进行单片焊接，并用拉力计对焊接的焊带进行拉力检测，如下图所示。要求拉力4N时焊带与电池片焊接部仍焊接牢固，不能剥离；电池片互联条45拉力方向线电阻率互联条：（用于焊接125mm电池片时）小于0.106 Ohm/m； （用于焊接156mm电池片时）小于0.06 Ohm/m。汇流条：（用于焊接125mm电池片时）小于0.053 Ohm/m； （用于焊接156mm电池片时）小于0.03 Ohm/m。助焊剂技术要求：
