太陽能光伏組件

單體太陽電池不能直接做電源使用。作電源必須將若干單體電池串、並聯連線和嚴密封裝成組件。太陽能電池組件（也叫太陽能電池板）是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中最重要的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。

基本介紹

• 中文名：太陽能光伏組件
• 作用：將太陽能轉化為電能
• 套用領域：發電太陽能
• 發電原理：光生伏打效應
• 不能：直接做電源使用

發電原理

對正負電荷，由於在PN結區域的正負電荷被分離，因而可以產生一個外電流場，電流從晶體矽片電池的底端經過負載流至電池的頂端。 這就是 “光生伏打效應”。 將一個負載連線在太陽能電池的上下兩表面間時，將有電流流過該負載，於是太陽能電池 就產生了電流；太陽能電池吸收的光子越多，產生的電流也就越大。光子的能量由波長決定，低於基能能量的光子不能產生自由電子，一個高於基能能量的光子將僅產生一個自由 電子，多餘的能量將使電池發熱，伴隨電能損失的影響將使太陽能電池的效率下降.

組件材料

1. 玻璃：超白布紋鋼化玻璃，厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃作成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。

太陽能電池組件

2. EVA：厚度為 0. 5mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。

太陽電池封裝用的EVA膠膜固化後的性能要求：

透光率大於90%；交聯度大於65-85%；剝離強度（N/cm），玻璃/膠膜大於30；TPT/膠膜大於15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃。，

3．TPT：太陽電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等基本要求。

4. 框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。

電池組件的製作流程

（1）電池測試

由於電池片製作條件的隨機性，生產出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據其性能參數進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質量合格的電池組件。

（2）正面焊接

將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與後面的電池片的背面電極相連。

（3）背面串接

背面焊接是將電池串接在一起形成一個組件串，採用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應，槽的位置已經設計好，不同規格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“後面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次串接在一起並在組件串的正負極焊接出引線。

（4）層壓敷設

背面串接好且經過檢驗合格後，將組件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設好，準備層壓。玻璃事先塗一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調整好電池間的距離，為層壓打好基礎。（敷設層次：由下向上：鋼化玻璃、EVA、電池片、EVA、玻璃纖維、背板）。

（5）組件層壓

將敷設好的電池放入層壓機內，通過抽真空將組件內的空氣抽出，然後加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最後冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產的關鍵一步，層壓溫度層壓時間根據EVA的性質決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。

（6）修邊

層壓時EVA熔化後由於壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。

（7）裝框

類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。框線和玻璃組件的縫隙用矽酮樹脂填充。各框線間用角鍵連線。

（8）焊接接線盒

在組件背面引線處焊接一個盒子，以利於電池與其他設備或電池間的連線。

（9）高壓測試

高壓測試是指在組件框線和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。

（10）組件測試

測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質量等級。主要就是模擬太陽光的測試Standard test condition（STC），一般一塊電池板所需的測試時間在7-8秒左右。

套用領域

1.用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂併網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

2. 交通領域：如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

3. 通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

4. 石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

6.光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

7.太陽能建築：將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。

8.其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。

功率計算

太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發電系統則不包括逆變器。為了使太陽能發電系統能為負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：

1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W；若按每天使用5小時，則耗電量為111W*5小時=555Wh。

2.計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

種類

1、單晶矽太陽能電池

單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24%，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，但製作成本很大，以致於它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由於單晶矽一般採用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達15年，最高可達25年。

2、多晶矽太陽能電池

多晶矽太陽電池的製作工藝與單晶矽太陽電池差不多，但是多晶矽太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少，其光電轉換效率約12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶矽太陽能電池)。從製作成本上來講，比單晶矽太陽能電池要便宜一些，材料製造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發展。此外，多晶矽太陽能電池的使用壽命也要比單晶矽太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶矽太陽能電池還略好。

3、非晶矽太陽能電池

非晶矽太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池，它與單晶矽和多晶矽太陽電池的製作方法完全不同，工藝過程大大簡化，矽材料消耗很少，電耗更低，它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶矽太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減。

4、多元化合物太陽電池

多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料製成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數尚未工業化生產，主要有以下幾種：
a) 硫化鎘太陽能電池
b) 砷化鎵太陽能電池
c) 銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池

組件EVA脫層分析

原因

1.交聯度不合格.(如層壓機溫度低，層壓時間短等)造成

2.EVA、玻璃、背板等原材料表面有異物造成.

3.EVA原材料成分(例如乙烯和醋酸乙烯)不均導致不能在正常溫度下溶解造成脫層

4.助焊劑用量過多，在外界長時間遇到高溫出現延主柵線脫層

太陽能光伏組件EVA脫層

組件影響

1.脫層面積較小時影響組件大功率失效。當脫層面積較大時直接導致組件失效報廢

太陽能光伏組件EVA脫層

預防措施

1.嚴格控制層壓機溫度、 時間等重要參數 並定期按照要求做交聯度實驗,並將交聯度控 制在85%±5%內。

2.加強原材料供應商的改善及原材檢驗.

3.加強制程過程中成品外觀檢驗

4.嚴格控制助焊劑用量，儘量不超過主柵線兩側0.3mm