電池板模組

電池板模組是太陽能電池（組）的重要組成部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。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。它是具有封裝及內部連線的、能單獨提供直流電輸出的、不可分割的最小太陽能電池組合裝置。

基本介紹

• 中文名：電池板模組
• 外文名：Battery board module
• 套用：太陽能電池組
• 作用：太陽能轉化為電能
• 領域：能源利用
• 主要技術：封裝及內部連結

工藝相關

每一個單獨的太陽能電池功率都很小，因此模組內部都以電池串的形式聯接在一起。每塊電池板的上面（負極）與下一個電池的背面（正極）焊接，雖然可以手工操作，但通常還是採用薄片串的自動化工藝加工。每一串的末端都伸出最後一個電池的邊緣以供電氣聯接。聯接之後，脆弱的太陽能電池就需要加上適當的保護層以承受外部的機械應力，氣候條件的變化和濕度等。因此人們首先在聯接端嵌入透明的粘接材料貼上，同時也進行絕緣。然後把電池串片夾在前面和背面兩層薄片中。前面是對光線敏感面，材料必須是透明的，一般使用超白絨面玻璃，諸如高透光率的太陽玻璃。

太陽能電池模組的正面圖和背面圖

封裝工藝

封裝工藝在玻璃和太陽能電池之間提供了光學連線和保護。所選的材料應能貼上上面和背面的薄層，而且其組分不會隨時間的推移損害PV電池，也不會因紫外線和濕度而改變組分。因為發生任何半透明情況都會極大地降低模組的性能。貼上必須保證牢靠，不會發生脫層。用於晶體矽電池的封裝材料主要是EVA。PV電池串的EVA封裝在真空室（真空層壓器）里進行。一般包括三道工序：第一道工序是將所有的組件疊放在一起， 放入真空室（不能有任何氣泡和錯位），第二道工序是加熱加壓，（仍在真空狀態下）此時箔開始融化，並完全包裹住電池，將所有的組件“沾濕”。第三道工序是再加熱，使EVA相互交鏈，(crosslink) 這一道工序改變了聚合物的結構，使其在太陽光的充分照射下也不會再軟化。軟化會使太陽能電池組件移位。但有些製造商採用PVB（聚乙烯醇縮丁醛）箔作為封裝材料，套用在玻璃-玻璃（前面-背面）的模組封裝中。

5V3W太陽能電池板

常用封裝材料

低離子的太陽玻璃允許91%的入射光線穿透，近年來開發的太陽玻璃穿透率達96%。其功率比標準的太陽玻璃高3.5%。PV電池背面是一種不透明的材料，歐洲的製造商一般採用一種叫TPT的箔，用多層PVF（聚氟乙烯）製成。亞洲的製造商傾向於使用金屬氧化物作為背面材料。背面有時也用通常的硬化玻璃片製成。這種兩面都透明的模組一般用作玻璃面的屋頂和建制物的幕牆。

PVB是一種標準的層壓玻璃用的安全材料。過去曾經用在光伏產業中，但因為其在水蒸氣中會變得模糊而不受歡迎。但近來的研究表明PVB在玻璃--玻璃（前面--背面）的模組的製造中有其優勢，而最新的PVB箔在保持透明度方面有與EVA同樣的性能。PVB的另一個優點是用於玻璃面的屋頂和建築一體化的幕牆時能滿足建築規範的要求。而EVA在粘接玻璃時因貼上力太弱而不能滿足上部衝擊力的標準要求。PVB和其它熱塑性材料在組件用完報廢或損壞時可以回收用作再次封裝的材料。

偶爾也有用Teflon（特氟隆）作為封裝材料，主要用於小量特殊的模組封裝。在用為填充材料時模組尺寸可達2.5×3.8m。

相關概念

電壓波動

太陽能電池模組很少能在正常的操作條件下工作，因為陽光輻射和溫度是不斷變化的。額定的太陽能電池模組輸出功率是按標準測試條件（STC）測得的，但這些條件很少能符合實際使用條件。因此其操作性能可能是額定功率的85%~90%。但有些模組功率也會高於額定值。

陽光輻射會在最大程度上影響模組電流。當輻射量減小一半，功率也降低一半。而額定電壓卻保持相對穩定（當大量模組串聯時其影響也會累積增大，電壓會下降40V）。模組電壓主要受溫度變化的影響，在歐洲的STC條件下夏季的電壓波動可達-8V，冬季時可達10V，當有大量模組串聯時能達到100V。高溫時功率會比在標準測試條件下降低35%。這就是為什麼模組安裝時必須保證其有良好的通風而且製造商也試圖讓產品具有最好的導熱性能。

熱島效應與旁通二極體

在有些操作條件下，有陰影的太陽能電池會發熱以至破壞電池，這就是所謂的熱島效應。當電池的某一部分被遮蓋時就會發生這種情況，例如一片樹葉落在太陽能電池模組上面時，被遮蓋的電池顯然就不產生電流，反而會成為一種負荷--使其它電池產生逆向電流。為了防止熱島效應擴大，就內置一個旁路-旁通二極體，將電流改道繞過這個被遮蓋的電池。通常每18~20個電池設定一個旁通二極體。如果一個標準的太陽能電池模組有36~40個電池，就要設定二個旁通二極體，可以流過最大電流就是短路電流。在獨立的PV電池模組中通常採用一個短路負荷控制器。框架能給模組以更加穩定的保護。框架一般用氧化鋁或鋁合金製成。對氣候有最大的抗力和耐用性。但也有用銀色和黑色的。

安裝考慮因素

在安裝太陽能電池模組時主要考慮是否為併網裝置，以及所需要的功率大小，陽光強度和安裝位置的條件（如屋頂的傾斜度等）。裝置大小由功率大小決定。最小的獨立型裝置功率只有幾瓦，家用太陽能發電裝置功率大約是2~4kW。大型太陽能建築一體化的裝置功率可能達到幾百kW，而大型地面安裝的裝置可以達到幾MW。此外安裝模組處的緯度，朝向和傾斜度也有影響。

功率因素

一般而言10㎡的太陽能電池模組功率可達1kW，但也因太陽能電池所用材料而有所不同，1㎡單晶矽電池方陣所提供的有用功率為90~110kW/年，而1㎡三結薄膜太陽能電池提供的有用功率為60~80kW/年。

便捷性因素

安裝太陽能電池模組的簡便性也很重要，與尺寸大小無關。安裝公司及供應商都同樣喜歡無故障的安裝工程。

費用質量因素

安裝費用也是一個重要考慮因素。太陽能電池模組的質量保證是至關重要的。因此必須有合格的資質證明機構的質量保證檔案。歐洲的質量標準一般為：IEC 61215，IEC61646等

其他因素

其它要考慮的因素還有：在照射的光線較弱時模組的性能，模組安裝地的溫度，模組的自清潔能力（一般傾斜度為15度），模組化的結構（需要時現有的模組可以擴展），系統抗故意破壞的能力，回收的可能性，以及安裝系統的適應性，框架的顏色等等。

國內外成果

透明模組

夏普公司於2012年10月1日上市透明太陽能電池模組“N A- B095AA”。如果套用於窗戶、陽台欄桿及房檐等處，可當作在遮擋部分直射陽光的同時進行發電的節能玻璃使用。 為了使之透明,在薄膜矽型太陽能電池上加工了細微的縫隙。有縫隙的部分不能發電 ，因此模組轉換效率僅為.6 8 %。而普 薄膜矽型太陽能電池的模組轉換效率約為10%。除去端子箱。模組外形尺寸為1402mm x 1001m m x 9.5mm, 最大輸 出功率為95w。

薄膜太陽能電池模組

高效率模組

三洋電機日前宣布，成功開發出在日本國內廠商中功率最高的270W太陽能電池模組一“270W HIT太陽能電池模組”，2006年1月將首先在歐洲上市。

在歐洲，公共事業和工業用途領域採用大型太陽能電池系統的比例非常高，如果能夠在設定系統時減少模組數量，不僅能夠減少用於固定模組的材料，還能削減安裝工時，因此需要大功率模組三洋電機表示，通過使用此次開發的模組，與該公司200W的老產品相比，可減少約250。的模組用量所開發的模組由8列12排總計96枚125mm見方的電池單元構成模組的轉換效率為16.2000每枚模組的面積為1.66mZ，重量為24kg三洋電機的HIT是一種由薄膜非晶矽和單晶矽組成的太陽能電池，其特點是轉換效率高。