1.太阳能组件生产的基础知识

太阳能光伏基础知识1、太阳能电池发电原理 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。

能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。

P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。 当光线照射太阳电池表面时，一部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P-N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。

这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 2、晶体硅太阳电池的制作过程 "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，晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a）提纯过程 b）拉棒过程 c）切片过程 d）制电池过程 e）封装过程. 3、太阳电池的应用 上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术-----通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。

如：太阳能庭院灯，太阳能发电户用系统，村寨供电的独立系统，光伏水泵（饮水或灌溉），通信电源，石油输油管道阴极保护，光缆通信泵站电源，海水淡化系统，城镇中路标、高速公路路标等。在世纪之交前后期间，欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然村落供电系统纳入发展方向。

太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。光伏电源系统的组成： 4、太阳电池基本性质 a） 光电转换效率η%：评估太阳电池好坏的重要因素。

目前：实验室η≈24%，产业化：η≈15%。 b）单体电池电压V:0.4V---0.6V 由材料物理特性决定。

c）填充因子FF%：评估太阳电池负载能力的重要因素。 阴影部分为负载面积，填充因子的数学表达形式：FF=(Im*Vm)/(Isc*Voc) 其中：Isc--短路电流， Voc--开路电压， Im--最佳工作电流， Vm--最佳工作电压； d）标准光强与环境温度 地面：AM1.5光谱，1000W/m2,t=25℃； e）温度对电池性质的影响 。

例如：在标准状况下，AM1.5光强， t=25℃ 某电池板输出功率测得为100Wp，如果电池温度升高至45℃时，则电池板输出功率就不到100Wp. 5.太阳能"光—电转换" 一束光照在半导体上和照在金属或绝缘体上效果截然不同。由于金属中自由电子如此之多，以致光引起的导电性能的变化完全可忽略。

绝缘体在很高温度下仍未能激发出更多的电子参加导电。而导电性能介于金属和绝缘体之间的半导体对体内电子的束缚力远小于绝缘体，可见光的光子能量就可以把它从束缚激发到自由导电状态，这就是半导体的光电效应。

当半导体内局部区域存在电场时，光生载流子将会积累，和没有电场时有很大区别，电场的两侧由于电荷积累将产生光电电压，这就是光生伏特效应，简称光伏效应。太阳电池就是利用这种效应制成的。

当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。

这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P—n结，则在P型和n型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向n区，空穴驱向P区，从而使得n区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P—n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使P型层带正电，n型层带负电，在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。

若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。

制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳电池要算硅太阳电池。

所以，将入射太阳光能转换成电能的半导体器件称为太阳能电池。它一般由两种不同导电类型的同质或异质半导体构成。

目前，在空间或地面获得应用的只有硅电池，研究得比较成熟的还有砷化镓电池、硫化镉电池。硅太阳能电池是1954年由美国皮尔逊等人首次制成，1958年首次应用在“先锋1号”卫星上。

1958年，我国亦开始研究太阳能电池，在1971年3月发射的科学实验卫星上首次应用，随着硅电池制造成本的逐年降低和技术的日益成熟，太阳能电池必将获得更广泛的应用。 6.太阳电池的应用的主要领域 （1）用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用语边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

（2） 交通领域：如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、。

2.光伏结构组件

【光伏结构组件】光伏结构组件（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，然后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，也就是光伏结构组件或说是太阳电池组件。 单体太阳电池不能直接做电源使用。

作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。光伏结构组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。

其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。随着微型逆变器的使用，可以直接把光伏结构组件的电流源转化成为40V左右的电压源，就可以驱动电器应用在生活当中。

3.光伏组件生产流程

A、工艺流程：

1、电池检测——2、正面焊接—检验—3、背面串接—检验—4、敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设）——5、层压——6、去毛边（去边、清洗）——7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）——8、焊接接线盒——9、高压测试——10、组件测试—外观检验—11、包装入库；

B、工艺简介：

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。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。

2、正面焊接：是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。（我们公司采用的是手工焊接）

3、背面串接：背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，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，这样依次将36片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：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板）。

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。

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：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。

4.光伏组件 定义

单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。光伏组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

但是，随着微型逆变器的使用，可以直接把光伏组件的电流源转化成为40V左右的电压源，就可以驱动电器应用我们的生活当中。

同时，光伏组件在不断创新，由于光伏组件在业内来讲叫做中国制造，应该有中国创造，进而出现光伏组件的升级创新产品，如光伏陶瓷瓦，光伏彩钢瓦，这类产品可以直接代替传统建材瓦片，还有了光伏组件的功能，一旦步入通用市场，将对光伏组件和传统建材造成一定冲击。

又称太阳电池组件（ Solar Cell module），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。[1]

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，然后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。