畢業(yè)論文 太陽(yáng)電池組件層壓

1、 XINYU UNIVERSITY 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 2012 屆）題 目 太陽(yáng)電池組件封裝工藝研究 學(xué) 號(hào) 0903031009 姓 名 彭 清 二級(jí)學(xué)院 新能源科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 班 級(jí) 09光伏發(fā)電（1）班 指導(dǎo)教師 孔青榮 目 錄摘要1Abstract2第1章 緒論31.1 世界能源利用概況31.2 太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀4第2章 太陽(yáng)電池組件封裝技術(shù)52.1 組件封裝的基本技術(shù)要求52.2 封裝材料62.3 太陽(yáng)電池組件封裝工藝62.4 封裝工藝的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題8第3章 組件的幾種封裝技術(shù)103.1 EVA膠膜封裝103.2 真空玻璃封裝113.3 紫外（UV

2、）固化封裝11第4章 組件封裝的損失144.1 光學(xué)損失144.2 電學(xué)損失16結(jié)論17參考文獻(xiàn)18致謝19太陽(yáng)電池組件封裝工藝研究摘 要在當(dāng)前國(guó)際能源形勢(shì)嚴(yán)峻的狀況下，各國(guó)都在極力尋找可以代替常規(guī)化石能源的新能源。對(duì)于人類而言，太陽(yáng)是非常重要的一顆恒星，為人類提供光和熱。太陽(yáng)高溫，高壓，蘊(yùn)藏著巨大的能量，不斷的通過光線向宇宙放射，太陽(yáng)能是人類重要的無污染新型能源。太陽(yáng)能作為取之不盡，用之不竭的清潔能源備受人們關(guān)注。隨著全球大型地面、屋頂太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的廣泛推廣與應(yīng)用，太陽(yáng)電池的大批量生產(chǎn)已成為趨勢(shì)，而組件封裝也成了太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。本文主要闡述了太陽(yáng)電池組件的封裝技術(shù)，包括封裝工藝

3、流程、工序控制、封裝材料和設(shè)備的選用等方面，重點(diǎn)討論封裝工藝的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。通過對(duì)光伏組件各種封裝工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，晶體硅太陽(yáng)電池、非晶硅太陽(yáng)電池封裝工藝的不同和新型太陽(yáng)電池組件封裝工藝進(jìn)行分析。在未來光伏組件生產(chǎn)過程中有著廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:太陽(yáng)電池；封裝工藝；層壓；EVA膠膜；組件Solar cell module encapsulation technology researchAbstractIn the current international energy situation is grim situation, countries in the world are lookin

4、g for can take the place of the traditional fossil energy sources of new energy. For humans, the sun is very important for a star, for mankind to provide heat and light. Solar high temperature, high pressure, contain is worn tremendous energy, continue through the light to the cosmic radiation, the

5、sun can human important pollution-free new energy. Solar energy is inexhaustible, be inexhaustible clean energy much attention. With the global large-scale ground, roof solar photovoltaic system widespread promotion and application of solar battery, mass production has become a trend, and the packag

6、e also became an important link in production of solar battery components.This article mainly elaborated the solar battery component packaging technologies, including the encapsulation process, process control, packaging materials and equipment selection, discusses some key technical problems of pac

7、kaging technology. The photovoltaic component package of the advantages and disadvantages of the process, the crystal silicon solar cell, amorphous silicon solar cell encapsulation technology of different and new solar cell module encapsulation process analysis. In the future of PV module production

8、 process has a wide range of applications.Key word：Solar cell；Packaging technology；Laminate；EVA film；Component19太陽(yáng)電池組件封裝工藝研究第1章 緒論跨入21世紀(jì)，人類將面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。在當(dāng)今石化能源日益減少，生態(tài)環(huán)境遭受破壞的情況下，以風(fēng)能、太陽(yáng)能為代表的清潔、可再生能源為人類服務(wù)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，改善現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展有著重要的影響，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)。1.1世界能源利用概況能源是人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源工業(yè)的發(fā)展規(guī)模和速

9、度影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，自然界中的能源主要有非可再生能源和可再生能源兩種。非可再生能源是指煤、石油、天然氣和原子核能等枯竭的能源；可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、輻射能、潮汐能等可持續(xù)發(fā)展的能源1。日益突出的環(huán)境污染問題，很大程度上是由于能源結(jié)構(gòu)不合理造成的。大量使用化石燃料等不可再生能源，使得空氣中的CO2和SO2急劇增加，造成溫室效應(yīng)及酸雨蔓延。目前，不少發(fā)展中國(guó)家的環(huán)境污染還在進(jìn)一步惡化。隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)保的要求，迫使人們更加關(guān)注能源的潔凈和持續(xù)利用問題。因此，可再生能源的探求與利用已經(jīng)成為世界各國(guó)競(jìng)相追逐的對(duì)象。自1981年8月在內(nèi)羅華召開聯(lián)合國(guó)新能源和可

10、再生能源會(huì)議以來，世界上許多國(guó)家已逐漸認(rèn)識(shí)到，過于依賴石化能源將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，資源與生態(tài)破壞，因而正逐步轉(zhuǎn)向開發(fā)可再生能源及其綜合利用1。我國(guó)擁有豐富的新能源與可再生能源供開發(fā)利用，為了保證人類社會(huì)穩(wěn)定、持久的能源供應(yīng)，必須優(yōu)化現(xiàn)有的以資源有限、不可再生的石化能源為基礎(chǔ)的世界能源結(jié)構(gòu)，建立資源無限、可以再生、多樣化的新的能源結(jié)構(gòu)，走經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展之路。 光伏發(fā)電獨(dú)具許多優(yōu)點(diǎn),如安全可靠,無噪聲,無污染,能量隨處可得,不受地域限制,無需消耗燃料,無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件,故障率低,維護(hù)簡(jiǎn)便,可以無人值守,建設(shè)周期短,規(guī)模大小隨意,無需架設(shè)輸電線路,可以方便地與建筑物相結(jié)合等.這些優(yōu)點(diǎn)都是常規(guī)發(fā)電

11、和其它發(fā)電方式所不及的.我國(guó)近幾年光伏技術(shù)發(fā)展很快,太陽(yáng)電池的生產(chǎn)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用水平不斷提高.但是,我國(guó)發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的主要障礙與國(guó)際上一樣,仍然是太陽(yáng)電池的成本高,限制大量推廣應(yīng)用.因此,太陽(yáng)利用技術(shù)研究應(yīng)針對(duì)降低太陽(yáng)電池成本這一主要目標(biāo),而決定成本的關(guān)鍵因素是太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換率和產(chǎn)業(yè)規(guī)模.從20世紀(jì)80年代以來,光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)的主要目標(biāo)是降低電池的成本,目的是使得光伏發(fā)電的成本能夠與常規(guī)發(fā)電相當(dāng).要想降低太陽(yáng)電池的成本,一是降低太陽(yáng)電池的制造成本,二是提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率,其中提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率是至關(guān)重要的因素.1.2太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來太陽(yáng)能光伏 (PV )產(chǎn)業(yè)

12、的發(fā)展特別迅速, 19962006年的平均年增長(zhǎng)率為40% ; 20012006年的平均年增長(zhǎng)率為45% ;2005年太陽(yáng)電池與組件產(chǎn)量為1 656 MWp,累計(jì)裝機(jī)6 100 MWp。2006年太陽(yáng)電池與組件產(chǎn)量為2 204MWp,安裝量1 744MWp(見圖1 )。光伏發(fā)電已成為發(fā)展最快的可再生能源發(fā)電技術(shù)。根據(jù)光伏市場(chǎng)需求預(yù)測(cè),到2010年,全世界光伏市場(chǎng)年安裝量將達(dá)到3. 9 GWp。近幾年,我國(guó)的太陽(yáng)電池生產(chǎn)量也以驚人的速度增長(zhǎng)著。2002年太陽(yáng)電池生產(chǎn)量約為6MWp, 2004年 達(dá) 到50 MWp,比2002年 增 長(zhǎng)830% ,到2006年達(dá)到370 MWp,比2004年增長(zhǎng)6

13、40%2,其增速超過世界上任何一個(gè)國(guó)家。到目前為止,全國(guó)太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)廠家已超過100家,而且還在不斷增加;太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)能力已大于1 000 MWp,其制造技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量已可與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品相媲美。 圖1 2006年世界太陽(yáng)電池與組件安裝量第2章 太陽(yáng)電池組件的封裝技術(shù)為了將太陽(yáng)電池片串聯(lián)或并聯(lián)獲得所需的輸出功率,同時(shí)也為了保護(hù)太陽(yáng)電池不受機(jī)械損傷和環(huán)境損害,太陽(yáng)電池須通過膠封、層壓等方式封裝成組件。大面積太陽(yáng)電池組件通常采用真空層壓封裝工藝:用兩層熱熔性EVA膠膜將太陽(yáng)電池片夾在中間,通過真空加熱層壓使EVA膠膜將電池片、低鐵鋼化玻璃正面蓋板和聚氟乙烯復(fù)合膜背板黏合為一體,周邊

14、用鋁合金邊框固定,見圖2.1 ( a)。小功率太陽(yáng)電池組件常采用環(huán)氧樹脂封裝,見圖2.1 ( b)。還有采用雙面玻璃封裝的太陽(yáng)電池組件,見圖2.1 ( c) ,這類組件外形美觀,可部分透光,已廣泛應(yīng)用于光伏建筑。圖2.1太陽(yáng)電池組件封裝結(jié)構(gòu)2. 1組件封裝的基本技術(shù)要求組件封裝要求:組件的工作壽命在20 a以上,即使用20 a,效率不低于初始效率的80% ;良好的密封性能和電絕緣性能 (絕緣電阻不能低于200 M) ;足夠的機(jī)械強(qiáng)度;紫外輻照下的穩(wěn)定性好;效率損失小;電池之間通過互連條連接可靠;封裝成本低。2. 2封裝材料用于真空層壓封裝太陽(yáng)電池的材料主要有玻璃、EVA、Tedlar或Tedl

15、ar復(fù)合薄膜,如TPT (或TPE)、互連條、鋁框和接線盒等。改性EVA膠膜:以EVA為原料,添加改性劑后加熱擠出成型而制得的EVA膠膜。透光率大于90% ;交聯(lián)度大于65% ;玻璃與膠膜之間剝離強(qiáng)度大于30 N / cm; TPT與膠膜之間剝離強(qiáng)度大于15 N / cm;適用溫度為- 4080;具有較好的耐紫外光照射性能。玻璃:面板材料需采用透光率高的低鐵鋼化白玻璃。厚度多用3. 04. 0 mm ,在3201100nm波長(zhǎng)范圍內(nèi),透光率達(dá)90%以上,對(duì)于波長(zhǎng)大于1 200 nm的紅外線有較高的反射率,耐太陽(yáng)的紫外光輻射性能好,其光譜透過率如圖2.2所示。2.2太陽(yáng)電池組件用的玻璃光譜透光率

16、背面材料:常用Tedlar復(fù)合材料。Tedlar復(fù)合薄膜具有更好的防潮、抗?jié)窈湍秃蛐阅堋?. 3太陽(yáng)電池組件封裝工藝太陽(yáng)電池組件的工作電壓和輸出功率應(yīng)按不同的規(guī)格要求設(shè)計(jì),其制造工序?yàn)?電池片檢測(cè)、電池片正面焊接及串焊、玻璃2EVA2電池2EVA2TPT層疊、層壓固化、裝邊框、安裝接線盒和性能檢測(cè)。在層壓機(jī)中壓制組件時(shí)應(yīng)正確設(shè)置工作溫度和抽氣、層壓時(shí)間;避免進(jìn)入空氣和EVA交聯(lián)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氧氣,在組件中形成氣泡。烘箱固化時(shí)應(yīng)根據(jù)EVA種類設(shè)置固化條件,通常固化時(shí)溫度為150左右,時(shí)間約20 m in。2.3.1電池片檢測(cè)電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出電流和電壓參數(shù)和外觀、顏色進(jìn)行分類。選用的電池片

17、測(cè)試設(shè)備按一般標(biāo)準(zhǔn)要求,光照不均勻度<±2% ,重復(fù)精度<±1%。2.3.2電池片正面焊接、串焊清洗超白鋼化玻璃,準(zhǔn)備EVA、TPT和匯流條等材料, EVA和TPT的裁切尺寸應(yīng)略大于玻璃?；ミB條需預(yù)先在助焊劑中浸泡,去除表面氧化物。焊接時(shí)溫度控制在360380。焊接應(yīng)牢固,無毛刺、虛焊及錫渣,互連條表面光滑美觀。采用無鉛焊接,先在電池片正面的主柵線上焊上互連條,然后放在串焊模板上,將后一片的互連條與前一片電池的背電極焊接起來,組成一個(gè)帶有正負(fù)極引出線的電池串。焊接應(yīng)牢固,無毛刺、虛焊及錫渣,互連條表面光滑美觀。新能源及工藝2.3.3層疊與層壓在層疊工作臺(tái)上先放上

18、鋼化玻璃;然后蓋上EVA ,再放上電池串;用匯流條把各電池串電極焊接連通,依次復(fù)蓋EVA和TPT,并用膠帶固定住。 在層壓機(jī)內(nèi),通過真空泵將組件內(nèi)的空氣抽出,然后加熱到145155,將電池、EVA、玻璃和TPT背板粘接在一起。層壓機(jī)設(shè)備的性能選擇很重要,其溫控精度 ±1,溫度不均勻性 ±2。層壓后,太陽(yáng)電池組件內(nèi)應(yīng)無氣泡,電池串間距均勻,匯流條平直。2.3.4裝邊框與接線盒給玻璃組件安裝鋁合金邊框,以增加組件強(qiáng)度。鋁合金邊框內(nèi)應(yīng)均勻地填充滿硅膠,進(jìn)行密封,延長(zhǎng)電池的使用壽命。安裝接線盒時(shí),用硅膠將其粘合在組件背面指定位置上,并將組件內(nèi)的匯流條連接到接線盒的電纜線上。2.3.

19、5組件測(cè)試采用德國(guó)B erger公司或西安交大等制造的太陽(yáng)電池組件測(cè)試儀對(duì)組件的輸出電特性和輸出功率進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)還需測(cè)試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度等參數(shù),以保證組件符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。2.3.6包裝入庫(kù)對(duì)符合太陽(yáng)能組件標(biāo)準(zhǔn)要求的組件貼上銘牌、條形碼,并按不同功率等級(jí)分類包裝、入庫(kù)。2. 4封裝工藝的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題在封裝過程中,材料的選取,特別是EVA的選取十分重要。由于EVA膠膜是一種高分子材料,其防紫外光老化的性能直接關(guān)系到太陽(yáng)電池的使用壽命和光電轉(zhuǎn)換效率。國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)廠家能批量制備EVA膠膜。對(duì)于性能優(yōu)良的膠膜產(chǎn)品,其透光率要大;交聯(lián)度 (凝膠含量 )要大;膠膜/玻璃剝離強(qiáng)度和膠膜/

20、TPT剝離強(qiáng)度要大;抗紫外老化性能、耐熱老化性能和濕熱老化性能要好。近年有人提出了一種評(píng)價(jià)EVA耐老化的指標(biāo),稱黃變指數(shù),它通過EVA膠膜老化試驗(yàn)前后黃色變化值的測(cè)量,反映老化過程中高分子鏈斷裂情況以及顏色變化對(duì)透光性能的影響。必須強(qiáng)調(diào)的是在玻璃2EVA2電池2EVA2TPT層疊與層壓固化工序之間需進(jìn)行嚴(yán)格的檢查,因?yàn)槿缬懈鲗盈B加次序錯(cuò)誤、電池片電極焊接錯(cuò)誤、焊條虛焊焊接不牢固、電池片位移、內(nèi)有雜物等情況可立即整改;一旦層壓固化后,如有錯(cuò)誤或缺陷,整個(gè)組件就要報(bào)廢。同時(shí),層壓時(shí)的工藝參數(shù)的確定也至關(guān)重要,對(duì)于不同的層壓機(jī)、不同的EVA膠膜,層壓參數(shù)必須通過細(xì)致的試驗(yàn),確定最佳的抽真空時(shí)間、層壓

21、時(shí)間、層壓溫度等參數(shù),否則設(shè)定不當(dāng),會(huì)使組件出現(xiàn)氣泡、電池片偏移、焊條彎曲等現(xiàn)象,以及膠連度達(dá)不到最佳效果,直接影響太陽(yáng)能組件的品質(zhì),太陽(yáng)能組件組成系統(tǒng)后會(huì)直接影響使用壽命,這是太陽(yáng)能組件封裝工藝中的一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量控制點(diǎn)。太陽(yáng)能電池組件的封裝過程中,電池片在焊接后極易產(chǎn)生白斑,這種白斑是一種助焊劑結(jié)晶物,不僅高溫下會(huì)熔化產(chǎn)生氣體使組件中留下氣泡,而且還會(huì)與EVA發(fā)生反應(yīng),降低組件的性能。常規(guī)的無水乙醇擦除和高溫?fù)]發(fā)等方法不易消除白斑。必須在焊帶的助焊劑浸涂處理過程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)工藝參數(shù),確保焊接過程中助焊劑能充分揮發(fā),不產(chǎn)生白斑,才能有效地確保太陽(yáng)能組件的品質(zhì),降低太陽(yáng)電池的封裝功率損失,延長(zhǎng)

22、太陽(yáng)能組件的使用壽命。第3章 組件的幾種封裝技術(shù)所謂太陽(yáng)能電池封裝就是把框架，玻璃蓋片，太陽(yáng)電池精確封裝在一起。封裝膠的選取，電極的引出，框架及玻璃蓋片材料的選取，膠層厚度等工藝將決定太陽(yáng)電池的電性能，熱性能，光性能，美觀性和機(jī)械性能，影響光伏組件的可靠性和壽命。所以對(duì)于與建筑相結(jié)合的光伏組件，封裝工藝是光伏組件的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)外的光伏組件所采用的封裝技術(shù)主要有EVA膠膜封裝，真空玻璃封裝和紫外（UV）固化封裝。3. 1EVA膠膜封裝20世紀(jì)70年代末80年代初美國(guó)JPL實(shí)驗(yàn)室以杜邦公司的Elvax150樹脂（醋酸乙烯含量33%）為原料，研制了以EVA為基礎(chǔ)的太陽(yáng)膠膜配方，產(chǎn)品于198

23、1年上市銷售。膠膜配方由EVA樹脂，關(guān)聯(lián)劑，防老化劑和硅烷偶聯(lián)劑組成，經(jīng)過層壓封裝，EVA樹脂部分關(guān)聯(lián)，形成具有一定透光率，粘接強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性的膠膜。目前大部分公司出售的EVA太陽(yáng)膠膜產(chǎn)品及封裝工藝均基于此項(xiàng)技術(shù)。20世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位在國(guó)家“八五”計(jì)劃的支持下，研制了EVA膠膜，目前國(guó)內(nèi)大部分太陽(yáng)電池封裝廠都使用他們的產(chǎn)品。當(dāng)封裝12W的小組件時(shí)，則多使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行液體澆鑄封裝。為達(dá)到隔離大氣的目的，目前普遍采用兩片EVA膠膜將太陽(yáng)電池包封，并和上層玻璃，底層TPT熱壓粘合為一體，構(gòu)成太陽(yáng)電池板。此方法簡(jiǎn)單易行，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。目前無錫尚德，南京中電等大型太陽(yáng)電池公司的電池封

24、裝工藝都采用此法。太陽(yáng)光中能量較高，破壞性較強(qiáng)的紫外線較強(qiáng)的紫外光是造成太陽(yáng)電池組件封裝材料EVA膠膜老化，龜裂，變色的原因；另外EVA膠膜配方自身的降解，氧化和殘余的交聯(lián)劑與防老化劑之間的反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致EVA膠膜變黃，透光率下降，影響太陽(yáng)電池效率性能。目前太陽(yáng)電池加工行業(yè)急需解決此技術(shù)瓶頸，或采用新的替代品3。3. 2真空玻璃封裝真空玻璃封裝是將太陽(yáng)電池封裝在抽成真空的特別玻璃夾層中。透明平板玻璃作為基板材料，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置中起到重要作用。作為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置組件的太陽(yáng)能玻璃，必須具備以下特性：（1）對(duì)太陽(yáng)光的透光率要高，吸收率和反射率要低；（2）抗風(fēng)壓，積雪，冰雹，熱應(yīng)力，投擲石子等外力，有

25、較高的機(jī)械強(qiáng)度；（3）對(duì)雨水和環(huán)境中的有害氣體有一定的耐腐蝕性能；（4）長(zhǎng)期暴露在大氣和陽(yáng)光下，性能不嚴(yán)重退化；（5）膨脹系數(shù)必須與其它結(jié)構(gòu)材料相匹配。目前。能夠滿足上述條件的只有低鐵超白浮法玻璃和低鐵超白壓延玻璃。由于低鐵超白浮法玻璃原片反射率較高，表面必須經(jīng)過一定的處理才能達(dá)到作為太陽(yáng)能玻璃的要求，而低鐵超白壓延玻璃經(jīng)鋼化處理就可作為太陽(yáng)能玻璃，所以，低鐵超白壓延玻璃是太陽(yáng)能裝置首選的蓋板材料。因此，低鐵壓延法是太陽(yáng)能玻璃較為理想的工藝。我國(guó)山東皇明太陽(yáng)能集團(tuán)2005年推出的“龍光一號(hào)”建筑一體化組件采用的就是真空玻璃的封裝技術(shù)。作為實(shí)用價(jià)值極高的現(xiàn)代化建筑構(gòu)件，可廣泛應(yīng)用于玻璃幕墻，建筑

26、物屋頂（相當(dāng)于瓦），門窗玻璃，制成融采光，發(fā)電于一體的光伏瓦天窗，屋頂，門窗等。真空玻璃封裝的太陽(yáng)電池在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中，玻璃與金屬的結(jié)合處不可避免地會(huì)出現(xiàn)漏氣，玻璃夾層中的真空度很難保持，致使太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率降低。3. 3紫外（UV）固化封裝UV固化封裝是將UV固化膠注入到裝有太陽(yáng)電池的兩玻璃蓋片中，并放入紫外固化設(shè)備中固化。UV膠在接受紫外線輻射的過程中，經(jīng)過吸收UV固化設(shè)備中的高強(qiáng)度紫外光，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，膠中的光引發(fā)劑被引發(fā)，從而產(chǎn)生游離子基或離子，這些游離子基或離子會(huì)和預(yù)聚體或不飽和單位中的雙鍵發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成單體集團(tuán)，從而引發(fā)聚合，交聯(lián)和接枝反應(yīng)，使UV膠在數(shù)秒內(nèi)有液體轉(zhuǎn)化為固體

27、，這一過程就是通常所說的UV固化過程。UV固化較前兩種封裝方法具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）速率快。液態(tài)材料做快可在0.050.1s內(nèi)固化，而傳統(tǒng)的熱固化工藝最快也需幾秒，甚至多達(dá)數(shù)小時(shí)或幾天才能固化。新工藝無疑大大提高了生產(chǎn)率，節(jié)省了半成品堆放的空間，更滿足了大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的要求；同時(shí)，UV固化產(chǎn)品的質(zhì)量也較易得到保證；此外，由于是低溫固化，因此UV固化可避免因熱固化時(shí)的高溫對(duì)硅太陽(yáng)電池片的性能造成損傷。（2）費(fèi)用低。UV固化僅需用于光敏劑的輻射能，不像傳統(tǒng)的熱固化那樣需要加熱基質(zhì)，材料和周圍空間，也無需用蒸發(fā)除去稀釋用的水和有機(jī)溶劑的熱量，從而節(jié)省了大量能源；同時(shí)，由于

28、UV固化材料固含量高，使用材料實(shí)際消耗量大幅度減少；此外UV固化設(shè)備投資相對(duì)較低，可節(jié)省一大筆固化設(shè)備投資，也減少了廠房占地。 紫外固化封裝膠的性能是影響UV固化封裝技術(shù)的重要因素之一。因此我們對(duì)快速紫外固化封裝膠進(jìn)行了研究，主要關(guān)注封裝膠的黏度，可見光范圍內(nèi)的透光率等性能4。 1 UV封裝膠的黏度 封裝膠的黏度對(duì)組件的封裝性能，效果起到重要的作用。封裝膠黏度較大不利于消除注膠過程中產(chǎn)生的氣泡，容易在封裝的組件中留下氣泡，從而影響組件的質(zhì)量和性能；封裝膠黏度較小雖然利于氣泡的排除，但容易在膠固化過程中產(chǎn)生較大的收縮，同樣也會(huì)在膠中產(chǎn)生氣泡或空洞，甚至出現(xiàn)膠斷裂。經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：黏

29、度值在701500cps之間時(shí)，效果較好。 實(shí)驗(yàn)中采用秦皇島奧瑞特公司的紫外固化封裝機(jī)，利用其自制的封裝膠對(duì)單晶硅太陽(yáng)電池組件進(jìn)行封裝。電池器件結(jié)構(gòu)為：保護(hù)層材料玻璃/紫外固化膠電池/保護(hù)層材料玻璃，膠膜的厚度為0.010.04mm，完全固化時(shí)間為57分鐘，固化后膠體非常柔軟，應(yīng)力減致最低。 2 封裝膠的透光率 透明組件封裝膠的透光率是其重要性能之一，它直接影響透明組件的功率輸出及偷光性能。采用不同配方來調(diào)節(jié)封裝膠的透光率，在2001200mm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行了封裝膠透光率測(cè)試研究。經(jīng)過大量研究實(shí)驗(yàn)和配比優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)，自制封裝膠在4001100nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)均具有較高的透光率，達(dá)90%左右5。

30、 研究人員對(duì)德國(guó)生產(chǎn)的透明紫外固化封裝膠和三種自制透明紫外固化封裝膠進(jìn)行了透光率對(duì)比測(cè)試，結(jié)果表明四種樣品都可以在紫外輻照下快速固化，具有較好的固化性能。從圖3中可以看出：四種樣品在所測(cè)試的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，具有幾乎相同的透光率；而在350500nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)自制樣品的透光率（即短波的透光率）略低于德國(guó)樣品。圖3：國(guó)外樣品與自制樣品封裝膠透光率3 結(jié)論實(shí)驗(yàn)研究表明，研究人員已獲得基本符合透明光伏組件紫外固化封裝要求的紫外固化封裝膠。其性能和有點(diǎn)如下：（1） 可調(diào)節(jié)黏度以達(dá)到適合于透明組件的封裝要求；（2） 在4001100nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)均具有較高的透光率，達(dá)90%；（3） 自行研制的紫外固化透明

31、膠具有較低的成本，價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外產(chǎn)品。第4章 組件封裝的損失為了獲得所需的電流電壓和輸出功率，同時(shí)也為了保護(hù)電池不受機(jī)械損傷和環(huán)境損害，必須將若干單片電池串并聯(lián)連接并封裝成組件。一般情況下，封裝后的組件的輸出功率（實(shí)際功率）小于所有電池片的功率值之和（理論功率），我們稱之為封裝損失（power loss），計(jì)算方法為：封裝損失=(理論功率實(shí)際功率)理論功率如果封裝損失值較高的話，制作出的組件的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，有可能出現(xiàn)客戶投訴，對(duì)組件公司產(chǎn)生不良影響，造成經(jīng)濟(jì)損害。反之，如果能夠降低封裝損失，組件輸出功率的增加也會(huì)帶來收益的提高，組件配置的電池片所需效率可以減少，間接降低了生產(chǎn)成本。

32、造成組件封裝損失的可能因素?zé)o外乎是太陽(yáng)電池和組件的封裝材料。我們把封裝損失的原因按照屬性不同分為兩大類：光學(xué)損失、電學(xué)損失。下面詳細(xì)討論這兩類中的各種影響因素。4. 1光學(xué)損失從理論上講，單結(jié)硅系太陽(yáng)電池不能將所有光線都吸收轉(zhuǎn)換成電能，地面用硅太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)范圍一般為300nm-1100nm，因此，任何使這一波段的光進(jìn)入電池減少的因素都會(huì)造成光學(xué)上的損失，可以從光的透射和反射兩方面進(jìn)行分析。光從組件表面到硅體內(nèi)要依次經(jīng)過玻璃、密封膠（一般為EVA），所以玻璃和EVA會(huì)對(duì)光吸收產(chǎn)生影響，玻璃和EVA的透射率越高，組件的封裝損失也就越小。常規(guī)超白鋼化玻璃的透射率為92%左右，目前市場(chǎng)上已推出具

33、有增透膜的鍍膜玻璃，透射率可高達(dá)96%，鍍膜玻璃一般可提高組件1%的輸出功率增益，但其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性需要進(jìn)一步的研究。不同廠家的玻璃的透射率有很大區(qū)別，透射率越高則進(jìn)入到電池中的光也就越多，而電池的輸出功率與光強(qiáng)成正比的。在電池和其他輔材不變的情況下，使用透射率高的鋼化玻璃，組件的輸出功率增大，封裝損失減小。EVA（乙烯-醋酸乙烯聚合酯）用于粘結(jié)鋼化玻璃、電池和背板，由于它是紫外不穩(wěn)定的，約占太陽(yáng)光6%的紫外線長(zhǎng)時(shí)間的照射可造成EVA膠膜的老化、龜裂、變黃，繼而降低其透光率，因此有些廠家的EVA中會(huì)添加抗紫外劑，這樣就會(huì)引起EVA在短波段的透射率的下降。但現(xiàn)在電池廠家為提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效

34、率，開始采用高方阻、密柵的工藝，高方阻電池和常規(guī)的P型電池的光譜響應(yīng)是不相同的，高方阻電池在短波段（<450nm）的IQE是要高于常規(guī)電池的，而如果采用對(duì)短波長(zhǎng)光截止的EVA，則會(huì)造成這部分光不能被高方阻電池吸收，那么封裝損失肯定比同效率常規(guī)電池制作的組件的封裝損失要大。因此，使用不同工藝制作的太陽(yáng)電池需要選擇與之相匹配的EVA，在透光率和抗紫外兩者之間找到折衷點(diǎn)，在不影響可靠性的基礎(chǔ)上降低組件的封裝損失。另外，有公司提出使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐紫外、透射率高的透明硅膠做為組件的密封膠，可以有效避免密封膠黃化和電池不能接受到短波長(zhǎng)光線的問題。太陽(yáng)電池的表面沉積了一層氮化硅結(jié)構(gòu)的減反射膜，折射

35、率約為2.1，其上有EVA和鋼化玻璃（兩者的折射率約為1.48左右），為使組件的透射率達(dá)到最大的減反效果，還需要使SiNx膜的厚度、EVA和玻璃厚度得到最好的匹配結(jié)果和最佳的光學(xué)上的減反射效果，可以有效增加組件的輸出功率。太陽(yáng)電池組件的背板用來防止水汽進(jìn)入組件，常采用TPT（Tedler-PET-Tedler）膜。在中長(zhǎng)波段具有高達(dá)80%左右的反射率。白色的TPT膜對(duì)入射到太陽(yáng)電池間未被電池吸收的太陽(yáng)光具有反射作用，這部分光在空氣與玻璃的界面處被反射向太陽(yáng)電池，增加入射到太陽(yáng)電池組件上的光的利用率。一般的，使用白色的TPT比黑色的TPT能增加組件1%的輸出功率增益，有利于降低組件的封裝損失。太

36、陽(yáng)電池被焊帶覆蓋部分無法吸收太陽(yáng)光，某些焊帶公司推出了反光焊帶，焊帶的正面鍍銀并壓延出縱向溝槽狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能將入射到焊帶上的光線以一定角度反射到組件的玻璃層內(nèi)表面，在玻璃-空氣界面上全反射后投射回電池表面。捕捉到的光能讓組件產(chǎn)生額外增加的功率，理論上可以提高組件效率2%左右6。4. 2電學(xué)損失實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)電池通常以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)相間的混聯(lián)方式形成組件，滿足所需的電流、電壓，但是由于太陽(yáng)電池的參數(shù)不一致，串并聯(lián)后的組件的輸出功率可能小于各單個(gè)太陽(yáng)電池的最大輸出功率之和。電池串聯(lián)時(shí)，兩端電壓為各單體電池中電壓之和，電流等于各電池中最小的電流；并聯(lián)時(shí)，總電流為各單體電池電流之和，電壓取平

37、均值7。常見的組件一般為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，若在串聯(lián)的正常電池中混入一片低電流的電池，根據(jù)電流取小原則，組件的輸出電流由這片最小電池的電池決定，組件的輸出功率會(huì)降低，造成較高的封裝損失。要減少電池匹配損失獲得最大的輸出功率，需要選擇相同或相近電性能參數(shù)的電池串聯(lián)成組件，這就要求在電池分選時(shí)應(yīng)選擇合適的分檔方式，防止電池失配情況的發(fā)生。組件中的太陽(yáng)電池由焊帶相連接導(dǎo)通，焊帶一般為表面鍍錫的銅帶，錫層含Sn/Pb、Sn/Pb/Ag或Sn/Pb/Bi等。焊帶的電阻主要受銅帶影響，如果電阻值太高的話，組件輸出電壓會(huì)有一部分消耗在焊帶上，造成電學(xué)上的封裝損失。金屬的電阻值等于電阻率乘以金屬長(zhǎng)度再除以金屬橫截面積。

38、由于電阻率和長(zhǎng)度值固定、不易改變，要降低焊帶的電阻應(yīng)考慮增加焊帶的寬度和厚度。若焊帶寬度寬于電池的主柵線，會(huì)造成遮光面積的增多，降低電池效率，所以焊帶寬度也不應(yīng)變化。因此考慮增加銅帶的厚度，而焊帶變厚會(huì)帶來焊接時(shí)電池碎片問題。因此，需要選用適合寬度和厚度的焊帶制作組件，才能防止過多的組件功率損失在焊帶上。焊接工藝也嚴(yán)重影響組件的功率，如果組件焊接過程中存在虛焊、漏焊等焊接不良的問題，會(huì)造成較高的接觸電阻，降低組件的輸出電流；不合適的焊接工藝還有可能造成電池的電極與硅片脫落，無法收集電流，從而造成封裝損失的增加。結(jié) 論1 組件的封裝損失可分為光學(xué)損失和電學(xué)損失兩種。前者主要包括玻璃、密封膠的透射率限制導(dǎo)致的光的損耗，焊帶、背板的反射產(chǎn)生的光的二次利用得到的額外附加功率；后者來源于電池失配、焊帶電阻、焊接不良等形成的電流損失。2 與按效率分檔相比，電池按工作電流分檔時(shí)，組件的功率沒有太大區(qū)別，電流細(xì)分分檔對(duì)封裝損失也沒有很大影響，但組件功率的一致性更好。由于電池生產(chǎn)線之間存在差異，單個(gè)生產(chǎn)線電池封裝的組件比混線電池生產(chǎn)的組件的功率損失要小。3 對(duì)電池的氮化硅膜與EVA、玻璃之間的匹配進(jìn)行優(yōu)化后，組件具有較好的減反射效果，有利于