太陽能光伏組件生產(chǎn)制造實用技術(shù)教程

1、太陽能光伏組件生產(chǎn)制造實用技術(shù)教程第1章太陽能光伏發(fā)電及光伏組件1.1 太陽能光伏發(fā)電概述1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理1.3 太陽能光伏組件與方陣第2章太陽能光伏組件的主要原材料及部件太陽能電池片面板玻璃EVA膠膜背板材料TPT鋁合金邊框互連條及助焊劑有機(jī)硅膠接線盒及連接器原材料的檢驗標(biāo)準(zhǔn)及方法第3章太陽能光伏組件生產(chǎn)工序及工藝流程第4章電池片的分選、檢測和切割工序第5章電池片的焊接工序第6章疊層鋪設(shè)工序第7章層壓工序第8章裝邊框及清洗工序第9章光伏組件的檢驗測試第10章光伏組件的包裝第11章常用設(shè)備及操作、維護(hù)要點第12章光伏組件的生產(chǎn)管理光伏組件生產(chǎn)常用圖表及技術(shù)文件光伏組件

2、的板型設(shè)計光伏組件生產(chǎn)的6s管理光伏組件生產(chǎn)車間管理制度光伏組件生產(chǎn)工序布局附錄1常用光伏組件規(guī)格尺寸及技術(shù)參數(shù)附錄2IEC61215質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)第1章太陽能光伏發(fā)電及光伏組件本章主要介紹太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點、構(gòu)成、工作原理及分類。使讀者對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有一個大致的了解。太陽能光伏發(fā)電概述太陽能光伏發(fā)電簡介太陽能光伏發(fā)電的基本原理是利用太陽能電池（一種類似于晶體二極管的半導(dǎo)體器件）的光生伏打效應(yīng)直接把太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式，太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器就是太陽能電池，也叫光伏電池。當(dāng)太陽光照射到由P、N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的太陽能電池上時，其中一部分光線被

3、反射，一部分光線被吸收，還有一部分光線透過電池片。被吸收的光能激發(fā)被束縛圖1-1太陽能光伏電池發(fā)電原理的高能級狀態(tài)下的電子，產(chǎn)生電子一空穴對，在p-n結(jié)的內(nèi)建電場作用下，電子、空穴相互運動（如圖1-1）,n區(qū)的空穴向p區(qū)運動，p區(qū)的電子向n區(qū)運動，使太陽電池的受光面有大量負(fù)電荷（電子）積累，而在電池的背光面有大量正電荷（空穴）積累。若在電池兩端接上負(fù)載，負(fù)載上就有電流通過，當(dāng)光線一直照射時，負(fù)載上將源源不斷的有電流流過。單片太陽能電池就是一個薄片狀的半導(dǎo)體P-N結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，額定輸出電壓為0.48V。為了獲得較高的輸出電壓和較大的功率容量，往往要把多片太陽能電池連接在一起構(gòu)成電池組件和電

4、池方陣應(yīng)用。太陽能電池的輸出功率是隨機(jī)的，不同時間、不同地點、不同安裝方式下，同一塊太陽能電池的輸出功率也是不同的。太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點太陽能光伏發(fā)電發(fā)電過程簡單，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，無噪聲、無污染；太陽能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。因此，與化石能源、風(fēng)能和生物質(zhì)能等新型發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電是一種最具可持續(xù)發(fā)展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程)的可再生能源發(fā)電技術(shù)，其主要優(yōu)點如下：太陽能資源取之不盡，用之不竭，照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。在地球上分布廣泛，只有有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，不受地域、海

5、拔等因素的限制；(2)太陽能資源隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；(3)光伏發(fā)電是直接從光子到電子的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程(如熱能一機(jī)械能、機(jī)械能一電磁能轉(zhuǎn)換等)和機(jī)械運動，不存在機(jī)械磨損。根據(jù)熱力學(xué)分析，具有很高的理論發(fā)電效率，最高可達(dá)80%以上，技術(shù)開發(fā)潛力大；(4)光伏發(fā)電本身不用燃料，不排放包括溫室氣體和其它廢氣的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪音，對環(huán)境友好，不會遭受能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊。是真正的綠色環(huán)?？稍偕履茉矗?5)光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。還可以很方便地與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，不需要單獨占地

6、，可節(jié)省寶貴的土地資源；(6)光伏發(fā)電無機(jī)械傳動部件，操作、維護(hù)簡單，運行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽，電池組件就能發(fā)電，加之自動控制技術(shù)的廣泛采用，基本上可實現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低；(7)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(30年以上),晶體硅太陽能電池壽命可長達(dá)2035年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只有設(shè)計合理、選型適當(dāng)，蓄電池的壽命也可長達(dá)1015年。(8)太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，便于運輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而且根據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴(kuò)容。太陽能光伏發(fā)電的缺點當(dāng)然，太陽能光伏發(fā)電也有它的不足和缺點，歸納起來有這么幾點：(1)能量密

7、度低。盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大，但由于地球表面積也很大，而且地球表面大部分被海洋覆蓋，真正能夠到達(dá)陸地表面的能量只有到達(dá)地球范圍輻射能量的10溢右，致使單位面積上能夠直接獲得的太陽能量卻較少。通常以太陽輻照度來表示，地球表面最高值約為1.2kW-h/m2左右，絕大多數(shù)地區(qū)和大多數(shù)的日照時間內(nèi)都低于1kW-h/mt太陽能的利用實際上是低密度能量的收集、利用。(2)占地面積大。由于太陽能能量密度低，這就使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積會很大，每10KW施伏發(fā)電功率占地約需100平方米，平均每平方米面積發(fā)電功率為100W隨著光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)的成熟和發(fā)展，越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)要占用空間和建

8、、構(gòu)筑物的屋頂和立面，將逐漸克服光伏發(fā)電占地面積大的不足(3)轉(zhuǎn)換效率低。光伏發(fā)電的最基本單元是太陽能電池組件。光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率指的是光能轉(zhuǎn)換為電能的比率。目前晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13%-17%非晶硅光伏電池只有6%-8溢右。由于光電轉(zhuǎn)換效率太低，從而使光伏發(fā)電功率密度低，難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。因此，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低是阻礙光伏發(fā)電大面積推廣的瓶頸。(4)間歇性工作。在地球表面，光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電，晚上不能發(fā)電，除非在太空中沒有晝夜之分的情況下，太陽能電池才可以連續(xù)發(fā)電，和人們的用電習(xí)慣不符。(5)受氣候環(huán)境因素影響大。太陽能光伏發(fā)電的能源直接來源于太陽光的照射，而地球表面

9、上的太陽照射受氣候的影響很大。雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。另外,由于環(huán)境污染的影響，特別是空氣中的顆粒物灰塵等降落在太陽能電池組件表面，也會阻擋部分光線的照射，使電池組件轉(zhuǎn)換效率降低，發(fā)電量減少(6)地域依賴性強(qiáng)。地理位置不同，氣候不同，使各地區(qū)日照資源各異。光伏發(fā)電系統(tǒng)只有在太陽能資源豐富的地區(qū)應(yīng)用效果才好。(7)系統(tǒng)成本高。由于太陽能光伏發(fā)電效率低，到目前，光伏發(fā)電的成本仍然是其他常規(guī)發(fā)電方式(火力和水力發(fā)電)的幾倍。這是制約其廣泛應(yīng)用的最主要因素。但是我們也應(yīng)看到，隨著太陽能電池產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大及電池片光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，光伏發(fā)電系統(tǒng)成本下降也非?？?，太

10、陽能電池組件的價格幾十年來已經(jīng)從最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2.5美元左右。(8)晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗.晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。硅是地球上含量僅次于氧的元素，主要存在形式是沙子(二氧化硅)。從沙子一步步變成含量為99.9999%上純凈的晶體硅，期間要經(jīng)過多道化學(xué)和物理工序的處理，不僅要消耗大量能源，還會造成一定的環(huán)境污染。盡管太陽能光伏發(fā)電有上述不足和缺點，但是隨著全球化石能源的逐漸枯竭以及因化石能源過度消耗而引發(fā)的全球變暖和生態(tài)環(huán)境惡化，已經(jīng)給人類帶來了很大的生存威脅，因此大力發(fā)展可再生能源特別是太陽能光伏發(fā)電是解決這個問題的主要措施。由于太陽能光伏發(fā)電是一種最

11、具可持續(xù)發(fā)展理想特征的可再生能源發(fā)電技術(shù)，近年來我國政府也相繼出臺了一系列有關(guān)新能源及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的政策法規(guī)，使得太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)和水平不斷提高，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，并將在全球能源結(jié)構(gòu)中占有越來越大的比例太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用太陽能電池及光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國防及人民生活的方方面面，預(yù)計21世紀(jì)中葉，太陽能光伏發(fā)電將成為重要的發(fā)電方式，在可再生能源結(jié)構(gòu)中占有一定比例。太陽能光伏發(fā)電的具體應(yīng)用主要有以下幾個方面：(1)通訊、通信領(lǐng)域的應(yīng)用：包括太陽能無人值守微波中繼站，光纜通信系統(tǒng)及維護(hù)站，移動通訊基站，廣播、通訊、無線尋呼電源系統(tǒng)，衛(wèi)星通信和衛(wèi)星電視接收

12、系統(tǒng)，農(nóng)村程控電話、載波電話光伏系統(tǒng)，小型通信機(jī)，部隊通信系統(tǒng)，士兵GPSK電等。(2)公路、鐵路、航運交通領(lǐng)域的應(yīng)用：如鐵路和公路信號系統(tǒng)，鐵路信號燈，交通警示燈、標(biāo)志燈、信號燈，公路太陽能路燈，太陽能道釘燈、高空障礙燈，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，高速公路、鐵路無線電話亭，無人值守道班供電，航標(biāo)燈燈塔和航標(biāo)燈電源等。(3)石油、海洋、氣象領(lǐng)域的應(yīng)用：石油管道陰極保護(hù)和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)，石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源，海洋檢測設(shè)備，氣象和水文觀測設(shè)備、觀測站電源系統(tǒng)等。(4)農(nóng)村和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)應(yīng)用：農(nóng)村和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等用太陽能光伏戶用系統(tǒng)、小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)等解

13、決日常生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)、DVD衛(wèi)星接收機(jī)等，也解決了為手機(jī)、MP焉隨身小電器充電的問題，發(fā)電功率大多在十幾瓦到幾百瓦。用1千瓦到5千瓦的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)或并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為村莊、學(xué)校、醫(yī)院、飯館、旅社、商店等的供電系統(tǒng)。用太陽能光伏水泵，解決無電地區(qū)的深水井飲用、農(nóng)田灌溉等。另外還有太陽能噴霧器、太陽能電圍欄、太陽能黑光滅蟲燈等(5)太陽能光伏照明方面的應(yīng)用：太陽能光伏照明包括太陽能路燈、庭院燈、草坪燈，太陽能景觀照明，太陽能路標(biāo)標(biāo)牌、信號指示、廣告燈箱照明等；還有家庭照明燈具及手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、割膠燈、節(jié)能燈、手電等。(6)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)(電站)的應(yīng)用：大型光伏發(fā)

14、電系統(tǒng)(電站)是10KW-50M鞠地面獨立或并網(wǎng)光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。(7)太陽能光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(BIPV):將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，充分利用建筑的屋頂和外立面，使得大型建筑能實現(xiàn)電力自給、并網(wǎng)發(fā)電，是今后的一大發(fā)展方向。(8)太陽能商品及玩具的應(yīng)用：包括太陽能收音機(jī)、太陽能鐘，太陽帽，太陽能充電器，太陽能手表、太陽能計算器，太陽能玩具等。(9)其他領(lǐng)域的應(yīng)用：包括太陽能電動汽車、電動自行車、太陽能游艇，電池充電設(shè)備，太陽能汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；還有太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)，海水淡化設(shè)備供電，衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。1.

15、2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理與分類太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成通過太陽能電池將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，也可叫太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。盡管太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用形式多種多樣，應(yīng)用規(guī)模也跨度很大，從小到零點幾瓦的太陽能草坪燈，到幾百千瓦甚至幾個兆瓦的大型光伏發(fā)電站，但太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理確基本相同。主要由太陽能電池組件（或方陣）、蓄電池（組）、光伏控制器、逆變器（在有需要交流電的情況下用）以及一些測試、監(jiān)控、防護(hù)等附屬設(shè)施構(gòu)成。1、太陽能電池組件太陽能電池組件也叫太陽能電池板，是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是

16、將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，可以送往蓄電池中存儲起來，也可以直接用于推動負(fù)載工作。當(dāng)發(fā)電容量較大時，就需要用多塊電池組件串、并聯(lián)后構(gòu)成太陽能電池方陣。目前應(yīng)用的太陽能電池主要是晶體硅電池，分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池等幾種。2、蓄電池蓄電池的作用主要是存儲太陽能電池發(fā)出的電能，并可隨時向負(fù)載供電。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求是：自放電率低；使用壽命長；充電效率高；深放電能力強(qiáng)；工作溫度范圍寬；少維護(hù)或免維護(hù)；價格低廉。目前為光伏系統(tǒng)配套使用的主要是免維護(hù)鉛酸電池，在小型、微型系統(tǒng)中，也可用銀氫電池、銀鎘電池、鋰電池或超級電容器。當(dāng)需要大容量電能存儲時，就需

17、要將多只蓄電池串、并聯(lián)起來構(gòu)成蓄電池組。3、光伏控制器太陽能光伏控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，其功能主要有：防止蓄電池過充電保護(hù)；防止蓄電池過放電保護(hù)；系統(tǒng)短路電子保護(hù)；系統(tǒng)極性反接保護(hù)；夜間防反充保護(hù)等。在溫差較大的地方，控制器還具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。另外控制器還有光控開關(guān)、時控開關(guān)等工作模式，以及充電狀態(tài)、蓄電池電量等各種工作狀態(tài)的顯示功能。光伏控制器一般分為小功率、中功率、大功率和風(fēng)光互補(bǔ)控制器等。4、交流逆變器交流逆變器是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，供應(yīng)給電網(wǎng)或者交流負(fù)載使用的設(shè)備。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立

18、運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。5、光伏發(fā)電系統(tǒng)附屬設(shè)施光伏發(fā)電系統(tǒng)的附屬設(shè)施包括直流配線系統(tǒng)、交流配電系統(tǒng)、運行監(jiān)控和檢測系統(tǒng)、防雷和接地系統(tǒng)等。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)從大類上可分為獨立（離網(wǎng)）光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大類。圖1-2是獨立型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理示意圖。太陽能光伏發(fā)電的核心部件是太陽能電池板，它將太陽光的光能直接轉(zhuǎn)換成電能，并通過控制器把太陽能電池產(chǎn)生的電能存儲于蓄電池中。當(dāng)負(fù)載用電時，蓄電池中的電能通過控制器合理地分配到各個負(fù)載上。太陽能電池所產(chǎn)生的電流為直流電，可以直接以直流電的形式應(yīng)用，也可以用交流逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電，供交流負(fù)載使用。太陽能圖1-3是并網(wǎng)型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理示意圖。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件方陣將光能轉(zhuǎn)變成電能，并經(jīng)直流配線箱進(jìn)入并網(wǎng)逆變器，有些類型的并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)還要配置蓄電池組存儲