家庭式發(fā)電迎來(lái)新氣象安徽利奇太陽(yáng)電池組件新創(chuàng)意

1、太陽(yáng)電池組件安徽利奇環(huán)保科技1主要內(nèi)容一、前言二、名詞解釋三、太陽(yáng)電池組件四、太陽(yáng)電池組件的應(yīng)用五、結(jié)束語(yǔ)2前言 太陽(yáng)能電池,又叫光生伏打電池,它是將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的物理電源，它在光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中既不消耗也不產(chǎn)生任何物質(zhì)，是目前使用最可靠最清潔的綠色能源；由太陽(yáng)能電池組成的各種供電系統(tǒng)，已廣泛地應(yīng)用在條件艱苦、供電困難的地方。3名詞解釋太陽(yáng)電池組件通過(guò)特殊工藝，將太陽(yáng)電池片、正面蓋板、背板封裝成一個(gè)整體，從而構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的太陽(yáng)能發(fā)電器件，一般稱為太陽(yáng)電池組件。（以下簡(jiǎn)稱組件）4三、太陽(yáng)電池組件 太陽(yáng)電池組件電性能參數(shù)的設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件的構(gòu)造太陽(yáng)能組件的要求太陽(yáng)電池組件的封裝材料太陽(yáng)電池組件的

2、封裝形式太陽(yáng)電池組件的檢測(cè)5太陽(yáng)電池組件的構(gòu)造單體太陽(yáng)電池不能直接做電源使用，做電源使用必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和密封,裝配成組件。其理由是：理由1 ：?jiǎn)误w電池是由單晶硅或多晶硅材料制成，薄而脆，不能經(jīng)受較大力的撞擊。使用時(shí)不加保護(hù)極易破碎。 對(duì)硅單晶及其電池片，國(guó)內(nèi)做過(guò)力學(xué)測(cè)量，其電池片的破壞應(yīng)力為120010-6Kg/mm2。6理由2 ：盡管在封裝材料和電池片制造工藝上不斷改進(jìn)，使太陽(yáng)電池的電極能夠耐濕、耐腐蝕，但仍然不能長(zhǎng)期裸露使用。大氣中的水分和腐蝕氣體緩慢地銹蝕電極（尤其是上電極和硅擴(kuò)散層表面的接觸面），電極逐漸氧化脫落，電池壽命終止。為此必須將電池與大氣隔絕。 7理由3 ：?jiǎn)?/p>

3、體硅太陽(yáng)電池的工作電壓較低，一般只有0.520.59V。這是硅元素本身性質(zhì)所決定的。由于受到硅材料尺寸的限制，單體硅電池輸出功率很小。而通常用電器需要6V以上的工作電壓和十幾瓦以上的電功率。單體太陽(yáng)電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足一般用電設(shè)備的電壓要求、功率要求。8 基于上述原因和為使用方便起見(jiàn)，需將若干片太陽(yáng)電池組合成為一個(gè)能獨(dú)立作為使用的最小單元，即太陽(yáng)能電池組件。 太陽(yáng)能組件的主要組成部件：太陽(yáng)電池片(單晶/多晶) 、焊帶、鋼化玻璃 、EVA膠膜、TPT/TPE 、鋁邊框 、接線盒 (功率輸出端子)、硅橡膠、不銹鋼螺釘 ，商標(biāo) 等。9電池片 單晶片：主要用于光伏電站，特別是通信電站，也可用于航空器電源，

4、或用于聚焦光伏發(fā)電系統(tǒng)。單晶電池片的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能均勻一致，顏色多為黑色或棕黑色，也適合切割成小片制作小型消費(fèi)產(chǎn)品。10電池片 多晶片主要用于光伏電站建設(shè)，作為光伏建筑材料，如光伏幕墻或屋頂光伏系統(tǒng)。11焊帶焊帶是光伏組件焊接過(guò)程中的重要原材料，焊帶質(zhì)量的好壞將直接影響到光伏組件電流的收集效率，對(duì)光伏組件的功率影響很大一般選用的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)電池片的厚度和短路電流的多少來(lái)確定焊帶的厚度，焊帶的寬度要和電池的主柵線寬度一致，焊帶的軟硬程度一般取決于電池片的厚度和焊接工具。12鋼化玻璃標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池組件的正面蓋板材料通常采用3.2mm厚的低鐵鋼化超白玻璃；具有超白、超薄、低鐵、平整度好及抗沖擊強(qiáng)度

5、高鋁邊框保護(hù)組件，便于組件安裝、接地主要成分為鋁、鎂、硅等合金，表面氧化處理13接線盒外殼有強(qiáng)烈的抗老化、耐紫外線能力；符合于室外惡劣環(huán)境下的使用要求；根據(jù)需要可以任意內(nèi)置 2 4 個(gè)接線座；線纜的連接采用插入與緊頂方式雙重連 。14硅橡膠用于密封鋁邊框、接線盒。常溫下330分鐘表面固化、拉伸強(qiáng)度2.0MPa、延伸率200，耐候性能優(yōu)越15組件結(jié)構(gòu)圖16組件結(jié)構(gòu)圖17組件結(jié)構(gòu)圖18有一定的標(biāo)稱工作電壓和一定的標(biāo)稱輸出功率。 工作壽命長(zhǎng)，要求組件能正常工作2025年以上。因此要求組件所使用的材料、零部件及結(jié)構(gòu)，在使用壽命上互相同步。避免因一處損壞而使整個(gè)組件失效。 組合引起的電性能損失小。 組合

6、成本低。 太陽(yáng)能組件的要求19電性能設(shè)計(jì)有兩種情況：通用組件： 工作電壓為常用的電壓值：如6V、12V、24V48v等，功率約為1280W,條件允許還可做得更大。專用組件： 為某一用電裝置專門設(shè)計(jì)，工作電壓和輸出功率都是按用電裝置的特殊要求來(lái)定。目前多數(shù)生產(chǎn)廠家都是按前者考慮生產(chǎn)。 太陽(yáng)電池組件的電性能參數(shù)的設(shè)計(jì) 20A、組件工作電壓的確定 一般電器設(shè)備的工作電壓是6V、12V、24V，或是它們的倍數(shù)；與方陣系統(tǒng)配用的蓄電池組的浮充電壓必須符合電器設(shè)備工作電壓的要求；組件在最佳工作點(diǎn)時(shí)的電壓應(yīng)高于蓄電池組的浮充電壓。但必須注意，設(shè)計(jì)組件的工作電壓時(shí)應(yīng)考慮到由于太陽(yáng)電池工作溫度的升變引起的電壓下

7、降和由于線路中的阻塞二極管及導(dǎo)線引起的電壓降等。 電性能參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：21B、組件標(biāo)稱功率的確定組件的功率一般取1280W內(nèi)接近的某一整數(shù)值。作為標(biāo)稱功率。功率的確定按單體電池的尺寸而定。對(duì)于小面積電池，可組成120W的組件，對(duì)大面積電池可組成40280W的組件。 電性能參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：22 C、 確定上述兩個(gè)參數(shù)時(shí), 還要考慮組件制造的可行性, 按目前的材料、 工藝水平和長(zhǎng)壽命的要求,以及安裝運(yùn)輸?shù)姆奖?，設(shè)計(jì)的組件面積不能太大。 D、 組件電壓和功率的設(shè)計(jì),還要考慮到單體電池的排列方法（排列方式有時(shí)與工藝方法和使用的封裝材料密切相關(guān)），要求連接可靠、組合損失較小。 電性能參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：2

8、3條件： a. 電器設(shè)備的工作電壓為12伏；b. 單體太陽(yáng)電池為12.5*12.5cm的方片；c. 單體太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率為15%；d. 與鉛酸蓄電池配用。組件設(shè)計(jì)舉例要求：設(shè)計(jì)一個(gè)中等功率的組件 24設(shè)計(jì)：1. 根據(jù)單體太陽(yáng)電池的最佳工作電壓(Vm)為0.540.62V，取中間值0.58V；電路中阻塞二極管，簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)控制裝置以及線路電壓降總計(jì)為1V；2. 單體鉛酸蓄電池的浮充電壓為2.25V，取6個(gè)單體串聯(lián)成蓄電池組，那么總的浮充電壓為13.5V;3. 單體太陽(yáng)電池的電壓溫度系數(shù)為-2.0mV/;組件設(shè)計(jì)舉例25設(shè)計(jì)：4.單體太陽(yáng)電池的工作溫度為65 ，這時(shí)它的最佳工作點(diǎn)的電壓為： 0.4

9、85-0.002*(65-25)=0.405(V) 5. 組件的太陽(yáng)電池片串聯(lián)數(shù)應(yīng)為：組件設(shè)計(jì)舉例=35.8(片)13.5+10.40526 為便于排列選擇串聯(lián)片數(shù)36片，其排列和連接形式 ：組件設(shè)計(jì)舉例27 隨著太陽(yáng)電池片制造工藝的不斷改進(jìn)，單體太陽(yáng)電池的電壓會(huì)有提高，組件的串聯(lián)數(shù)也會(huì)減少。 考慮到封裝工藝和封裝材料，以及設(shè)備等因素，也可以將電池片排得長(zhǎng)或者寬一些。組件設(shè)計(jì)舉例28 下面再計(jì)算組件的工作電壓和輸出功率：?jiǎn)误w太陽(yáng)電池的面積： 12.5*12.5=156.25cm2 太陽(yáng)電池片的總面積： 156.25 cm2 *36=5625cm2 組件設(shè)計(jì)舉例29設(shè)單體太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率為15

10、%，組合效率為95%，在單體太陽(yáng)電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下其組件的最大輸出功率（即峰值功率）為：100(mW/cm2)*5625(cm2)*15%*95%=80.16(W)最佳工作電壓為： 0.485*36=17.46(V)組件設(shè)計(jì)舉例30若其它條件不變，僅太陽(yáng)電池的工作溫度由25 升至65 ，則峰值功率及其工作電壓按下列計(jì)算：峰值功率為： 80.16*1-0.004*(65-25)=67.33(W)工作電壓為：0.405*36=14.58(V) (取峰值功率的溫度系數(shù)為-0.004 /) 組件設(shè)計(jì)舉例31太陽(yáng)電池組件的封裝材料在組件中它是一項(xiàng)易被忽視但在實(shí)用中是決不能輕視的部件。 優(yōu)良的太陽(yáng)電池組件

11、，除了要求太陽(yáng)電池本身效率要高外，優(yōu)良的封裝材料和合理的封裝工藝也是必不可少的；封裝材料的特性對(duì)太陽(yáng)電池組件的性能、使用壽命有重要影響，在惡劣的氣候環(huán)境下，封裝件嚴(yán)密地保護(hù)著太陽(yáng)電池；32封裝材料的工藝選擇要求 ： 根據(jù)組件中各組成部分所起的作用及其對(duì)材料的要求； 根據(jù)組件的使用環(huán)境條件，如在沙漠地區(qū)使用，需要著重考慮風(fēng)沙的沖擊和較大范圍的溫度變化；如在海洋上使用，需要著重考慮高濕度和鹽霧的侵蝕、大風(fēng)的沖擊及鳥(niǎo)糞的干擾等； 材料的加工性能和制作組件工藝，要有利于機(jī)械化生產(chǎn)； 應(yīng)考慮材料的來(lái)源、成本和加工費(fèi)用。 33快速固化EVA 慢速固化EVA常用的EVA膠膜種類EVA膠膜的特性在常溫下無(wú)粘性

12、，便于裁剪操作。使用時(shí)，通過(guò)對(duì)電池組件熱壓發(fā)生熱交聯(lián)固化，使其粘接增強(qiáng)，冷卻后即產(chǎn)生永久性的粘合密封，除外型美觀，使用方便以及電性能保證外，均能經(jīng)受各種氣候環(huán)境和惡劣條件下使用。34TPT/TPE能很好的與空氣隔絕 極好的抗氧化和抗潮濕性能長(zhǎng)期防止粘合劑的水解具有良好的電絕緣性能和EVA的完美結(jié)合35試驗(yàn)證明：不同EVA材料以及采用不同的層壓工藝參數(shù)對(duì)封裝的影響很大。 為了達(dá)到好的交聯(lián)度，通常采用不同的EVA，用不同的工藝參數(shù)進(jìn)行層壓，并對(duì)這些層壓好的組件進(jìn)行檢驗(yàn)，采取的辦法是進(jìn)行交聯(lián)度試驗(yàn)。 根據(jù)不同交聯(lián)度對(duì)組件進(jìn)行符合IEC，TUV的各種試驗(yàn) ，來(lái)選擇性能最好的EVA。交聯(lián)度檢測(cè)試驗(yàn)36好

13、的封裝意義惡劣環(huán)境中保持優(yōu)異的機(jī)械性能；保持光電轉(zhuǎn)換的電氣性能，低衰減；保持電池組件的實(shí)用價(jià)值。37膠封組件 層壓組件太陽(yáng)電池組件的封裝形式 主要介紹與我們有關(guān)的兩種形式：38膠封組件 通常是將電池片排列在一塊絕緣材料上(如PCB板),采用透明的硅橡膠或者透明的環(huán)氧樹(shù)脂，涂敷在電池表面,將電池片與空氣隔絕,從而保護(hù)組件的正常使用。用這種方式封裝的組件,工藝簡(jiǎn)單,成本低;但使用壽命只不過(guò)12年,甚至于還不到1年。真空箱39膠封組件40膠封組件 這類采用膠封一般用于低耗電的充電器，如電子計(jì)算器、鐘表、收音機(jī)等,工作電壓1.56V，工作電流為幾A幾十mA(見(jiàn)圖)。41 目前用得最多的封裝方式,它是采

14、用專用的封裝設(shè)備層壓機(jī)，來(lái)完成組件的封裝；將已經(jīng)串聯(lián)或者并聯(lián)好的電池片與鋼化玻璃、封裝材料等粘合成一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)組件。層壓組件全自動(dòng)油加溫層壓機(jī)42TPT/TPE電池串玻璃EVAEVA層壓過(guò)程 43 這類組件一般設(shè)置在室外，應(yīng)具備承受風(fēng)、雨、塵、沙、冰雹和環(huán)境溫度變化的能力，必須用合適的材料加以保護(hù)，可為通信、廣播、電視、氣象站、學(xué)校等提供電力 (見(jiàn)圖) ，這就是我們用層壓的方式封裝的組件. 層壓組件44太陽(yáng)電池組件的檢測(cè)太陽(yáng)電池組件投入使用前須先進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試。電性能測(cè)試熱循環(huán)試驗(yàn)高溫高濕試驗(yàn) 電絕緣性能測(cè)試?yán)匣囼?yàn) 冰雹沖擊試驗(yàn) 45電性能測(cè)試 在規(guī)定光源的光譜、標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)以及一定的電

15、池溫度(25 )條件下，對(duì)太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓、短路電流、最大輸出功率、伏安特性曲線等進(jìn)行測(cè)量國(guó)際、國(guó)家及地方標(biāo)準(zhǔn) IEC、GB、CE、UL、TUV測(cè)試儀46熱循環(huán)試驗(yàn) 將組件放入高低溫試驗(yàn)箱中，使組件的溫度在4085之間連續(xù)循環(huán)200次（約16天）。并在極度溫度下保持規(guī)定時(shí)間，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路、斷路、外觀缺陷、電性能衰減率等，以確定組件由于溫度重復(fù)變化而引起的熱失配、疲勞和不同的應(yīng)力的能力 。高低溫試驗(yàn)箱47高溫高濕試驗(yàn) 將組件放在帶有自動(dòng)溫度控制、內(nèi)部空氣循環(huán)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，使組件在一定的溫度和濕度條件下往復(fù)循環(huán)，保持一定恢復(fù)時(shí)間，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路、斷路、外觀缺陷、電

16、性能衰減率等，以確定組件承受高溫高濕和低溫低濕的能力。耐高溫高濕試驗(yàn)48電絕緣性能測(cè)試 以高壓直流電通過(guò)組件底板與引出線，測(cè)量絕緣電阻是否符合要求，以保證在應(yīng)用過(guò)程中組件邊框無(wú)漏電現(xiàn)象發(fā)生。耐壓絕緣測(cè)試儀 49老化試驗(yàn) 將組件放在太陽(yáng)光下暴曬，最后測(cè)電性能，看其下降損失，以確定組件暴露在高濕和高紫外線輻射場(chǎng)地時(shí)，具有有效抗衰減能力。50冰雹沖擊試驗(yàn) 以鋼球代替冰雹從一米高度自由落體撞擊組件，然后檢測(cè)組件產(chǎn)生的外觀缺陷、電性能衰減率，以確定組件抗冰雹撞擊的能力。51四、太陽(yáng)電池組件的應(yīng)用由于能源的短缺，太陽(yáng)能電池的應(yīng)用已越來(lái)越被人們關(guān)注；以太陽(yáng)電池組件組成的各種并網(wǎng)電站和獨(dú)立供電系統(tǒng),已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域 。 盡管太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。下圖為一個(gè)典型的交流負(fù)載的光伏系