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)中價值的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。
太陽能電池板的類型:制作太陽能電池板主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ),其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電于轉(zhuǎn)換反應(yīng)。根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池板可分為:1、硅太陽能電池板 2、以無機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池 3、功能高分子材料制備的大陽能電池板 4、納米晶太陽能電池板等。不論以何種材料來制作電池板,對太陽能電池板材料一般的要求有:1、材料易于獲得,且成本低 2、要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率 3、材料本身對環(huán)境不造成污染 4、材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定。基于以上幾個方面考慮,硅是最理想的太陽能電池材料,這也是太陽能電池以硅材料為主的主要原因。但隨著新材料的不斷開發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,以其它村料為基礎(chǔ)的太陽能電池也愈來愈顯示出誘人的前景。
1)鋼化玻璃 其作用為保護(hù)發(fā)電主體(如電池片),透光其選用是有要求的, 1.透光率必須高(一般91%以上);2.超白鋼化處理
2)EVA 用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片),透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外,組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達(dá)標(biāo),EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。
3)電池片主要作用就是發(fā)電,發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片,設(shè)備成本相對較低,但消耗及電池片成本很高,但光電轉(zhuǎn)換效率也高,在室外陽光下發(fā)電比較適宜;薄膜太陽能電池,相對設(shè)備成本較高,但消耗和電池成本 很低,但光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點,但弱光效應(yīng)非常好,在普通燈光下也能發(fā)電,如計算器上的太陽能電池。
5)背板 作用,密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化,大部分組件廠家都質(zhì)保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。)
7)接線盒 保護(hù)整個發(fā)電系統(tǒng),起到電流中轉(zhuǎn)站的作用,如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個系統(tǒng)。接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用,根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同,對應(yīng)的二極管也不相同
8)硅膠 密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠,國內(nèi)普遍使用硅膠,工藝簡單,方便,易操作,而且成本很低。
1.用戶太陽能電源:(1)小型電源10-100W不等,用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電,如照明、電視、收錄機(jī)等;(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);(3)光伏水泵:解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。
2. 交通領(lǐng)域:如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
3. 通訊/通信領(lǐng)域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。
4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域:石油管道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/水文觀測設(shè)備等。
5.燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。
6.光伏電站:10KW-50MW獨立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。
7.太陽能建筑:將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合,使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給,是未來一大發(fā)展方向。
8.其他領(lǐng)域包括:(1)與汽車配套:太陽能汽車/電動車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);(3)海水淡化設(shè)備供電;(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。
單晶硅電池板:未來3~5年內(nèi)(2006~2010年),太陽能級單晶硅仍是太陽能電池板最重要的來源,雖然單晶硅太陽能電池板成本較高,但是由于具有較高轉(zhuǎn)化率的優(yōu)勢,仍然占有一部分市場,并且在一段時間內(nèi)還處于增長狀態(tài),需要技術(shù)水平也較低。然而,太陽能級單晶硅技術(shù)目前已經(jīng)較成熟,技術(shù)水平再提高的空間較小,同時,由于受單晶硅材料價格及相對繁瑣的電池工藝影響,致使單晶硅成本價格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困難的。因此,可以預(yù)計單晶硅太陽能電池板的長遠(yuǎn)發(fā)展前景并不樂觀,但未來一段時期內(nèi),仍有較大的發(fā)展空間。
多晶硅電池:與單晶硅太陽能電池相比,多晶硅電池成本低,但也存在明顯缺陷。晶粒界面和晶格錯位,造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率一直無法突破20[%]的關(guān)口。而單晶硅電池早在20多年前就已經(jīng)突破20[%]。然而,近年來多晶硅太陽能電池的技術(shù)水平提升很快,其電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到17[%]以上,組件轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15[%]以上,與單晶硅的差距正逐步減小。最近,德國弗勞恩霍夫協(xié)會發(fā)表公報說,目前該協(xié)會下屬的弗賴堡太陽能系統(tǒng)研究所經(jīng)過兩年攻關(guān),成功開發(fā)出一種新技術(shù),可以使多晶硅電池的晶格錯位等缺陷得到部分解決。其技術(shù)關(guān)鍵是在太陽能電池生產(chǎn)過程中選擇適當(dāng)溫度,使多晶硅的電子性能得到提高,并同時形成高效率的太陽能電池結(jié)構(gòu)。該所的研究人員已經(jīng)找到了適當(dāng)?shù)臏囟绕胶恻c,既保證太陽能電池高效率所需高溫,又兼顧這一溫度在材料可接受的范圍以及它在工業(yè)生產(chǎn)中的可行性。如果該技術(shù)能夠達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,將進(jìn)一步提高多晶硅太陽能電池產(chǎn)品的競爭力。
多晶硅薄膜電池:多晶硅薄膜電池由于所使用的硅遠(yuǎn)較單晶硅少,又無效率衰退問題,并且有可能在廉價襯底材料上制備,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,而效率又高于非晶硅薄膜電池,因此,隨著薄膜生產(chǎn)技術(shù)的不斷完善和成熟,多晶硅薄膜電池將來可會在太陽能電地市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。
非晶硅薄膜電池:非晶硅薄膜太陽能電池的成本低,便于大規(guī)模生產(chǎn),普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展。但是由于非晶硅的光學(xué)帶隙為1.7eV,使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感,這樣一來就限制了非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。此外,其光電效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減,即所謂的光致衰退S-W效應(yīng),使得電池性能不穩(wěn)定。為了解決非晶硅薄膜電池的穩(wěn)定性問題,人們開始研究a-Si/a-Si疊層太陽能電池技術(shù),能夠在一定程度上提高非晶硅薄膜電池的轉(zhuǎn)移效率,但該電池的穩(wěn)定性仍然不高,轉(zhuǎn)換效率的大輻提高仍有待時日,近年內(nèi)要實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)可能性較小。
組件線又叫封裝線,封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟,沒有良好的封裝工藝,多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證,而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵,所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。
1、電池檢測——2、正面焊接—檢驗—3、背面串接—檢驗—4、敷設(shè)(玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè))——5、層壓——6、去毛邊(去邊、清洗)——7、裝邊框(涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠)——8、焊接接線、組件測試—外觀檢驗—11、包裝入庫
2、高質(zhì)量的原材料,例如:高的交聯(lián)度的EVA、高粘結(jié)強(qiáng)度的封裝劑(中性硅酮樹脂膠)、高透光率高強(qiáng)度的鋼化玻璃等;
由于太陽電池屬于高科技產(chǎn)品,生產(chǎn)過程中一些細(xì)節(jié)問題,一些不起眼問題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵,所以除了制定合理的制作工藝外,員工的認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)是非常重要的。
1、 電池測試:由于電池片制作條件的隨機(jī)性,生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同,所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起,所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類;電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)(電流和電壓)的大小對其進(jìn)行分類。以提高電池的利用率,做出質(zhì)量合格的電池組件。
2、 正面焊接:是將匯流帶焊接到電池正面(負(fù)極)的主柵線上,匯流帶為鍍錫的銅帶,我們使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈(利用紅外線的熱效應(yīng))。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連
3、 背面串接:背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串,我們目前采用的工藝是手動的,電池的定位主要靠一個膜具板,上面有36個放置電池片的凹槽,槽的大小和電池的大小相對應(yīng),槽的位置已經(jīng)設(shè)計好,不同規(guī)格的組件使用不同的模板,操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極(負(fù)極)焊接到“后面電池”的背面電極(正極)上,這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負(fù)極焊接出引線、 層壓敷設(shè):背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后,將組件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好,準(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑(primer)以增加玻璃和EVA的粘接強(qiáng)度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置,調(diào)整好電池間的距離,為層壓打好基礎(chǔ)。(敷設(shè)層次:由下向上:玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板)。
5、 組件層壓:將敷設(shè)好的電池放入層壓機(jī)內(nèi),通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出,然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起;冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步,層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時,層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。
6、 修邊:層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊,所以層壓完畢應(yīng)將其切除。
7、 裝框:類似與給玻璃裝一個鏡框;給玻璃組件裝鋁框,增加組件的強(qiáng)度,進(jìn)一步的密封電池組件,延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。
8、 焊接接線盒:在組件背面引線處焊接一個盒子,以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。
9、 高壓測試:高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓,測試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度,以保證組件在惡劣的自然條件(雷擊等)下不被損壞。
10、 組件測試:測試的目的是對電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定,測試其輸出特性,確定組件的質(zhì)量等級。