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太阳能电池简介,引 言,太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源也是清洁能源,不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中;大阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域, 是其中最受瞩目的项目之一。为此,人们研制和开发了太阳能电池。,目 录,太阳能电池分类 电池片的生产过程 太阳能电池的发电原理 太阳能发电系统 太阳能电池组件 光伏组件中电池的连结方式 光伏组件的结构 光伏组件工艺简述 光伏组件用途,“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。,1、提纯,2、拉棒,3、切片,4、制电池,5、封装,生产过程,太阳能电池组件生产过程:,太阳能电池分类 Different Cell Types,单晶硅太阳电池 单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池,它的结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以最纯的单晶硅棒为原料,纯度要求.。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的太阳电池的单体片制成后,经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。 多晶硅太阳电池 目前太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用费次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇注而成,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电转换效率约左右,稍低于单晶硅太阳电池,但其材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。,非晶硅太阳电池 非晶硅太阳电池是年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,电耗更低。 多元化合物太阳电池 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。 聚光太阳电池 聚光太阳电池是降低太阳电池利用总成本的一种措施。它通过聚光器而使较大面积的阳光聚在一个较小的范围内,形成“焦斑”或“焦带”上,以增强光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能输出。,太阳能电池分类 Different Cell Types,太阳能电池制造工艺,Methods to make silicon: Chemical Vapor Deposition (CVD) Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) Very High Frequency Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (VHF-PECVD),The processing of a solar cell from silicon: In each step, the left image: process; the center: the surface after the step; the right: an enlarged cross section.,Damage etch,Texturing,P-doping,1.,2.,3.,4.,太阳能电池制造工艺,5.,6.,7.,8.,9.,10.,Emitter Diffusion,Edge Isolation,Anti Reflection Coating,Contact Formation,Sintering and Firing,Ready for Delivery!,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。,太阳能电池的发电原理,硅、磷、硼原子的 结构图,太阳能电池发电的原理主要是半导体的光伏效应。 一般的半导体主要结构如下:,图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。,当硅晶体中掺入硼时,硅晶体中就会存在着一个空穴:,图中,硼原子周围只有3个电子,所以就会产生如图所示的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成P型半导体。,同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N型半导体。,当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收,PN结中,N型半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成从N型区到P型区的电流,然后在PN结中形成电势差,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。 这个过程的实质是:光能转换成电能。,N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有较多的电子,这样,当P型和N型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。,电池片电性能,伏安曲线测试条件: 温度:25 大气质量:1.5 光照强度:1000W/m2 该测试条件也称为太阳能电池的标准测试条件。,Properties in physics,单片电池伏安曲线 备注:1sun=1000w/m2,Properties/Features,用于表述太阳能电池电性能的最主要的5个参数是: Pmax-最大功率 Imp-最佳工作点电流 Vmp-最佳工作点电压 Isc-短路电流 Voc-开路电压,太阳能发电系统 Solar Generator System,太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流或,还需要配置逆变器。各部分的作用为: (一)太阳能电池板: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价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作; (二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项; (三) 蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,在需要的时候再释放出来; (四) 逆变器:太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能想220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。,太阳能电池组件 Solar module,定义:按照应用需求,太阳能电池经过一定的组合,达到一定的额定输出功率和输出电压的一组光伏电池,叫光伏组件,光伏组件中 电池的连结方式,我们常常把电池片通过并联或者串联结合的方式组成电池组件,来满足我们对电压、电流和功率的需要。 串联方式:把电池片通过串联的方式而结合在一起的方式,目的是为了达到我们对高电压的需要。 并联方式:为了满足我们对更高电流的需要,我们需要把电池片通过并联的方式结合起来。,串联结构,并联结构,目前我们公司电池组件内电池片的连接都采用的是串联方式。 例如:36片串联组件结构如下所示,光伏组件中 电池的连结方式,光伏组件工艺简述,.玻璃清洗工序 目的:清除玻璃表面的异物和油脂,使得玻璃满足我们的工艺要求。 设备:OR水处理机,玻璃清洗机 PPE:洁净棉线手套 工艺简述:钢化玻璃送入玻璃清洗机中,经过刷洗、冲洗、清洗和风干四步,除掉玻璃表面的异物、油脂和其他离子等。,光伏组件工艺简述,2.电池片分选工序 目的:按照质量和工艺相关要求,对电池片的外观和功率进行分选。 设备:功率分选仪 PPE:洁净棉线手套 工艺简述:功率分选是通过给电池片一个短暂的闪光,测试 它的最大功率,对电池片进行归档。 主要通过眼睛的观察,人工分选电池片外观。,光伏组件工艺简述,3.串焊工序 目的:把电池片通过串联的方式连接成电池串。 设备:串焊机、电烙铁 PPE:棉线手套 工艺简述:分选好的电池片送入串焊机中,经定位、涂抹助焊剂、预热台预热、焊接,冷却后成为电池串。,光伏组件工艺简述,4.下料工序 目的:按照产成品组件功率的不同,裁减符合尺寸要求的EVA和PET。 设备:裁料仪 PPE:洁净棉线手套,防割手套 工艺简述:按照工艺部对不同功率的组件中原材料尺寸的要求,裁剪适合尺寸的EVA和PET。,光伏组件工艺简述,5.排版和中检1工序 目的:按照组件结构的要求,铺设原材料。 工具:剪刀,焊烙铁,直尺。 PPE:棉线手套 工艺简述:按照工艺与质量相关要求,把钢化玻璃、电池串、EVA和PET按顺序排放好。 排版结束后,在中检台对其进行电压测试和异物检查。(如下图所示),光伏组件工艺简述,光伏组件工艺简述,钢化玻璃,EVA,电池串,EVA,TPT,光伏组件内部结构示意:,6.层压工序 目的:是按照一定顺序排好版的组件中各个成分紧密的结合在一起。 设备:层压机 PPE:隔热手套 工艺简述:通过特定时间和特定温度的控制,使得组件中的EVA在高温下融化,降温后和钢化玻璃和PET紧密地结合在一起。,光伏组件工艺简述,7.修边工序 目的:用刀具修剪掉层压后组件周边多余的EVA和PET。 PPE:防割手套 工具:修边刀 工艺简述:按照质量的要求,沿着玻璃边沿滑动刀具,把多余的材料划掉。,光伏组件工艺简述,8.中检工序: 目的:检查层压后组件内部是否存在异物以及裂片等。 PPE:棉线手套 工艺简述:通过组件背面的照明系统,正面目光检测组件是否存在质量文件中所不允许的问题。,光伏组件工艺简述,9.接线柱工序 目的:在组件背面引出电流的输出端。 工具:电烙铁 工艺简述:在组件背板上开孔后,把接线盒中的接线柱焊接在组件的正负极上,用于收集组件中所产生的电流。,光伏组件工艺简述,10.电性能测试工序 目的:观察组件的电性能情况,确定组件的功率。 设备:电性能测试仪 PPE:棉线手套 工艺简述:用模拟太阳光照射在组件表面,使它产生电流,收集后确定该组件电性能是否正常,以及组件的最大功率值是多少。,光伏组件工艺简述,11.边框注胶 目的:给用于保护组件的铝合金边框槽内注入硅胶。 设备:注胶机 PPE:防滑手套 工艺简述:按照相关质量要求在铝合金边框槽内,适量的、均匀地注入硅胶。这种硅胶是用于固定组件与边框能紧密的结合。,光伏组件工艺简述,12.装边框 目的:把组件和铝合金边框按照要求结合起来。 设备:装框机 PPE:防滑手套 工艺简述:把组件的四边插入已经注入硅胶的铝合金边框槽中,紧密结合后,用螺钉给与固定。,光伏组件工艺简述,13.装接线盒工序 目的:把接线盒通过一定的工艺装到组件的背面上。 PPE:防滑手套 工艺简述:给接线盒上打上硅胶,按照质量文件的要求把接线盒粘贴在组件的背面。,光伏组件工艺简述,14.绝缘测试 目的:检测铝合金边框的漏电流是否满足要求。 设备:绝缘手套、防滑手套 工艺简述:通过给组件加2640V的直流高压,动态测试时间3秒,静态保持1秒,检测组件漏电流是否在0.050.07mA之间。,光伏组件工艺简述,15.包装工序 目的:根据客户的需求,按照工艺和质量,对包装组件。 PPE:防滑手套 工艺简述:把组件装入合格的纸箱内,然后打包装带,完成组件的最后一道工序。,光伏组件工艺简述,光伏组件工艺简述,16.焊带裁剪 目的:剪切焊带和汇流带 设备:自动切割机 PPE:防割手套 工艺简述:根据排版图纸中对于焊带和汇流带尺寸的要求,将整卷带材剪切成小段。,光伏组件工艺简述,17.激光划片 目的:切割电池片到规定的尺寸。 设备:激光切割机 PPE:棕色防护境、防护手套 工艺简述:根据工艺规定对存在瑕疵的电池片进行切割成可利用的小规格电池
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