太陽(yáng)能電池組件(Solar Module)也叫太陽(yáng)能光伏組件(PV Module)，通常還簡(jiǎn)稱(chēng)為電
池板或光伏組件。太陽(yáng)能電池組件是把多個(gè)單體的太陽(yáng)能電池片根據(jù)需要串并聯(lián)起來(lái)，并通
過(guò)專(zhuān)用材料和專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)工藝進(jìn)行封裝后的產(chǎn)品。為什么單體的太陽(yáng)能電池不能直接用于光伏
發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用昵?這是因?yàn)椋?br /> ①單體太陽(yáng)能電池機(jī)械強(qiáng)度差，厚度只有200μm左右，薄而易碎；
②太陽(yáng)能電池易腐蝕，若直接暴露在大氣中，電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)受到潮濕、灰塵、酸堿
物質(zhì)、冰雹、風(fēng)沙以及空氣中含氧量等的影響而下降，電池的電極也會(huì)氧化、銹蝕脫落甚至
會(huì)導(dǎo)致電池失效；
⑧單體太陽(yáng)能電池的輸出電壓、電流和功率都很小，工作電壓只有0．48~0．5V，由于受硅片材料尺寸限制，單體電池片輸出功率最大也只有3～4w，遠(yuǎn)不能滿足光伏發(fā)電實(shí)際應(yīng)用的要求。
目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用的太陽(yáng)能電池組件主要以晶體硅材料為主(包括單晶硅和
多晶硅)，因此本章將主要介紹晶體硅太陽(yáng)能電池組件的原理構(gòu)造和生產(chǎn)制造過(guò)程，以及太陽(yáng)能電池方陣的組合、配置和連接等內(nèi)容。
2.1 太陽(yáng)能電池組件的基本要求與分類(lèi)
2．1．1 太陽(yáng)能電池組件的基本要求
太陽(yáng)能電池組件要滿足以下要求：
①能夠提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使太陽(yáng)能電池組件能經(jīng)受運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中發(fā)生的
沖擊、震動(dòng)等產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠經(jīng)受住冰雹的沖擊力；
②具有良好的密封性，能夠防風(fēng)、防水、隔絕大氣條件下對(duì)太陽(yáng)能電池片的腐蝕；
③具有良好的電絕緣性能；
④抗紫外線輻射能力強(qiáng)；
⑤工作電壓和輸出功率按不同的要求設(shè)計(jì)，可以提供多種接線方式，滿足不同的電壓、
電流和功率輸出要求；
⑥因太陽(yáng)能電池片串、并聯(lián)組合引起的效率損失??；
⑦太陽(yáng)能電池片間連接可靠；
⑧工作壽命長(zhǎng)，要求太陽(yáng)能電池組件在自然條件下能夠20年以上；
⑨在滿足上述條件下，封裝成本盡可能低。
2．1．2太陽(yáng)能電池組件的分類(lèi)
太陽(yáng)能電池組件的種類(lèi)較多，根據(jù)太陽(yáng)能電池片的類(lèi)型不同可分為晶體硅(單、多晶硅)太陽(yáng)能電池組件、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件及砷化鎵電池組件等；按照封裝材料和工藝的不同可分為環(huán)氧樹(shù)脂封裝電池板和層壓封裝電池組件；按照用途的不同可分為普通型太陽(yáng)能電池組件和建材型太陽(yáng)能電池組件。其中建材型太陽(yáng)能電池組件又分為單面玻璃透光型電池組件、雙面夾膠玻璃電池組件和雙面中空玻璃電池組件。由于用晶體硅太陽(yáng)能電池片制作的電池組件應(yīng)用占到市場(chǎng)份額的85％以上，在此就主要介紹用品體硅太陽(yáng)能電池片制作的各種電池組件。
2.2晶體硅太陽(yáng)能電池組件的構(gòu)成與工作原理
2．2．1 普通型太陽(yáng)能電池組件
常見(jiàn)的普通型太陽(yáng)能電池組件有環(huán)氧樹(shù)脂膠封板、透明PET層壓板和鋼化玻璃層壓組件，其中，環(huán)氧樹(shù)脂膠封板、透明PET層壓板組件一般都是功率小于1W的小組件，主要用太陽(yáng)能草皮燈、道釘燈、各種太陽(yáng)能玩具等小功率產(chǎn)品，而鋼化玻璃層壓組件的功率則可以達(dá)到1~280W，是目前太陽(yáng)能光伏電池組件應(yīng)用的主流產(chǎn)品。下面就對(duì)這幾種電池組件的構(gòu)成和工作原理分別進(jìn)行介紹。
1.環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件
環(huán)氧樹(shù)脂膠封板主要由電池片、印制電路板及環(huán)氧樹(shù)脂膠等組成，具體尺寸和形狀根據(jù)產(chǎn)品的需要確定。由于環(huán)氧樹(shù)脂膠封板的功率很小，因此使用的電池片是將完整的電池片切割成條狀后使用。條狀電池片的長(zhǎng)度和寬度，即電池片的面積決定了組件的輸出電流大小，而串聯(lián)的條數(shù)決定了組件的輸出電壓的大小。一般為1.2v蓄電池充電的組件串聯(lián)4條，為2.4v蓄電池充電的組件串聯(lián)7～8條，為3.6v蓄電池充電的組件串聯(lián)11條。環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件的膠封面朝外接受陽(yáng)光照射，陽(yáng)光透過(guò)膠封面照射到電池片上，發(fā)出的電通過(guò)正負(fù)極引線引到電路板背面后，再通過(guò)引線接入相應(yīng)電路或蓄電池中。
環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件的制作過(guò)程基本都是手工操作。電池片是根據(jù)需要尺寸用激光劃片機(jī)預(yù)先劃好的，制作步驟是：
(1)將劃好的條狀電池片用互連條一正一負(fù)串聯(lián)焊接起來(lái)，并用黑色雙面膠固定在印制電路板上；
(2)將正負(fù)極引線穿過(guò)印制電路板上的引線孔與電路板背面的電路銅箔焊接，然后一一排列放在水平支架上等待灌膠；
(3)將雙組分環(huán)氧樹(shù)脂膠按2比1的比例混合調(diào)均勻(注意一次不要混合太多，否則一次用不完，十幾分鐘就會(huì)變稠而無(wú)法使用)，給每一片組件表面倒上適量的膠水(平均0.15g／cm2左右)，使其自然攤開(kāi)，組件表面膠水要均勻飽滿，膠水太薄的地方還要補(bǔ)一點(diǎn)；
(4)將灌好膠水的組件放入真空干燥箱內(nèi)抽氣1min，然后在70℃溫度下烘干30min或在室內(nèi)無(wú)塵環(huán)境下自然晾干24h；
(5)鏟除組件周?chē)嘤嗟哪z粒，用薄膜纏繞，防止互相摩擦破壞表面光潔和透明，打包裝箱就是產(chǎn)成品了。
環(huán)氧樹(shù)脂作為黏合劑應(yīng)用較為廣泛，產(chǎn)品形式有單組分、雙組分或粉末狀樹(shù)脂幾種。太陽(yáng)能電池組件使用的環(huán)氧樹(shù)脂黏合劑通常是雙組分液體，使用時(shí)現(xiàn)配現(xiàn)用。環(huán)氧樹(shù)脂的黏結(jié)度較高、工藝簡(jiǎn)單、材料成本低廉，但耐老化性能較差，容易老化而變黃。因此，對(duì)于使用環(huán)氧樹(shù)脂封裝的太陽(yáng)能電池組件，改善其耐老化性能是十分重要的。此外，作為太陽(yáng)能電池封裝材料，要求具有較高的耐濕性和氣密性。環(huán)氧樹(shù)脂是高分子材料，其分子間距為50～200nm，大大超過(guò)水分子的體積。而水的滲透可降低太陽(yáng)能電池的使用壽命。其次，用環(huán)氧樹(shù)脂封裝太陽(yáng)能電池組件時(shí)，由于不同材抖的膨脹系數(shù)不同，在生產(chǎn)過(guò)程中如材料配置及工藝不當(dāng)將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能造成組件強(qiáng)度降低、龜裂、封裝開(kāi)裂、空洞、剝離等各種缺陷而嚴(yán)重影響光伏組件質(zhì)量。由于環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件使用壽命只有2～3年，目前只有一些小型組件仍使用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，較大組件已經(jīng)不再使用這種工藝了。
2. 太陽(yáng)能PET層壓板
2．透明PET層壓板組件
透明PET層壓板組件的外形如圖2．3所示。主要由電池片、透明PET膠膜及印制電路板或塑料基板等組成，具體尺寸和形狀也是根據(jù)產(chǎn)品的需要確定。透明PET’層壓板一般也是在小功率電路上應(yīng)用，功率一般不足1W，圖2—3所示的組件就是在太陽(yáng)能風(fēng)扇帽上的應(yīng)用。透明PET層壓板結(jié)構(gòu)如圖2．4所示。從圖中可以看出，它的結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝組件大同小異，只是將環(huán)氧樹(shù)脂膠改成了透明的PET’膠膜。PET是一種復(fù)合材料，
具有很強(qiáng)的耐腐蝕、抗老化能力以及良好的透光率和電絕緣性能。一面是光面，另一面復(fù)合著．EVA膠膜，常溫下EVA看起來(lái)像一層很薄的透明塑料紙，實(shí)際上EVA是一種特殊的膠膜，具有很高的透光性，在高溫下融化，起黏結(jié)作用，把PET膠膜、太陽(yáng)能電池片與印制電路板或其他背板材料黏合在了一起。形成一個(gè)類(lèi)似于三明治的結(jié)構(gòu)，既透光又具有良好的密封性，保護(hù)太陽(yáng)能電池片不受各種腐蝕。這種封裝形式與鋼化玻璃封裝形式一樣，需要在生產(chǎn)電池組件專(zhuān)用的層壓機(jī)里進(jìn)行層壓固化。其步驟為抽真空、加熱、層壓、固化等。由于封裝工藝的不同，采用透明PET封裝的電池組件要比環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝的組件制作過(guò)程簡(jiǎn)單一些，工作壽命也稍長(zhǎng)一些。采用PET膠膜封裝工藝具有環(huán)保、耐紫外線和不發(fā)黃的優(yōu)點(diǎn)，可取代環(huán)氧樹(shù)脂封裝工藝。
太陽(yáng)能PET層壓板是太陽(yáng)能電池板中的一種，只是封裝方式不同。通過(guò)激光機(jī)把太陽(yáng)能電池片切割成小片，根據(jù)客人需求的電壓與電流進(jìn)行排列，然后把單層透明PET、EVA、太陽(yáng)能電池片、EVA、PCB底板按順序放到太陽(yáng)能真空層壓機(jī)進(jìn)行抽真空層壓，經(jīng)過(guò)二十多分鐘左右拿出來(lái)，在表面貼一層柔軟透明的薄膜保護(hù)表面，一塊太陽(yáng)能PET層壓板就出來(lái)了。
用途
用于太陽(yáng)能草坪燈,太陽(yáng)能墻壁燈,太陽(yáng)能工藝品,太陽(yáng)能玩具,太陽(yáng)能收音機(jī),太陽(yáng)能手電筒,太陽(yáng)能手機(jī)充電器,太陽(yáng)能小水泵,太陽(yáng)能家用/辦公用電源及便攜式移動(dòng)電源系統(tǒng)等產(chǎn)品。
3．鋼化玻璃層壓組件
鋼化玻璃層壓組件也叫平板式電池組件，如圖2．5所示。是目前見(jiàn)得最多、應(yīng)用最普遍的太陽(yáng)能電池組件。鋼化玻璃層壓組件主要由面板玻璃、硅電池片、兩層EVA膠膜、TPT背板膜及鋁合金框和接線盒等組成，其結(jié)構(gòu)如圖2—6所示。面板玻璃覆蓋在太陽(yáng)能電池組件的正面，構(gòu)成組件的最外層，它既要透光率高，又要堅(jiān)固耐用，起到長(zhǎng)期保護(hù)電池片的作用。兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板膜過(guò)熔融和凝固的工藝過(guò)程，將玻璃與電池片及背板膜凝接成一體。TPT背板膜具有良好的耐氣候性能，并能與EVA膠膜牢固結(jié)合。鑲嵌在電池組件四周的鋁合金邊框既對(duì)組件起保護(hù)作用，又方便組件的安裝固定及電池組件方陣間的組合連接。接線盒用黏結(jié)硅膠固定在背板上，作為電池組件引出線與外引線之間的連接部件。
2．2．2建材型太陽(yáng)能電池組件
建材型太陽(yáng)能電池組件分為單玻璃透光型電池組件、夾膠玻璃電池組件和中空玻璃電池組件等幾種。它們的共同特點(diǎn)是可作為建筑材料直接使用，如窗戶、玻璃幕墻和屋頂材料等，既可以采光，又可以發(fā)電。設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)調(diào)整組件上電池片與電池片之間的間隙，就可以確定室內(nèi)需要的采光量。
1．單面玻璃透光型電池組件
單面玻璃透光型電池組件也叫玻膠透光型電池組件，外形如圖2—7所示。這種組件主要用于建筑物窗戶的采光玻璃，可單面或與普通鋼化玻璃組合成中空玻璃使用，這種電池組件與普通電池組件的結(jié)構(gòu)及制造過(guò)程相同，受光面也是用低鐵超白鋼化玻璃，但可以根據(jù)需要選擇絨面或光面玻璃，玻璃厚度為3．2mm。背面采用透明PET復(fù)合膠膜，PE'I’復(fù)合膠膜除了有透明的外，還有紅色、綠色、藍(lán)色等彩色透明膠膜，可以使組件與建筑物顏色搭配協(xié)調(diào)。單面玻璃透光型電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．8所示。
2．夾膠玻璃電池組件
夾膠玻璃電池組件的電池片夾在兩層玻璃之間，組件的受光面采用低鐵超白鋼化玻璃，背面采用普通鋼化玻璃。其用作窗戶玻璃時(shí)玻璃厚度可選擇3．2mm×3．2mm；用作玻璃幕墻時(shí)根據(jù)單塊玻璃尺寸大小，玻璃組合厚度可選擇3．2mm×5mm、4mm×5mm、5mm×5mm等，用作玻璃屋頂時(shí)也要根據(jù)單塊玻璃尺寸大小選擇玻璃組合厚度為5mm×5mm、5mm×8mm、8mm×8mm等。夾膠玻璃電池組件在光伏屋頂和光伏幕墻的應(yīng)用分別如圖2．9和圖2—10所示。夾膠玻璃電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．11所示。
3．中空玻璃電池組件
中空玻璃電池組件除了有采光和發(fā)電的功能外，還具有隔音、隔熱、保溫的功能，常
用于作為各種光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的玻璃幕墻電池組件，其外形如圖2—12所示。中空玻璃電池組件是在單玻璃透光型電池組件和夾膠玻璃電池組件形式的基礎(chǔ)上，再與一片玻璃組合而構(gòu)成的。在組件與玻璃間用內(nèi)部裝有干燥劑的空心鋁隔條隔離，并用丁基膠、結(jié)構(gòu)膠等進(jìn)行密封處理，把接線盒及正負(fù)極引線等也都用密封膠密封在前后玻璃的邊緣夾層中，與組件形成一體，使組件安裝和組件間線路連接都非常方便。中空玻璃組件同目前廣泛使用的普通中空玻璃一樣，同樣能夠達(dá)到建筑安全玻璃要求，中空玻璃電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．13所示。
另外日本、歐洲等一些國(guó)家和地區(qū)，開(kāi)始嘗試用中空玻璃組件的封裝形式開(kāi)發(fā)可以回收電池片的電池組件。他們將中空玻璃兩片玻璃之間的中空部分充入惰性氣體或抽成真空狀態(tài)。連接好的電池片放置于中空玻璃之間，電池片背面緊貼中空玻璃背玻璃的內(nèi)表面，用可以拆卸的硅膠固定。這種封裝方式?jīng)]有使用EVA膠膜，也沒(méi)有層壓的工藝過(guò)程，有利于電池片的直接回收。但這種結(jié)構(gòu)使電池片的受光面與面板玻璃之間有一定間隔，存在一個(gè)氣體層，由于這個(gè)氣體層與玻璃的折射率差別比較大，陽(yáng)光入射到電池片表面經(jīng)過(guò)這一氣體層時(shí)反射較多，因此面板玻璃的內(nèi)表面要作減反射處理。
2。3太陽(yáng)能電池組件的制造
2．3．1 電池組件的主要原材料及部件
為便于大家對(duì)太陽(yáng)能電池組件有更多的了解，下面就將制造該組件所需的主要原材料及部件的性能參數(shù)等分別進(jìn)行介紹。
電池組件采用的面板玻璃是低鐵超白絨面鋼化玻璃。一般厚度為3．2mm和4mm，建材型太陽(yáng)能電池組件有時(shí)要用到5~10mm厚度的鋼化玻璃，但無(wú)論厚薄都要求透光率在90％以上。
低鐵超白就是說(shuō)這種玻璃的含鐵量比普通玻璃要低，從而增加了玻璃的透光率。l司時(shí)從玻璃邊緣看，這種玻璃也比普通玻璃白，普通玻璃從邊緣看是偏綠色的。
絨面的意思就是說(shuō)這種玻璃為了減少陽(yáng)光的反射，在其表面通過(guò)物理和化學(xué)方法進(jìn)行減反射處理，使玻璃表面成了絨毛狀，從而增加了光線的入射量。有些廠家還在玻璃表面涂布一層含納米材料的薄膜，不僅可以增加透光減少光線反射，而且還有自潔功能，可以減少雨水、灰塵等對(duì)電池板表面的污染，保持清潔、減少光衰。
鋼化處理是為了增加玻璃的強(qiáng)度，抵御風(fēng)沙冰雹的沖擊，起到長(zhǎng)期保護(hù)太陽(yáng)能電池的作用。對(duì)面板玻璃進(jìn)行鋼化處理后，玻璃的強(qiáng)度可比普通玻璃提高3～4倍。
除了玻璃以外，還可以用透明有機(jī)玻璃及PC板(聚碳酸酯)等作組件面板。這些材料透光性好、材質(zhì)輕、可加工各種形狀，但卻不耐老化、耐溫性差、表面易劃傷，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制，171前使用得較少。
EVA膠膜是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物，是一種熱固性的膜狀熱熔膠，是目前太陽(yáng)能電池組件封裝中普遍使用的黏結(jié)材料。太陽(yáng)能電池組件中要加入兩層EVA膠膜，兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板膜之間，將玻璃、電池片和TPT黏合在一起。它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并對(duì)太陽(yáng)能電池組件功率輸出有增益作用。EVA膠膜具有透明度高、柔性好，熱熔黏結(jié)性、熔融流動(dòng)性好、常溫下不黏結(jié)，易切割、價(jià)格較廉等優(yōu)點(diǎn)。EVA膠膜在電池組件中不僅是起黏結(jié)密封作用，而且對(duì)太陽(yáng)能電池的質(zhì)量與壽命起著至關(guān)重要的作用。因此用于太陽(yáng)能電池組件封裝的EVA膠膜必須滿足以下主要性能指標(biāo)。
① 固化條件：快速固化型膠膜，加熱至135~140~C，恒溫15～20min；常規(guī)型膠膜，加熱至145~C，恒溫30min。
②透光率：大于90％。
③交聯(lián)度：快速固化型膠膜大于70％，常規(guī)型膠膜大于75％。
④剝離強(qiáng)度：NN／NN~30N／cm，TPT／膠膜大于20N／cm。
⑤耐溫性：高溫85~C，低溫一40℃，不熱脹冷縮，尺寸穩(wěn)定性較好。
⑥耐紫外光老化性能：長(zhǎng)時(shí)間的紫外線照射不龜裂、不老化。
為了EVA膠膜在太陽(yáng)能電池中充分發(fā)揮應(yīng)有的作用，在使用過(guò)程中，要注意防潮防塵，避免與帶色物體接觸；不要將脫去外包裝的整卷膠膜暴露在空氣中；分切成片的膠膜如不能當(dāng)天用完，應(yīng)遮蓋緊密。EVA膠膜若吸潮，會(huì)影響膠膜和玻璃的粘接力；若吸塵，會(huì)影響透光率；若和帶色、不潔的物體接觸，由于EVA膠膜的吸附能力強(qiáng)，容易被污染。
3．背板材料
太陽(yáng)能電池組件的背板材料根據(jù)太陽(yáng)能電池組件使用要求的不同，可以有多種選擇。一般有鋼化玻璃、有機(jī)玻璃、鋁合金、TPT復(fù)合膠膜等幾種。用鋼化玻璃背板主要是制作雙面透光建材型的太陽(yáng)能電池組件，用于光伏幕墻、光伏屋頂?shù)?，價(jià)格較高，組件重量也大。除此以外目前使用最廣的就是TPT復(fù)合膜。通常見(jiàn)到的太陽(yáng)能電池組件背面的白色覆蓋物大多就是這種復(fù)合膜。TPT是“Tedlar薄膜一聚酯(polyster)一Tedlar薄膜”復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱(chēng)。TPT復(fù)合膜集合了俗稱(chēng)“塑料王”的氟塑料具有的耐老化、耐腐蝕、防潮抗?jié)裥院玫膬?yōu)點(diǎn)，和聚酯薄膜優(yōu)異的機(jī)械性能、阻隔性能和低吸濕性，因此TPT膠膜具有不透氣、強(qiáng)度好、耐候性好、使用壽命長(zhǎng)、層壓溫度下不起任何變化、與黏結(jié)材料結(jié)合牢固等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)正適合封裝太陽(yáng)能電池組件，作為電池組件的背板材料有效地防止了各種介質(zhì)尤其是水、氧、腐蝕性氣體等對(duì)EVA和太陽(yáng)能電池片的侵蝕與影響。
常見(jiàn)復(fù)合材料除TPT以外，還有TAT(Tedlar薄膜與鋁膜的復(fù)合膜)和TIT(Tedlar薄膜與鐵膜的復(fù)合膜)等中間帶有金屬膜夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。這些復(fù)合膜還具有高強(qiáng)、阻燃、耐久、自潔等特性，白色的復(fù)合膜還可對(duì)陽(yáng)光起反射作用，能提高電池組件的轉(zhuǎn)換效率，且對(duì)紅外線也有較強(qiáng)的反射，可降低電池組件在強(qiáng)陽(yáng)光下的工作溫度。
目前，生產(chǎn)廠家還推出了由“Tedlar一聚酯一EVA”三層材料構(gòu)成的TPE復(fù)合膠膜，由于少用一層Tedlar，其性能不及TPT，但價(jià)格約為T(mén)PT的一半，與EVA黏合性能也較好，常用于一些小組件的封裝。
常用TPT、TPE復(fù)合膜的性能指標(biāo)如表2一l所示，供讀者參考。
太陽(yáng)能電池組件的邊框材料主要采用鋁合金，也有用不銹鋼和增強(qiáng)塑料的。電池組件安裝邊框一是為了保護(hù)層壓后的電池組件，二是為了方便組件的安裝。電池組件無(wú)論是單獨(dú)安裝還是組成電池方陣都要通過(guò)邊框與電池組件支架固定。一般都是在邊框適當(dāng)部位打孔，同時(shí)支架的對(duì)應(yīng)部位也打孔，然后通過(guò)螺栓固定連接。鋁合金邊框材料表面要進(jìn)行陽(yáng)極化處理，常用型材及角鋁外形如圖2一14所示。鋁合金邊框的框架四個(gè)角有兩種固定方法，一種方法是在框架四個(gè)角中插入齒狀角鋁，然后用專(zhuān)用撞角機(jī)撞擊固定；另一種方法是用不銹鋼螺栓對(duì)邊框四角進(jìn)行固定。圖2—15．圖2—16是常用鋁合金邊框型材的規(guī)格尺寸。
5．接線盒與連接線
太陽(yáng)能電池組件專(zhuān)用接線盒是電池組件內(nèi)部輸出線路與外部線路連接的部件，常用接線盒外形如圖2—17所示。從電池板內(nèi)引出的正負(fù)極匯流條(較寬的互連條)進(jìn)入接線盒內(nèi)，插接或用焊錫焊接到接線盒中的相應(yīng)位置，外引線也通過(guò)插接、焊接和螺釘壓接等方法與接線盒連接。接線盒內(nèi)還留有旁路二極管安裝的位置或直接安裝有旁路二極管。太陽(yáng)能接線盒中常用的旁路二極管性能參數(shù)列于表2-2。
有些接線盒還直接帶有輸出電纜引線和電纜連接器插頭，方便電池組件或方陣的快速連接。當(dāng)引線長(zhǎng)度不夠時(shí)，還可以使用帶連接器插頭的延長(zhǎng)電纜進(jìn)行連接。
互連條也叫涂錫銅帶、涂錫帶，寬一些的互連條也叫匯流條，實(shí)物如圖2—1 8所示。它是太陽(yáng)能電池組件中電池片與電池片連接的專(zhuān)甩引線。它以純銅銅帶為基礎(chǔ)，在銅帶表面均勻地涂鍍了一層焊錫。純銅銅帶是含銅量99．99％的無(wú)氧銅或紫銅，焊錫涂層成分分為含鉛焊錫和無(wú)鉛焊錫兩種，焊錫單面涂層厚度為0．01~0．05mm，熔點(diǎn)為160～230~C，涂層均勻，表面光亮、平整。互連條的規(guī)格根據(jù)其寬度和厚度的不同有20多種，寬度可從O．08~30mm，厚度可從0．04～0．8mm不等。
有機(jī)硅膠是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的密封膠材料，具有較好的耐老化、耐高低溫、耐紫外線性能，抗氧化、抗沖擊、防污防水、高絕緣。主要用于太陽(yáng)能電池組件邊框的密封，接線盒與電池組件的黏結(jié)密封，接線盒的澆注與灌封等。有機(jī)硅膠固化后將形成高強(qiáng)度的彈性橡膠體，在外力的作用下具有變形的能力，外力去除后又恢復(fù)原來(lái)的形狀。因此太陽(yáng)能電池組件采用有機(jī)硅膠密封，將兼具有密封、緩沖和防護(hù)的功能。
一般用于太陽(yáng)能電池組件的有機(jī)硅膠有兩種。
第一種是用于組件與鋁型材邊框及接線盒的粘接密封的中性單組分有機(jī)硅密封膠，它的主要性能特點(diǎn)是：
①室溫中性固化，深層固化速度快，使組件的表面清洗清潔工作可以在3小時(shí)后進(jìn)行；
②密封性好，對(duì)鋁材、玻璃、TPT、TPE背板材料、接線盒塑料等有良好的黏附性：
③膠體耐高溫、耐黃變，獨(dú)特的固化體系，與各類(lèi)EVA有良好的相容性：
④可提高組件抗機(jī)械震動(dòng)和外力沖擊的能力。
另一種是用于接線盒灌封的雙組分有機(jī)硅導(dǎo)熱膠。這種硅膠是以有機(jī)硅合成的新型導(dǎo)熱絕緣材料，其主要性能特點(diǎn)是：
①室溫固化，固化速度快，固化時(shí)不發(fā)熱、無(wú)腐蝕、收縮率?。?br /> ②可在很寬的溫度范圍(﹣60～200℃)內(nèi)保持橡膠彈性，電性能優(yōu)異，導(dǎo)熱性能好；
③防水防潮，耐化學(xué)介質(zhì)，耐黃變，耐氣候老化25年以上；
④與大部分塑料、橡膠、尼龍等材料黏附性良好。
8．晶體硅太陽(yáng)能電池片
(1)晶體硅太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)
晶體硅太陽(yáng)能電池片是太陽(yáng)能電池組件中的主要材料，外形如圖2．19所示。合格的晶體硅太陽(yáng)能電池片具有以下特點(diǎn)：
①具有穩(wěn)定高效的光電轉(zhuǎn)換效率，可靠性高；
②采用先進(jìn)的擴(kuò)散技術(shù)，保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性；
③運(yùn)用先進(jìn)的PECVD(等離子體化學(xué)氣相沉積法)成膜技術(shù)，在電池表面鍍上深藍(lán)色的氮化硅減反射膜，顏色均勻美觀；
④應(yīng)用高品質(zhì)的銀和銀鋁金屬漿料制作背場(chǎng)和柵線電極，確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性；
⑤高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動(dòng)焊接和激光切割。
(2)晶體硅太陽(yáng)能電池的外觀結(jié)構(gòu)
晶體硅太陽(yáng)能電池片分為單晶硅電池片和多晶硅電池片，規(guī)格尺寸主要是125mm×125mm、150mm×150mm和156mm×156mm等幾種，厚度一般在170～220gm。從圖中可以看到，電池片表面有一層藍(lán)色的減反射膜，還有銀白色的電極柵線。其中很多條細(xì)的柵線，是電池片表面電極向主柵線匯總的引線，兩條寬一點(diǎn)的銀白線就是主柵線，也叫電極線或上電極。電池片的背面也有兩條銀白色的主柵線，叫下電極或背電極。電池片與電池片之間的連接，就是用互連條焊到主柵線上實(shí)現(xiàn)的。一般正面的電極線是電池片的負(fù)極線，背面的電極線是電池片的正極線。硅太陽(yáng)能電池片無(wú)論面積大小(整片或切割成小片)，單片的正負(fù)極間輸出峰值電壓都是0．48V左右。而電池片的面積大小與輸出電流和發(fā)電功率成正比，面積越大，輸出電流和發(fā)電功率越大。
(3)單晶硅與多晶硅電池片的區(qū)別
由于單晶硅電池片和多晶硅電池片前期生產(chǎn)工藝的不同，使它們從外觀到電性能都有一些區(qū)別。從外觀上看：?jiǎn)尉Ч桦姵仄膫€(gè)角呈圓弧狀，表面沒(méi)有花紋；多晶硅電池片四個(gè)角為方角，表面有類(lèi)似冰花一樣的花紋。
對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，單晶硅電池和多晶硅電池是沒(méi)有太大區(qū)別的。單晶硅電池和多晶硅電池的壽命和穩(wěn)定性都很好。雖然單晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率比多晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率高1％左右，但是由于單晶硅太陽(yáng)能電池只能做成準(zhǔn)正方形(其4個(gè)角是圓弧)，當(dāng)組成太陽(yáng)能電池組件時(shí)就有一部分面積填不滿，而多晶硅太陽(yáng)能電池是正方形，不存在這個(gè)問(wèn)題，因此對(duì)子太陽(yáng)能電池組件的效率來(lái)講幾乎是一樣的。另外，由于兩種太陽(yáng)能電池材料的制造工藝不一樣，多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池少30％左右，所以多晶硅太陽(yáng)能電池占全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的份額越來(lái)越大，制造成本也將大大小于單晶硅電池，所以使用多晶硅太陽(yáng)能電池將更節(jié)能、更環(huán)保。
(4)硅太陽(yáng)能電池片的等效電路分析
晶體硅太陽(yáng)能電池的內(nèi)部等效電路,為便于理解，我們可以形象地把太陽(yáng)能電池的內(nèi)部看成是一個(gè)光電池和一個(gè)硅二極管的復(fù)合體，即在光電池的兩端并聯(lián)了一個(gè)處于正偏置下的二極管，同時(shí)電池內(nèi)部還有串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的存在。由于二極管的存在，在外電壓的作用下，會(huì)產(chǎn)生通過(guò)二極管pn結(jié)的漏電流id，這個(gè)電流與光生電流的方向相反，因此會(huì)抵消部分光生電流。串聯(lián)電阻主要是由半導(dǎo)體材料本身的體電阻、擴(kuò)散層橫向電阻、金屬電極與電池片體的接觸電阻及
金屬電極本身的電阻幾部分組成，其中擴(kuò)散層橫向電阻是串聯(lián)電阻的主要形式。正常電池片的串聯(lián)電阻一般小于1Ω。并聯(lián)電阻又稱(chēng)旁路電阻，主要是由于半導(dǎo)體晶體缺陷引起的邊緣漏電、電池表面污染等使一部分本來(lái)應(yīng)該通過(guò)負(fù)載的電流短路形成電流ir，相當(dāng)于有一個(gè)并聯(lián)電阻的作用，因此在電路中等效為并聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻的阻值一般為幾千歐。通過(guò)分析說(shuō)明，太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，就越接近于理想的太陽(yáng)能電池，該電池的性能就越好。
(5)硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)
硅太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)主要有：短路電流、開(kāi)路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功
率、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等。
①短路電流(Isc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池的正負(fù)極短路、使U=O時(shí)，此時(shí)的電流就是電池
片的短路電流，短路電流的單位是安培(A)，短路電流隨著光強(qiáng)的變化而變化。
②開(kāi)路電壓(Uoc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池的正負(fù)極不接負(fù)載、使，=0時(shí)，此時(shí)太陽(yáng)能電池
正負(fù)極間的電壓就是開(kāi)路電壓，開(kāi)路電壓的單位是伏特(V)。單片太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓不
隨電池片面積的增減而變化，一般為0．5～0．7V。
③峰值電流(Im)：峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。峰值電流是指太陽(yáng)能
電池片輸出最大功率時(shí)的工作電流，峰值電流的單位是安培(A)。
④峰值電壓(Um)：峰值電壓也叫最大工作電壓或最佳工作電壓。峰值電壓是指太陽(yáng)能
電池片輸出最大功率時(shí)的工作電壓，峰值電壓的單位是v。峰值電壓不隨電池片面積的增減
而變化，一般為0．45～0．5V，典型值為0．48V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大輸出功率或最佳輸出功率。峰值功率是指太
陽(yáng)能電池片正常工作或測(cè)試條件下的最大輸出功率，也就是峰值電流與峰值電壓的乘
積：Pm=Im×Um。峰值功率的單位是w(瓦)。太陽(yáng)能電池的峰值功率取決于太陽(yáng)輻照
度、太陽(yáng)光譜分布和電池片的工作溫度，因此太陽(yáng)能電池的測(cè)量要在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為歐洲委員會(huì)的101號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其條件是：輻照度1kW／m2、光譜AMl．5、測(cè)試
溫度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲線因子，是指太陽(yáng)能電池的最大輸出功率與開(kāi)路電 壓和短路電流乘積的比值。計(jì)算公式為 填充因子是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池輸出特
性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，它的值越高，表明太陽(yáng)能電池輸出特性越趨于矩形，電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高。
串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響，太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，填
充因子的系數(shù)越大。填充因子的系數(shù)一般在0．5～0．8之間，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。
⑦轉(zhuǎn)換效率(77)：轉(zhuǎn)換效率是指太陽(yáng)能電池受光照時(shí)的最大輸出功率與照射到電池上的．太陽(yáng)能量功率的比值。即：
η= ，其中Pin=1kW／m2=100mW／cm2。
2．3．2電池組件的板型設(shè)計(jì)
在生產(chǎn)電池組件之前，就要對(duì)電池組件的外型尺寸、輸出功率以及電池片的排列布局等進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)在業(yè)內(nèi)就叫太陽(yáng)能電池組件的板型設(shè)計(jì)。電池組件板型設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)對(duì)電池組件的外型尺寸、輸出功率、電池片排列布局等因素綜合考慮的過(guò)程。設(shè)計(jì)者既要了解電池片的性能參數(shù)，還要了解電池組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程和用戶的使用需求，做到電池組件尺寸合理，電池片排布緊湊美觀。
組件的板形設(shè)計(jì)一般從兩個(gè)方向入手。一是根據(jù)現(xiàn)有電池片的功率和尺寸確定組件的功率和尺寸大小；二是根據(jù)組件尺寸和功率要求選擇電池片的尺寸和功率。
電池組件不論功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等幾種串聯(lián)形式組成。常見(jiàn)的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×l2片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串聯(lián)形式的電池組件為例介紹電池組件的板型設(shè)計(jì)方法。
例如，要生產(chǎn)一塊20W的太陽(yáng)能電池組件，現(xiàn)在手頭有單片功率為2．2～2．3w的125mmx125mm單晶硅電池片，需要確定板型和組件尺寸。根據(jù)電池片情況，首先確定選用2．3w的電池片9片(組件功率為2．3w×9=20．7w，符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)時(shí)組件功率誤差在±5％以內(nèi)可視為合格)，并將其4等分切割成36小片，電池片排列可采用4片×9片或6片×6片的形式，如圖2—21所示。圖中電池片與電池片中的間隙根據(jù)板型大小取2～3mm；上邊距根據(jù)板型大小一般取35～50mm；下邊距根據(jù)板型大小一般取20～35mm：左右邊距根據(jù)板型大小一般取10～20mm。這些尺寸都確定以后，就確定了玻璃的長(zhǎng)寬尺寸。假如上述板型都按最小間隙和邊距尺寸選取，則4×9板型的玻璃尺寸長(zhǎng)為633．5mm，取整為635mm，寬為276mm；6×6板型的玻璃尺寸長(zhǎng)為440ram，寬為405mm。組件安裝邊框后，長(zhǎng)寬尺寸一般要比玻璃尺寸大4～5mm，因此一般所說(shuō)的組件外形尺寸都是指加上邊框后的尺寸。
板型設(shè)計(jì)時(shí)要盡量選取較小的邊距尺寸，使玻璃、EVA、TPT及鋁型材等原材料得到節(jié)約，同時(shí)組件重量減輕。另外，當(dāng)用戶沒(méi)有特殊要求時(shí)，組件外形應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)成準(zhǔn)正方形，這是因?yàn)樵谕瑯用娣e的情況下，正方形的周長(zhǎng)最短，做同樣功率的電池組件，可少用邊框鋁型材。
當(dāng)已經(jīng)確定組件尺寸時(shí)，不同轉(zhuǎn)換效率的電池片作出的電池組件的功率不同。例如，外形尺寸為1200mm×550mm的板型是用36片125mm×125mm電池片的常規(guī)板型，當(dāng)用不同轉(zhuǎn)換效率(功率)的電池片時(shí)，就可以分別作出70W、75W、80W或85w等不同功率的組件。除特殊要求外，生產(chǎn)廠家基本都是按照常規(guī)板型進(jìn)行生產(chǎn)，附錄2提供了一些常見(jiàn)晶體硅太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)和規(guī)格尺寸，供參考。
2．3．3電池組件生產(chǎn)流程和工序
晶體硅太陽(yáng)能電池組件制造的內(nèi)容主要是將單片太陽(yáng)能電池片進(jìn)行串、并互連后嚴(yán)密封裝，以保護(hù)電池片表面、電極和互連線等不受到腐蝕，另外封裝也避免了電池片的碎裂，因此太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)過(guò)程，其實(shí)也就是太陽(yáng)能電池片的封裝過(guò)程，太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)線又叫組件封裝線。封裝是太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，封裝質(zhì)量的好壞決定于太陽(yáng)能電池組件的使用壽命。沒(méi)有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的電池組件。
1．工藝流程
電池片測(cè)試分選一激光劃片(整片使用時(shí)無(wú)此步驟)一電池片單焊(正面焊接)并自檢驗(yàn)一電池片串焊(背面串接)并白檢驗(yàn)一中檢測(cè)試一疊層敷設(shè)(玻璃清洗、材料下料切割、敷設(shè))一層壓(層壓前燈檢、層壓后削邊、清洗)一終檢測(cè)試一裝邊框 (涂膠、裝鑲嵌角鋁、裝邊框、撞角或螺絲固定、邊框打孔或沖孔、擦洗余膠)一裝接線盒、焊接引線一高壓測(cè)試一清洗、貼標(biāo)簽一組件抽檢測(cè)試一組件外觀檢驗(yàn)一包裝入庫(kù)。
2．各生產(chǎn)工序簡(jiǎn)介
⑴電池片測(cè)試分選：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來(lái)的電池性能參數(shù)不盡相同，為了有效地將性能一致或相近的電池片組合在～起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)。電池片測(cè)試即通過(guò)測(cè)試電池片的輸出電流、電壓和功率等的大小對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。分選電池片的設(shè)備叫電池片分選儀，自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)使用電池片自動(dòng)分選設(shè)備。除了對(duì)電池片性能參數(shù)進(jìn)行分選外，還要對(duì)電池片的外觀進(jìn)行分選，重點(diǎn)是色差和柵線尺寸等。
(2)激光劃片：就是用激光劃片機(jī)將整片的電池片根據(jù)需要切割成組件所需要規(guī)格尺寸的電池片。例如在制作一些小功率組件時(shí)，就要將整片的電池片切割成四等分、六等分、九等分等。在電池片切割前，要事先設(shè)計(jì)好切割線路，編好切割程序，盡量利用邊角料，以提高電池片的利用率。
(3)電池片單焊(正面焊接)：是將互連條焊接到電池片的正面(負(fù)極)的主柵線上。要求焊接平直，牢固，用手沿45。左右方向輕提互連條不脫落，過(guò)高的焊接溫度和過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致低的撕拉強(qiáng)度或碎裂電池。手工焊接時(shí)一般用恒溫電烙鐵，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)使用自動(dòng)焊接機(jī)。焊帶的長(zhǎng)度約為電池片邊長(zhǎng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連。
(4)電池片串焊(背面焊接)：背面焊接是將規(guī)定片數(shù)的電池片串接在一起形成一個(gè)電池串，然后用匯流條再將若干個(gè)電池串進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)焊接，最后匯合成電池組件并引出正負(fù)極引線。手工焊接時(shí)電池片的定位主要靠模具板，模具板上面有9～12個(gè)放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對(duì)應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)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。使用模具板保證了電池片間間距的一致。同時(shí)要求每串的電池片間距也要均勻，顏色一致。
(5)中檢測(cè)試：簡(jiǎn)稱(chēng)中測(cè)。是將串焊好的電池片放在組件測(cè)試儀上進(jìn)行檢測(cè)，看測(cè)試結(jié)果符合不符合設(shè)計(jì)要求，通過(guò)中測(cè)可以發(fā)現(xiàn)電池片的虛焊及電池片本身的隱裂等。經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格時(shí)可進(jìn)行下一工序。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件：AMl．5，組件溫度25℃，輻照度1 000W／m2。測(cè)試結(jié)果有以下一些參數(shù)：開(kāi)路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流、最大功率等。
(6)疊層敷設(shè)：是將背面串接好且經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后的組件串，與玻璃和裁制切割好的EVA、TPT背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。玻璃事先要進(jìn)行清洗，EVA和TPT要根據(jù)所需要的尺寸(一般是比玻璃尺寸大10ram)提前下料裁制。敷設(shè)時(shí)要保證電池串與玻璃
等材料的相對(duì)位置，調(diào)整好電池串間的距離和電池串與玻璃四周邊緣的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。(敷設(shè)層次由下向上依次為玻璃、EVA、電池、E’VA、TPT背板)。
(7)組件層壓：將敷設(shè)好的電池組件放入層壓機(jī)內(nèi)，通過(guò)抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化并加壓使熔化的EVA流動(dòng)充滿玻璃、電池片和TPT背板膜之間的間隙，同時(shí)排出中間的氣泡，將電池、玻璃和背板緊密黏合在一起，最后降溫固化取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度和層壓時(shí)間要根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。層壓時(shí)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)用快刀將其切除。要求層壓好的組件內(nèi)單片無(wú)碎裂、無(wú)裂紋、無(wú)明顯移位，在組件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續(xù)的氣泡或脫層通道。
(8)終檢測(cè)試：簡(jiǎn)稱(chēng)終測(cè)，是將層壓出的電池組件放在組件測(cè)試儀上進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)測(cè)試結(jié)果看組件經(jīng)過(guò)層壓之后性能參數(shù)有無(wú)變化，或組件中是否發(fā)生開(kāi)路或短路等故障等。同時(shí)還要進(jìn)行外觀檢測(cè)，看電池片是否有移位、裂紋等情況，組件內(nèi)是否有斑點(diǎn)、碎渣等。經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格時(shí)可進(jìn)入裝邊框工序。
(9)裝邊框：就是給玻璃組件裝鋁合金邊框，增加組件的強(qiáng)度，進(jìn)一步的密封電池組件，延長(zhǎng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅膠填充。各邊框間用角鋁鑲嵌連接或螺栓固定連接。手工裝邊框一般用撞角機(jī)。自動(dòng)裝邊框時(shí)用自動(dòng)組框機(jī)。
(10)安裝接線盒：接線盒～般都安裝在組件背面的出引線處，用硅膠粘接。并將電池組件引出的匯流條正負(fù)極引線用焊錫與接線盒中相應(yīng)的引線柱焊接。有些接線盒是將匯流條插入接線盒中的彈性插件卡子里連接的。安裝接線盒要注意安裝端正，接線盒與邊框的距離統(tǒng)一。旁路二極管也直接安裝在接線盒中。
(11)高壓測(cè)試：高壓測(cè)試是指在組件邊框和電極引線問(wèn)施加一定的電壓，測(cè)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。測(cè)試方法是將組件引出線短路后接到高壓測(cè)試儀的正極，將組件暴露的金屬部分接到高壓測(cè)試儀的負(fù)極，以不大于500V／s的速率加壓，直到達(dá)到1000V加上2倍的被測(cè)組件開(kāi)路電壓，維持1min，如果開(kāi)路電壓小于50V，則所加電壓為500V。、
(12)清洗、貼標(biāo)簽：用955，0的乙醇將組件的玻璃表面、鋁邊框和TPT背板表面的EVA膠痕、污物、殘留的硅膠等清洗干凈。然后在背板接線盒下方貼上組件出廠標(biāo)簽。
(13)組件抽檢測(cè)試及外觀檢驗(yàn)：組件抽查測(cè)試的目的是對(duì)電池組件按照質(zhì)量管理的要求進(jìn)行對(duì)產(chǎn)品抽查檢驗(yàn)，以保證組件100g／0合格。在抽查和包裝入庫(kù)的同時(shí)，還要對(duì)每一塊電池組件進(jìn)行一次外觀檢驗(yàn)，其主要內(nèi)容為：
①檢查標(biāo)簽的內(nèi)容與實(shí)際板形相符；
②電池片外觀色差明顯；
③電池片片與片之間、行與行之間間距不一，橫、豎間距不成90。角；
④焊帶表面沒(méi)有做到平整、光亮、無(wú)堆積、無(wú)毛刺；
⑤電池板內(nèi)部有細(xì)碎雜物；
⑥電池片有缺角或裂紋；
⑦電池片行或列與外框邊緣不平行，電池片與邊框間距不相等；
⑧接線盒位置不統(tǒng)一或因密封膠未干造成移位或脫落；
⑨接線盒內(nèi)引線焊接不牢固、不圓滑或有毛刺；
⑩電池板輸出正負(fù)極與接線盒標(biāo)示不相符；
⑾鋁材外框角度及尺寸不正確造成邊框接縫過(guò)大；
⑿鋁邊框四角未打磨造成有毛刺；
⒀外觀清洗不干凈；
⒁包裝箱不規(guī)范。
(14)包裝入庫(kù)：將清洗干凈、檢測(cè)合格的電池組件按規(guī)定數(shù)量裝入紙箱。紙箱兩側(cè)要各墊一層材質(zhì)較硬的紙板，組件與組件之間也要用塑料泡沫或薄紙板隔開(kāi)。
2．3．4太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)
與硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)類(lèi)似，太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)也主要有：短路電流、開(kāi)路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功率、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等。這些性能參數(shù)的概念與前面所定義的硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)相同，只是在具體的數(shù)值上有所區(qū)別。
①短路電流(Isc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池組件的正負(fù)極短路，使u=0時(shí)，此時(shí)的電流就是電池組件的短路電流，短路電流的單位是A，短路電流隨著光強(qiáng)的變化而變化。
②開(kāi)路電壓(Uoc)：當(dāng)太陽(yáng)能電池組件的正負(fù)極不接負(fù)載時(shí)，組件正負(fù)極問(wèn)的電壓就是開(kāi)路電壓，開(kāi)路電壓的單位是V。太陽(yáng)能電池組件的開(kāi)路電壓隨電池片串聯(lián)數(shù)量的增減而變化，36片電池片串聯(lián)的組件開(kāi)路電壓為2lV左右。
③峰值電流(Im)：峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。峰值電流是指太陽(yáng)能電池組件輸出最大功率時(shí)的工作電流，峰值電流的單位是A。
④峰值電壓(Um)：峰值電壓也叫最大工作電壓或最佳工作電壓。峰值電壓是指太陽(yáng)能電，池片輸出最大功率時(shí)的工作電壓，峰值電壓的單位是V。組件的峰值電壓隨電池片串聯(lián)數(shù)量的增減而變化，36片電池片串聯(lián)的組件峰值電壓為17～17．5V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大輸出功率或最佳輸出功率。峰值功率是指太陽(yáng)能電池組件在正常工作或測(cè)試條件下的最大輸出功率，也就是峰值電流與峰值電壓的乘積： Pm=Im×Um。峰值功率的單位是W。太陽(yáng)能電池組件的峰值功率取決于太陽(yáng)輻照度、太陽(yáng)光譜分布和組件的工作溫度，因此太陽(yáng)能電池組件的測(cè)量要在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為歐洲委員會(huì)的101號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其條件是：輻照度1kW／m。、光譜AMl．5、測(cè)試溫度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲線因子，是指太陽(yáng)能電池組件的最大功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積的比值：．FF= 。填充因子是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池組件所用電池片輸出特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，它的值越高，表明所用太陽(yáng)能電池組件輸出特性越趨于矩形，電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率越高。太陽(yáng)能電池組件的填充因子系數(shù)一般在0．5～0．8之間，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。
⑦轉(zhuǎn)換效率(η)：轉(zhuǎn)換效率是指太陽(yáng)能電池組件受光照時(shí)的最大輸出功率與照射到組件上的太陽(yáng)能量功率的比值。即：
η=
其中Pin=1000W／m2=100mW／cm2。
2．3．5太陽(yáng)能電池組件的技術(shù)要求和檢驗(yàn)測(cè)試
1．太陽(yáng)能電池組件的技術(shù)要求
合格的太陽(yáng)能電池組件應(yīng)該達(dá)到一定的技術(shù)要求，相關(guān)部門(mén)也制定了電池組件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。下面是層壓封裝型硅太陽(yáng)能電池組件的一些基本技術(shù)要求。
(1)光伏組件在規(guī)定工作環(huán)境下，使用壽命應(yīng)大于20年。
(2)組件功率衰降在20年壽命期內(nèi)不得低于原功率的80％。
(3)組件的電池上表面顏色應(yīng)均勻一致，無(wú)機(jī)械損傷，焊點(diǎn)及互連條表面無(wú)氧化斑。
(4)組件的每片電池與互連條應(yīng)排列整齊，組件的框架應(yīng)整潔無(wú)腐蝕斑點(diǎn)。
(5)組件的封裝層中不允許氣泡或脫層在某一片電池與組件邊緣形成一個(gè)通路，氣泡或脫層的幾何尺寸和個(gè)數(shù)應(yīng)符合相應(yīng)的產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范規(guī)定。
(6)組件的功率面積比大于65W／m2，功率質(zhì)量比功于4．5W／kg，填充因子FF大于0．65。
(7)組件在正常條件下的絕緣電阻不得低于200MΩ。
(8)組件EVA的交聯(lián)度應(yīng)大于65％，EVA與玻璃的剝離強(qiáng)度大于30N／cm，EVA與組件背板材料的剝離強(qiáng)度大于15N／cm。
(9)每塊組件都要有包括如下內(nèi)容的標(biāo)簽。
①產(chǎn)品名稱(chēng)與型號(hào)。
②主要性能參數(shù)：包括短路電流Isc，開(kāi)路電壓Uoc，峰值工作電流Im，峰值工作電壓Vm，峰值功率Pm以及I-V曲線圖、組件重量、測(cè)試條件、使用注意事項(xiàng)等。
③制造廠名、生產(chǎn)日期及品牌商標(biāo)等。
2．太陽(yáng)能電池組件的檢驗(yàn)測(cè)試
太陽(yáng)能電池組件的各項(xiàng)性能測(cè)試，一般都是按照GB／T 9535—1998《地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型》和GB／T14008—1992《海上用太陽(yáng)電池組件總規(guī)范》中的要求和方法進(jìn)行。下面是電池組件的一些基本性能指標(biāo)與檢測(cè)方法。
(1)電性能測(cè)試。
在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(AMl．5，光強(qiáng)輻照度lkW／m2，環(huán)境溫度25℃)下對(duì)太陽(yáng)能電池組件的開(kāi)路電壓、短路電流、峰值輸出功率、峰值電壓、峰值電流及伏安特性曲線等進(jìn)行測(cè)量。
(2)電絕緣性能測(cè)試。
以1kV的直流電壓通過(guò)組件邊框與組件引出線，測(cè)量絕緣電阻，絕緣電阻要求大于2000MΩ，以確保在應(yīng)用過(guò)程中組件邊框無(wú)漏電現(xiàn)象發(fā)生。
(3)熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)。
將組件放置于有自動(dòng)溫度控制、內(nèi)部空氣循環(huán)的氣候室內(nèi)，使組件在-40～85℃之間循環(huán)規(guī)定次數(shù)，并在極端溫度下保持規(guī)定時(shí)問(wèn)，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件由于溫度重復(fù)變化引起的熱應(yīng)變能力。
(4)濕熱-濕冷實(shí)驗(yàn)。
將組件放置于有自動(dòng)溫度控制、內(nèi)部空氣循環(huán)的氣候室內(nèi)，使組件在一定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)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件承受高溫高濕和低溫低濕的能力。
(5)機(jī)械載荷實(shí)驗(yàn)。
在組件表面逐漸加載，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件承受風(fēng)雪、冰雹等靜態(tài)載荷的能力。
(6)冰雹實(shí)驗(yàn)。
以鋼球代替冰雹從不同角度以一定動(dòng)量撞擊組件，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。
(7)老化實(shí)驗(yàn)。
老化實(shí)驗(yàn)用于檢測(cè)太陽(yáng)能電池組件暴露在高濕和高紫外線輻照?qǐng)龅貢r(shí)具有有效抗衰減能力。將組件樣品放在65℃、光譜約6．5的紫外太陽(yáng)下輻照，最后檢測(cè)光電特性，看其下降損失。值得一提的是，在曝曬老化實(shí)驗(yàn)中，電性能下降是不規(guī)則的。
2．4太陽(yáng)能電池方陣
太陽(yáng)能電池方陣也稱(chēng)光伏陣列(Solar Array或PV Array)。
2．4．1 太陽(yáng)能電池方陣的組成
太陽(yáng)能電池方陣是為滿足高電壓、大功率的發(fā)電要求，由若干個(gè)太陽(yáng)能電池組件通過(guò)串并聯(lián)連接，并通過(guò)一定的機(jī)械方式固定組合在一起的。除太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)組合外，太陽(yáng)能電池方陣還需要防反充(防逆流)二極管、旁路二極管、電纜等對(duì)電池組件進(jìn)行電氣連接，還需要配備專(zhuān)用的、帶避雷器的直流接線箱。有時(shí)為了防止鳥(niǎo)糞等沾污太陽(yáng)能電池方陣表面而產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”，還要在方陣頂端安裝驅(qū)鳥(niǎo)器。另外電池組件方陣要固定在支架上，支架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，整個(gè)支架要牢固的安裝在支架基礎(chǔ)上。
1．太陽(yáng)能電池組件的熱斑效應(yīng)
當(dāng)太陽(yáng)能電池組件或某二部分被鳥(niǎo)糞、樹(shù)葉、陰影覆蓋的時(shí)候，被覆蓋部分不僅不能發(fā)電，還會(huì)被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)能電池組件的能量，引起局部發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能?chē)?yán)重地破壞太陽(yáng)能電池，嚴(yán)重的可能會(huì)使焊點(diǎn)熔化、封裝材料破壞，甚至?xí)拐麄€(gè)組件失效。產(chǎn)生熱斑效應(yīng)的原因除了以上情況外，還有個(gè)別質(zhì)量不好的電池片混入電池組件，電極焊片虛焊、電池片隱裂或破損、電池片性能變壞等因素，需要引起注意。
2．太陽(yáng)能電池組件的串、并聯(lián)組合
太陽(yáng)能電池方陣的連接有串聯(lián)、并聯(lián)和串、并聯(lián)混合幾種方式。當(dāng)每個(gè)單體的電池組件性能一致時(shí)，多個(gè)電池組件的串聯(lián)連接，可在不改變輸出電流的情況下，使方陣輸出電壓成比例的增加；而組件并聯(lián)連接時(shí)，則可在不改變輸出電壓的情況下，使方陣的輸出電
流成比例的增加；串、并聯(lián)混合連接時(shí)，即可增加方陣的輸出電壓，又可增加方陣的輸出
電流。但是，組成方陣的所有電池組件性能參數(shù)不可能完全一致，所有的連接電纜、插頭
插座接觸電阻也不相同，于是會(huì)造成各串聯(lián)電池組件的工作電流受限于其中電流最小朐組
件；而各并聯(lián)電池組件的輸出電壓又會(huì)被其中電壓最低的電池組件鉗制。因此方陣組合會(huì)
產(chǎn)生組合連接損失，使方陣的總效率總是低于所有單個(gè)組件的效率之和。組合連接損失的
大小取決于電池組件性能參數(shù)的離散性，因此除了在電池組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程中，盡量提
高電池組件性能參數(shù)的一致性外，還可以對(duì)電池組件進(jìn)行測(cè)試、篩選、組合，即把特性相
近的電池組件組合在一起。例如，串聯(lián)組合的各組件工作電流要盡量相近，每串與每串的
總工作電壓也要考慮搭配得盡量相近，最大幅度地減少組合連接損失。因此，方陣組合連
接要遵循下列幾條原則：
①串聯(lián)時(shí)需要工作電流相同的組件，并為每個(gè)組件并接旁路二極管；
②并聯(lián)時(shí)需要工作電壓相同的組件，并在每一條并聯(lián)線路中串聯(lián)防反充二極管；
③盡量考慮組件連接線路最短，并用較粗的導(dǎo)線；
④?chē)?yán)格防止個(gè)別性能變壞的電池組件混入電池方陣。
3．防反充(防逆流)和旁路二極管
在太陽(yáng)能電池方陣中，二極管是很重要的器件，常用的二極管基本都是硅整流二極管(部分二極管的性能參數(shù)可參看表2—2)，在選用時(shí)要注意規(guī)格參數(shù)留有余量，防止擊穿損壞。一般反向峰值擊穿電壓和最大工作電流都要取最大運(yùn)行工作電壓和工作電流的2倍以上。二極管在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要分為兩類(lèi)。
(1)防反充(防逆流)二極管。
防反充二極管的作用之一是防止太陽(yáng)能電池組件或方陣在不發(fā)電時(shí)，蓄電池的電流反過(guò)來(lái)向組件或方陣倒送，不僅消耗能量，而且會(huì)使組件或方陣發(fā)熱甚至損壞；作用之二是在電池方陣中，防止方陣各支路之問(wèn)的電流倒送。這是因?yàn)榇?lián)各支路的輸出電壓不可能絕對(duì)相等，各支路電壓總有高低之差，或者某一支路因?yàn)楣收?、陰影遮蔽等使該支路的輸出電壓降低，高電壓支路的電流就?huì)流向低電壓支路，甚至?xí)狗疥嚳傮w輸出電壓的降低。在各支路中串聯(lián)接入防反充二極管就避免了這一現(xiàn)象的發(fā)生。
在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有些光伏控制器的電路上已經(jīng)接入了防反充二極管，即控制器帶有防反充功能時(shí)，組件輸出就不需要再接二極管了。
防反充二極管存在有正向?qū)▔航担?lián)在電路中會(huì)有一定的功率消耗，一般使用的硅整流二極管管壓降為0．7V左右，大功率管可達(dá)1～2V。肖特基二極管雖然管壓降較低，為0．2～0．3v，但其耐壓和功率都較小，適合小功率場(chǎng)合應(yīng)用。
(2)旁路二極管。
當(dāng)有較多的太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)組成電池方陣或電池方陣的一個(gè)支路時(shí)，需要在每塊電池板的正負(fù)極輸出端反向并聯(lián)1個(gè)(或2～3個(gè))二極管，這個(gè)并聯(lián)在組件兩端的二極管就叫旁路二極管。
旁路二極管的作用是防止方陣串中的某個(gè)組件或組件中的某一部分被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時(shí)，在該組件旁路二極管兩端會(huì)形成正向偏壓使二極管導(dǎo)通，組件串工作電流繞過(guò)故障組件，經(jīng)二極管旁路流過(guò)，不影響其他正常組件的發(fā)電，同時(shí)也保護(hù)被旁路組件避免受到較高的正向偏壓或由于“熱斑效應(yīng)”發(fā)熱而損壞。
旁路二極管一般都直接安裝在組件接線盒內(nèi)，根據(jù)組件功率大小和電池片串的多少，安裝1～3個(gè)二極管，如圖2．22所示。其中圖(a)采用一個(gè)旁路二極管，當(dāng)該組件被遮擋或有故障時(shí)，組件將被全部旁路；圖(b)和圖(c)分別采用2個(gè)和3個(gè)二極管將電池組件分段旁路，則當(dāng)該組件的某一部分有故障時(shí)，可以做到只旁路組件的一半或1／3，其余部分仍然可以繼續(xù)參加工作。
旁路二極管也不是任何場(chǎng)合都需要的，當(dāng)組件單獨(dú)使用或并聯(lián)使用時(shí)，是不需要接二極管的。對(duì)于組件串聯(lián)數(shù)量不多且工作環(huán)境較好的場(chǎng)合，也可以考慮不用旁路二極管：
4．太陽(yáng)能電池方陣的電路
太陽(yáng)能電池方陣的基本電路由太陽(yáng)能電池組件串、旁路二極管、防反充二極管和帶避雷器的直流接線箱等構(gòu)成，常見(jiàn)電路形式有并聯(lián)方陣電路、串聯(lián)方陣電路和串、并聯(lián)混合方陣電路，如圖2．23所示。
2．4．2太陽(yáng)能電池方陣組合的計(jì)算
太陽(yáng)能電池方陣是根據(jù)負(fù)載需要將若干個(gè)組件通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行組合連接，得到規(guī)定的輸出電流和電壓，為負(fù)載提供電力的。方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數(shù)量有關(guān)，串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓，并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流。
一般獨(dú)立光伏系統(tǒng)電壓往往被設(shè)計(jì)成與蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓相對(duì)應(yīng)或者是它的整數(shù)倍，而且與用電器的電壓等級(jí)一致，如220V、110V、48V、36V、24V、12V等。交流光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，方陣的電壓等級(jí)往往為110V或220V。對(duì)屯壓等級(jí)更高的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則采用多個(gè)方陣進(jìn)行串并聯(lián)，組合成與電網(wǎng)等級(jí)相同的電壓等級(jí)，如組合成600V、10kV等，再通過(guò)逆變器后與電網(wǎng)連接。
方陣所需要串聯(lián)的組件數(shù)量主要鈾系統(tǒng)工作電壓或逆變器的額定電壓來(lái)確定，同時(shí)要考慮蓄電池的浮充電壓、線路損耗以及溫度變化等因素。一般帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)方陣的輸出電壓為蓄電池組標(biāo)稱(chēng)電壓的1．43倍，對(duì)千不帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)，在計(jì)算方陣的輸出電壓時(shí)一般將其額定電壓提高10％，再選定組件的串聯(lián)數(shù)。
例如，一個(gè)組件的最大輸出功率為108W，最大工作電壓為36．2V，設(shè)選用逆變器為交流三相，額定電壓380V，逆變器采取三相橋式接法，則直流輸出電壓Up=Uab／0．817=380／0．817≈465V。再來(lái)考慮電壓富余量，太陽(yáng)能電池方陣的輸出電壓應(yīng)增大到1．1×465=512V，則計(jì)算出組件的串聯(lián)數(shù)為512V／32V≈14塊。
下面再?gòu)南到y(tǒng)輸出功率來(lái)計(jì)算太陽(yáng)能_電池組件的總數(shù)?，F(xiàn)假設(shè)負(fù)載要求功率是30kW，則組件總數(shù)為30000W／108W≈277塊，從而計(jì)算出模塊并聯(lián)數(shù)為277／14≈19．8，可選取并聯(lián)數(shù)為20塊。結(jié)論：該系統(tǒng)應(yīng)選擇上述功率的組件14串聯(lián)20并，組件總數(shù)為14×20=280塊，系統(tǒng)輸出最大功率為280×108W≈30．2kW。
池板或光伏組件。太陽(yáng)能電池組件是把多個(gè)單體的太陽(yáng)能電池片根據(jù)需要串并聯(lián)起來(lái)，并通
過(guò)專(zhuān)用材料和專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)工藝進(jìn)行封裝后的產(chǎn)品。為什么單體的太陽(yáng)能電池不能直接用于光伏
發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用昵?這是因?yàn)椋?br /> ①單體太陽(yáng)能電池機(jī)械強(qiáng)度差，厚度只有200μm左右，薄而易碎；
②太陽(yáng)能電池易腐蝕，若直接暴露在大氣中，電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)受到潮濕、灰塵、酸堿
物質(zhì)、冰雹、風(fēng)沙以及空氣中含氧量等的影響而下降，電池的電極也會(huì)氧化、銹蝕脫落甚至
會(huì)導(dǎo)致電池失效；
⑧單體太陽(yáng)能電池的輸出電壓、電流和功率都很小，工作電壓只有0．48~0．5V，由于受硅片材料尺寸限制，單體電池片輸出功率最大也只有3～4w，遠(yuǎn)不能滿足光伏發(fā)電實(shí)際應(yīng)用的要求。
目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用的太陽(yáng)能電池組件主要以晶體硅材料為主(包括單晶硅和
多晶硅)，因此本章將主要介紹晶體硅太陽(yáng)能電池組件的原理構(gòu)造和生產(chǎn)制造過(guò)程，以及太陽(yáng)能電池方陣的組合、配置和連接等內(nèi)容。
2.1 太陽(yáng)能電池組件的基本要求與分類(lèi)
2．1．1 太陽(yáng)能電池組件的基本要求
太陽(yáng)能電池組件要滿足以下要求：
①能夠提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使太陽(yáng)能電池組件能經(jīng)受運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中發(fā)生的
沖擊、震動(dòng)等產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠經(jīng)受住冰雹的沖擊力；
②具有良好的密封性，能夠防風(fēng)、防水、隔絕大氣條件下對(duì)太陽(yáng)能電池片的腐蝕；
③具有良好的電絕緣性能；
④抗紫外線輻射能力強(qiáng)；
⑤工作電壓和輸出功率按不同的要求設(shè)計(jì)，可以提供多種接線方式，滿足不同的電壓、
電流和功率輸出要求；
⑥因太陽(yáng)能電池片串、并聯(lián)組合引起的效率損失??；
⑦太陽(yáng)能電池片間連接可靠；
⑧工作壽命長(zhǎng)，要求太陽(yáng)能電池組件在自然條件下能夠20年以上；
⑨在滿足上述條件下，封裝成本盡可能低。
2．1．2太陽(yáng)能電池組件的分類(lèi)
太陽(yáng)能電池組件的種類(lèi)較多，根據(jù)太陽(yáng)能電池片的類(lèi)型不同可分為晶體硅(單、多晶硅)太陽(yáng)能電池組件、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件及砷化鎵電池組件等；按照封裝材料和工藝的不同可分為環(huán)氧樹(shù)脂封裝電池板和層壓封裝電池組件；按照用途的不同可分為普通型太陽(yáng)能電池組件和建材型太陽(yáng)能電池組件。其中建材型太陽(yáng)能電池組件又分為單面玻璃透光型電池組件、雙面夾膠玻璃電池組件和雙面中空玻璃電池組件。由于用晶體硅太陽(yáng)能電池片制作的電池組件應(yīng)用占到市場(chǎng)份額的85％以上，在此就主要介紹用品體硅太陽(yáng)能電池片制作的各種電池組件。
2.2晶體硅太陽(yáng)能電池組件的構(gòu)成與工作原理
2．2．1 普通型太陽(yáng)能電池組件
常見(jiàn)的普通型太陽(yáng)能電池組件有環(huán)氧樹(shù)脂膠封板、透明PET層壓板和鋼化玻璃層壓組件，其中，環(huán)氧樹(shù)脂膠封板、透明PET層壓板組件一般都是功率小于1W的小組件，主要用太陽(yáng)能草皮燈、道釘燈、各種太陽(yáng)能玩具等小功率產(chǎn)品，而鋼化玻璃層壓組件的功率則可以達(dá)到1~280W，是目前太陽(yáng)能光伏電池組件應(yīng)用的主流產(chǎn)品。下面就對(duì)這幾種電池組件的構(gòu)成和工作原理分別進(jìn)行介紹。
1.環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件
環(huán)氧樹(shù)脂膠封板主要由電池片、印制電路板及環(huán)氧樹(shù)脂膠等組成，具體尺寸和形狀根據(jù)產(chǎn)品的需要確定。由于環(huán)氧樹(shù)脂膠封板的功率很小，因此使用的電池片是將完整的電池片切割成條狀后使用。條狀電池片的長(zhǎng)度和寬度，即電池片的面積決定了組件的輸出電流大小，而串聯(lián)的條數(shù)決定了組件的輸出電壓的大小。一般為1.2v蓄電池充電的組件串聯(lián)4條，為2.4v蓄電池充電的組件串聯(lián)7～8條，為3.6v蓄電池充電的組件串聯(lián)11條。環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件的膠封面朝外接受陽(yáng)光照射，陽(yáng)光透過(guò)膠封面照射到電池片上，發(fā)出的電通過(guò)正負(fù)極引線引到電路板背面后，再通過(guò)引線接入相應(yīng)電路或蓄電池中。
環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件的制作過(guò)程基本都是手工操作。電池片是根據(jù)需要尺寸用激光劃片機(jī)預(yù)先劃好的，制作步驟是：
(1)將劃好的條狀電池片用互連條一正一負(fù)串聯(lián)焊接起來(lái)，并用黑色雙面膠固定在印制電路板上；
(2)將正負(fù)極引線穿過(guò)印制電路板上的引線孔與電路板背面的電路銅箔焊接，然后一一排列放在水平支架上等待灌膠；
(3)將雙組分環(huán)氧樹(shù)脂膠按2比1的比例混合調(diào)均勻(注意一次不要混合太多，否則一次用不完，十幾分鐘就會(huì)變稠而無(wú)法使用)，給每一片組件表面倒上適量的膠水(平均0.15g／cm2左右)，使其自然攤開(kāi)，組件表面膠水要均勻飽滿，膠水太薄的地方還要補(bǔ)一點(diǎn)；
(4)將灌好膠水的組件放入真空干燥箱內(nèi)抽氣1min，然后在70℃溫度下烘干30min或在室內(nèi)無(wú)塵環(huán)境下自然晾干24h；
(5)鏟除組件周?chē)嘤嗟哪z粒，用薄膜纏繞，防止互相摩擦破壞表面光潔和透明，打包裝箱就是產(chǎn)成品了。
環(huán)氧樹(shù)脂作為黏合劑應(yīng)用較為廣泛，產(chǎn)品形式有單組分、雙組分或粉末狀樹(shù)脂幾種。太陽(yáng)能電池組件使用的環(huán)氧樹(shù)脂黏合劑通常是雙組分液體，使用時(shí)現(xiàn)配現(xiàn)用。環(huán)氧樹(shù)脂的黏結(jié)度較高、工藝簡(jiǎn)單、材料成本低廉，但耐老化性能較差，容易老化而變黃。因此，對(duì)于使用環(huán)氧樹(shù)脂封裝的太陽(yáng)能電池組件，改善其耐老化性能是十分重要的。此外，作為太陽(yáng)能電池封裝材料，要求具有較高的耐濕性和氣密性。環(huán)氧樹(shù)脂是高分子材料，其分子間距為50～200nm，大大超過(guò)水分子的體積。而水的滲透可降低太陽(yáng)能電池的使用壽命。其次，用環(huán)氧樹(shù)脂封裝太陽(yáng)能電池組件時(shí)，由于不同材抖的膨脹系數(shù)不同，在生產(chǎn)過(guò)程中如材料配置及工藝不當(dāng)將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能造成組件強(qiáng)度降低、龜裂、封裝開(kāi)裂、空洞、剝離等各種缺陷而嚴(yán)重影響光伏組件質(zhì)量。由于環(huán)氧樹(shù)脂膠封板組件使用壽命只有2～3年，目前只有一些小型組件仍使用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，較大組件已經(jīng)不再使用這種工藝了。
2. 太陽(yáng)能PET層壓板
2．透明PET層壓板組件
透明PET層壓板組件的外形如圖2．3所示。主要由電池片、透明PET膠膜及印制電路板或塑料基板等組成，具體尺寸和形狀也是根據(jù)產(chǎn)品的需要確定。透明PET’層壓板一般也是在小功率電路上應(yīng)用，功率一般不足1W，圖2—3所示的組件就是在太陽(yáng)能風(fēng)扇帽上的應(yīng)用。透明PET層壓板結(jié)構(gòu)如圖2．4所示。從圖中可以看出，它的結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝組件大同小異，只是將環(huán)氧樹(shù)脂膠改成了透明的PET’膠膜。PET是一種復(fù)合材料，
具有很強(qiáng)的耐腐蝕、抗老化能力以及良好的透光率和電絕緣性能。一面是光面，另一面復(fù)合著．EVA膠膜，常溫下EVA看起來(lái)像一層很薄的透明塑料紙，實(shí)際上EVA是一種特殊的膠膜，具有很高的透光性，在高溫下融化，起黏結(jié)作用，把PET膠膜、太陽(yáng)能電池片與印制電路板或其他背板材料黏合在了一起。形成一個(gè)類(lèi)似于三明治的結(jié)構(gòu)，既透光又具有良好的密封性，保護(hù)太陽(yáng)能電池片不受各種腐蝕。這種封裝形式與鋼化玻璃封裝形式一樣，需要在生產(chǎn)電池組件專(zhuān)用的層壓機(jī)里進(jìn)行層壓固化。其步驟為抽真空、加熱、層壓、固化等。由于封裝工藝的不同，采用透明PET封裝的電池組件要比環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝的組件制作過(guò)程簡(jiǎn)單一些，工作壽命也稍長(zhǎng)一些。采用PET膠膜封裝工藝具有環(huán)保、耐紫外線和不發(fā)黃的優(yōu)點(diǎn)，可取代環(huán)氧樹(shù)脂封裝工藝。
太陽(yáng)能PET層壓板是太陽(yáng)能電池板中的一種，只是封裝方式不同。通過(guò)激光機(jī)把太陽(yáng)能電池片切割成小片，根據(jù)客人需求的電壓與電流進(jìn)行排列，然后把單層透明PET、EVA、太陽(yáng)能電池片、EVA、PCB底板按順序放到太陽(yáng)能真空層壓機(jī)進(jìn)行抽真空層壓，經(jīng)過(guò)二十多分鐘左右拿出來(lái)，在表面貼一層柔軟透明的薄膜保護(hù)表面，一塊太陽(yáng)能PET層壓板就出來(lái)了。
用途
用于太陽(yáng)能草坪燈,太陽(yáng)能墻壁燈,太陽(yáng)能工藝品,太陽(yáng)能玩具,太陽(yáng)能收音機(jī),太陽(yáng)能手電筒,太陽(yáng)能手機(jī)充電器,太陽(yáng)能小水泵,太陽(yáng)能家用/辦公用電源及便攜式移動(dòng)電源系統(tǒng)等產(chǎn)品。
3．鋼化玻璃層壓組件
鋼化玻璃層壓組件也叫平板式電池組件，如圖2．5所示。是目前見(jiàn)得最多、應(yīng)用最普遍的太陽(yáng)能電池組件。鋼化玻璃層壓組件主要由面板玻璃、硅電池片、兩層EVA膠膜、TPT背板膜及鋁合金框和接線盒等組成，其結(jié)構(gòu)如圖2—6所示。面板玻璃覆蓋在太陽(yáng)能電池組件的正面，構(gòu)成組件的最外層，它既要透光率高，又要堅(jiān)固耐用，起到長(zhǎng)期保護(hù)電池片的作用。兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板膜過(guò)熔融和凝固的工藝過(guò)程，將玻璃與電池片及背板膜凝接成一體。TPT背板膜具有良好的耐氣候性能，并能與EVA膠膜牢固結(jié)合。鑲嵌在電池組件四周的鋁合金邊框既對(duì)組件起保護(hù)作用，又方便組件的安裝固定及電池組件方陣間的組合連接。接線盒用黏結(jié)硅膠固定在背板上，作為電池組件引出線與外引線之間的連接部件。
2．2．2建材型太陽(yáng)能電池組件
建材型太陽(yáng)能電池組件分為單玻璃透光型電池組件、夾膠玻璃電池組件和中空玻璃電池組件等幾種。它們的共同特點(diǎn)是可作為建筑材料直接使用，如窗戶、玻璃幕墻和屋頂材料等，既可以采光，又可以發(fā)電。設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)調(diào)整組件上電池片與電池片之間的間隙，就可以確定室內(nèi)需要的采光量。
1．單面玻璃透光型電池組件
單面玻璃透光型電池組件也叫玻膠透光型電池組件，外形如圖2—7所示。這種組件主要用于建筑物窗戶的采光玻璃，可單面或與普通鋼化玻璃組合成中空玻璃使用，這種電池組件與普通電池組件的結(jié)構(gòu)及制造過(guò)程相同，受光面也是用低鐵超白鋼化玻璃，但可以根據(jù)需要選擇絨面或光面玻璃，玻璃厚度為3．2mm。背面采用透明PET復(fù)合膠膜，PE'I’復(fù)合膠膜除了有透明的外，還有紅色、綠色、藍(lán)色等彩色透明膠膜，可以使組件與建筑物顏色搭配協(xié)調(diào)。單面玻璃透光型電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．8所示。
2．夾膠玻璃電池組件
夾膠玻璃電池組件的電池片夾在兩層玻璃之間，組件的受光面采用低鐵超白鋼化玻璃，背面采用普通鋼化玻璃。其用作窗戶玻璃時(shí)玻璃厚度可選擇3．2mm×3．2mm；用作玻璃幕墻時(shí)根據(jù)單塊玻璃尺寸大小，玻璃組合厚度可選擇3．2mm×5mm、4mm×5mm、5mm×5mm等，用作玻璃屋頂時(shí)也要根據(jù)單塊玻璃尺寸大小選擇玻璃組合厚度為5mm×5mm、5mm×8mm、8mm×8mm等。夾膠玻璃電池組件在光伏屋頂和光伏幕墻的應(yīng)用分別如圖2．9和圖2—10所示。夾膠玻璃電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．11所示。
3．中空玻璃電池組件
中空玻璃電池組件除了有采光和發(fā)電的功能外，還具有隔音、隔熱、保溫的功能，常
用于作為各種光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的玻璃幕墻電池組件，其外形如圖2—12所示。中空玻璃電池組件是在單玻璃透光型電池組件和夾膠玻璃電池組件形式的基礎(chǔ)上，再與一片玻璃組合而構(gòu)成的。在組件與玻璃間用內(nèi)部裝有干燥劑的空心鋁隔條隔離，并用丁基膠、結(jié)構(gòu)膠等進(jìn)行密封處理，把接線盒及正負(fù)極引線等也都用密封膠密封在前后玻璃的邊緣夾層中，與組件形成一體，使組件安裝和組件間線路連接都非常方便。中空玻璃組件同目前廣泛使用的普通中空玻璃一樣，同樣能夠達(dá)到建筑安全玻璃要求，中空玻璃電池組件的結(jié)構(gòu)如圖2．13所示。
另外日本、歐洲等一些國(guó)家和地區(qū)，開(kāi)始嘗試用中空玻璃組件的封裝形式開(kāi)發(fā)可以回收電池片的電池組件。他們將中空玻璃兩片玻璃之間的中空部分充入惰性氣體或抽成真空狀態(tài)。連接好的電池片放置于中空玻璃之間，電池片背面緊貼中空玻璃背玻璃的內(nèi)表面，用可以拆卸的硅膠固定。這種封裝方式?jīng)]有使用EVA膠膜，也沒(méi)有層壓的工藝過(guò)程，有利于電池片的直接回收。但這種結(jié)構(gòu)使電池片的受光面與面板玻璃之間有一定間隔，存在一個(gè)氣體層，由于這個(gè)氣體層與玻璃的折射率差別比較大，陽(yáng)光入射到電池片表面經(jīng)過(guò)這一氣體層時(shí)反射較多，因此面板玻璃的內(nèi)表面要作減反射處理。
2。3太陽(yáng)能電池組件的制造
2．3．1 電池組件的主要原材料及部件
為便于大家對(duì)太陽(yáng)能電池組件有更多的了解，下面就將制造該組件所需的主要原材料及部件的性能參數(shù)等分別進(jìn)行介紹。
電池組件采用的面板玻璃是低鐵超白絨面鋼化玻璃。一般厚度為3．2mm和4mm，建材型太陽(yáng)能電池組件有時(shí)要用到5~10mm厚度的鋼化玻璃，但無(wú)論厚薄都要求透光率在90％以上。
低鐵超白就是說(shuō)這種玻璃的含鐵量比普通玻璃要低，從而增加了玻璃的透光率。l司時(shí)從玻璃邊緣看，這種玻璃也比普通玻璃白，普通玻璃從邊緣看是偏綠色的。
絨面的意思就是說(shuō)這種玻璃為了減少陽(yáng)光的反射，在其表面通過(guò)物理和化學(xué)方法進(jìn)行減反射處理，使玻璃表面成了絨毛狀，從而增加了光線的入射量。有些廠家還在玻璃表面涂布一層含納米材料的薄膜，不僅可以增加透光減少光線反射，而且還有自潔功能，可以減少雨水、灰塵等對(duì)電池板表面的污染，保持清潔、減少光衰。
鋼化處理是為了增加玻璃的強(qiáng)度，抵御風(fēng)沙冰雹的沖擊，起到長(zhǎng)期保護(hù)太陽(yáng)能電池的作用。對(duì)面板玻璃進(jìn)行鋼化處理后，玻璃的強(qiáng)度可比普通玻璃提高3～4倍。
除了玻璃以外，還可以用透明有機(jī)玻璃及PC板(聚碳酸酯)等作組件面板。這些材料透光性好、材質(zhì)輕、可加工各種形狀，但卻不耐老化、耐溫性差、表面易劃傷，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制，171前使用得較少。
EVA膠膜是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物，是一種熱固性的膜狀熱熔膠，是目前太陽(yáng)能電池組件封裝中普遍使用的黏結(jié)材料。太陽(yáng)能電池組件中要加入兩層EVA膠膜，兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板膜之間，將玻璃、電池片和TPT黏合在一起。它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并對(duì)太陽(yáng)能電池組件功率輸出有增益作用。EVA膠膜具有透明度高、柔性好，熱熔黏結(jié)性、熔融流動(dòng)性好、常溫下不黏結(jié)，易切割、價(jià)格較廉等優(yōu)點(diǎn)。EVA膠膜在電池組件中不僅是起黏結(jié)密封作用，而且對(duì)太陽(yáng)能電池的質(zhì)量與壽命起著至關(guān)重要的作用。因此用于太陽(yáng)能電池組件封裝的EVA膠膜必須滿足以下主要性能指標(biāo)。
① 固化條件：快速固化型膠膜，加熱至135~140~C，恒溫15～20min；常規(guī)型膠膜，加熱至145~C，恒溫30min。
②透光率：大于90％。
③交聯(lián)度：快速固化型膠膜大于70％，常規(guī)型膠膜大于75％。
④剝離強(qiáng)度：NN／NN~30N／cm，TPT／膠膜大于20N／cm。
⑤耐溫性：高溫85~C，低溫一40℃，不熱脹冷縮，尺寸穩(wěn)定性較好。
⑥耐紫外光老化性能：長(zhǎng)時(shí)間的紫外線照射不龜裂、不老化。
為了EVA膠膜在太陽(yáng)能電池中充分發(fā)揮應(yīng)有的作用，在使用過(guò)程中，要注意防潮防塵，避免與帶色物體接觸；不要將脫去外包裝的整卷膠膜暴露在空氣中；分切成片的膠膜如不能當(dāng)天用完，應(yīng)遮蓋緊密。EVA膠膜若吸潮，會(huì)影響膠膜和玻璃的粘接力；若吸塵，會(huì)影響透光率；若和帶色、不潔的物體接觸，由于EVA膠膜的吸附能力強(qiáng)，容易被污染。
3．背板材料
太陽(yáng)能電池組件的背板材料根據(jù)太陽(yáng)能電池組件使用要求的不同，可以有多種選擇。一般有鋼化玻璃、有機(jī)玻璃、鋁合金、TPT復(fù)合膠膜等幾種。用鋼化玻璃背板主要是制作雙面透光建材型的太陽(yáng)能電池組件，用于光伏幕墻、光伏屋頂?shù)?，價(jià)格較高，組件重量也大。除此以外目前使用最廣的就是TPT復(fù)合膜。通常見(jiàn)到的太陽(yáng)能電池組件背面的白色覆蓋物大多就是這種復(fù)合膜。TPT是“Tedlar薄膜一聚酯(polyster)一Tedlar薄膜”復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱(chēng)。TPT復(fù)合膜集合了俗稱(chēng)“塑料王”的氟塑料具有的耐老化、耐腐蝕、防潮抗?jié)裥院玫膬?yōu)點(diǎn)，和聚酯薄膜優(yōu)異的機(jī)械性能、阻隔性能和低吸濕性，因此TPT膠膜具有不透氣、強(qiáng)度好、耐候性好、使用壽命長(zhǎng)、層壓溫度下不起任何變化、與黏結(jié)材料結(jié)合牢固等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)正適合封裝太陽(yáng)能電池組件，作為電池組件的背板材料有效地防止了各種介質(zhì)尤其是水、氧、腐蝕性氣體等對(duì)EVA和太陽(yáng)能電池片的侵蝕與影響。
常見(jiàn)復(fù)合材料除TPT以外，還有TAT(Tedlar薄膜與鋁膜的復(fù)合膜)和TIT(Tedlar薄膜與鐵膜的復(fù)合膜)等中間帶有金屬膜夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。這些復(fù)合膜還具有高強(qiáng)、阻燃、耐久、自潔等特性，白色的復(fù)合膜還可對(duì)陽(yáng)光起反射作用，能提高電池組件的轉(zhuǎn)換效率，且對(duì)紅外線也有較強(qiáng)的反射，可降低電池組件在強(qiáng)陽(yáng)光下的工作溫度。
目前，生產(chǎn)廠家還推出了由“Tedlar一聚酯一EVA”三層材料構(gòu)成的TPE復(fù)合膠膜，由于少用一層Tedlar，其性能不及TPT，但價(jià)格約為T(mén)PT的一半，與EVA黏合性能也較好，常用于一些小組件的封裝。
常用TPT、TPE復(fù)合膜的性能指標(biāo)如表2一l所示，供讀者參考。
太陽(yáng)能電池組件的邊框材料主要采用鋁合金，也有用不銹鋼和增強(qiáng)塑料的。電池組件安裝邊框一是為了保護(hù)層壓后的電池組件，二是為了方便組件的安裝。電池組件無(wú)論是單獨(dú)安裝還是組成電池方陣都要通過(guò)邊框與電池組件支架固定。一般都是在邊框適當(dāng)部位打孔，同時(shí)支架的對(duì)應(yīng)部位也打孔，然后通過(guò)螺栓固定連接。鋁合金邊框材料表面要進(jìn)行陽(yáng)極化處理，常用型材及角鋁外形如圖2一14所示。鋁合金邊框的框架四個(gè)角有兩種固定方法，一種方法是在框架四個(gè)角中插入齒狀角鋁，然后用專(zhuān)用撞角機(jī)撞擊固定；另一種方法是用不銹鋼螺栓對(duì)邊框四角進(jìn)行固定。圖2—15．圖2—16是常用鋁合金邊框型材的規(guī)格尺寸。
5．接線盒與連接線
太陽(yáng)能電池組件專(zhuān)用接線盒是電池組件內(nèi)部輸出線路與外部線路連接的部件，常用接線盒外形如圖2—17所示。從電池板內(nèi)引出的正負(fù)極匯流條(較寬的互連條)進(jìn)入接線盒內(nèi)，插接或用焊錫焊接到接線盒中的相應(yīng)位置，外引線也通過(guò)插接、焊接和螺釘壓接等方法與接線盒連接。接線盒內(nèi)還留有旁路二極管安裝的位置或直接安裝有旁路二極管。太陽(yáng)能接線盒中常用的旁路二極管性能參數(shù)列于表2-2。
有些接線盒還直接帶有輸出電纜引線和電纜連接器插頭，方便電池組件或方陣的快速連接。當(dāng)引線長(zhǎng)度不夠時(shí)，還可以使用帶連接器插頭的延長(zhǎng)電纜進(jìn)行連接。
互連條也叫涂錫銅帶、涂錫帶，寬一些的互連條也叫匯流條，實(shí)物如圖2—1 8所示。它是太陽(yáng)能電池組件中電池片與電池片連接的專(zhuān)甩引線。它以純銅銅帶為基礎(chǔ)，在銅帶表面均勻地涂鍍了一層焊錫。純銅銅帶是含銅量99．99％的無(wú)氧銅或紫銅，焊錫涂層成分分為含鉛焊錫和無(wú)鉛焊錫兩種，焊錫單面涂層厚度為0．01~0．05mm，熔點(diǎn)為160～230~C，涂層均勻，表面光亮、平整。互連條的規(guī)格根據(jù)其寬度和厚度的不同有20多種，寬度可從O．08~30mm，厚度可從0．04～0．8mm不等。
有機(jī)硅膠是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的密封膠材料，具有較好的耐老化、耐高低溫、耐紫外線性能，抗氧化、抗沖擊、防污防水、高絕緣。主要用于太陽(yáng)能電池組件邊框的密封，接線盒與電池組件的黏結(jié)密封，接線盒的澆注與灌封等。有機(jī)硅膠固化后將形成高強(qiáng)度的彈性橡膠體，在外力的作用下具有變形的能力，外力去除后又恢復(fù)原來(lái)的形狀。因此太陽(yáng)能電池組件采用有機(jī)硅膠密封，將兼具有密封、緩沖和防護(hù)的功能。
一般用于太陽(yáng)能電池組件的有機(jī)硅膠有兩種。
第一種是用于組件與鋁型材邊框及接線盒的粘接密封的中性單組分有機(jī)硅密封膠，它的主要性能特點(diǎn)是：
①室溫中性固化，深層固化速度快，使組件的表面清洗清潔工作可以在3小時(shí)后進(jìn)行；
②密封性好，對(duì)鋁材、玻璃、TPT、TPE背板材料、接線盒塑料等有良好的黏附性：
③膠體耐高溫、耐黃變，獨(dú)特的固化體系，與各類(lèi)EVA有良好的相容性：
④可提高組件抗機(jī)械震動(dòng)和外力沖擊的能力。
另一種是用于接線盒灌封的雙組分有機(jī)硅導(dǎo)熱膠。這種硅膠是以有機(jī)硅合成的新型導(dǎo)熱絕緣材料，其主要性能特點(diǎn)是：
①室溫固化，固化速度快，固化時(shí)不發(fā)熱、無(wú)腐蝕、收縮率?。?br /> ②可在很寬的溫度范圍(﹣60～200℃)內(nèi)保持橡膠彈性，電性能優(yōu)異，導(dǎo)熱性能好；
③防水防潮，耐化學(xué)介質(zhì)，耐黃變，耐氣候老化25年以上；
④與大部分塑料、橡膠、尼龍等材料黏附性良好。
8．晶體硅太陽(yáng)能電池片
(1)晶體硅太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)
晶體硅太陽(yáng)能電池片是太陽(yáng)能電池組件中的主要材料，外形如圖2．19所示。合格的晶體硅太陽(yáng)能電池片具有以下特點(diǎn)：
①具有穩(wěn)定高效的光電轉(zhuǎn)換效率，可靠性高；
②采用先進(jìn)的擴(kuò)散技術(shù)，保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性；
③運(yùn)用先進(jìn)的PECVD(等離子體化學(xué)氣相沉積法)成膜技術(shù)，在電池表面鍍上深藍(lán)色的氮化硅減反射膜，顏色均勻美觀；
④應(yīng)用高品質(zhì)的銀和銀鋁金屬漿料制作背場(chǎng)和柵線電極，確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性；
⑤高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動(dòng)焊接和激光切割。
(2)晶體硅太陽(yáng)能電池的外觀結(jié)構(gòu)
晶體硅太陽(yáng)能電池片分為單晶硅電池片和多晶硅電池片，規(guī)格尺寸主要是125mm×125mm、150mm×150mm和156mm×156mm等幾種，厚度一般在170～220gm。從圖中可以看到，電池片表面有一層藍(lán)色的減反射膜，還有銀白色的電極柵線。其中很多條細(xì)的柵線，是電池片表面電極向主柵線匯總的引線，兩條寬一點(diǎn)的銀白線就是主柵線，也叫電極線或上電極。電池片的背面也有兩條銀白色的主柵線，叫下電極或背電極。電池片與電池片之間的連接，就是用互連條焊到主柵線上實(shí)現(xiàn)的。一般正面的電極線是電池片的負(fù)極線，背面的電極線是電池片的正極線。硅太陽(yáng)能電池片無(wú)論面積大小(整片或切割成小片)，單片的正負(fù)極間輸出峰值電壓都是0．48V左右。而電池片的面積大小與輸出電流和發(fā)電功率成正比，面積越大，輸出電流和發(fā)電功率越大。
(3)單晶硅與多晶硅電池片的區(qū)別
由于單晶硅電池片和多晶硅電池片前期生產(chǎn)工藝的不同，使它們從外觀到電性能都有一些區(qū)別。從外觀上看：?jiǎn)尉Ч桦姵仄膫€(gè)角呈圓弧狀，表面沒(méi)有花紋；多晶硅電池片四個(gè)角為方角，表面有類(lèi)似冰花一樣的花紋。
對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，單晶硅電池和多晶硅電池是沒(méi)有太大區(qū)別的。單晶硅電池和多晶硅電池的壽命和穩(wěn)定性都很好。雖然單晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率比多晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率高1％左右，但是由于單晶硅太陽(yáng)能電池只能做成準(zhǔn)正方形(其4個(gè)角是圓弧)，當(dāng)組成太陽(yáng)能電池組件時(shí)就有一部分面積填不滿，而多晶硅太陽(yáng)能電池是正方形，不存在這個(gè)問(wèn)題，因此對(duì)子太陽(yáng)能電池組件的效率來(lái)講幾乎是一樣的。另外，由于兩種太陽(yáng)能電池材料的制造工藝不一樣，多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池少30％左右，所以多晶硅太陽(yáng)能電池占全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的份額越來(lái)越大，制造成本也將大大小于單晶硅電池，所以使用多晶硅太陽(yáng)能電池將更節(jié)能、更環(huán)保。
(4)硅太陽(yáng)能電池片的等效電路分析
晶體硅太陽(yáng)能電池的內(nèi)部等效電路,為便于理解，我們可以形象地把太陽(yáng)能電池的內(nèi)部看成是一個(gè)光電池和一個(gè)硅二極管的復(fù)合體，即在光電池的兩端并聯(lián)了一個(gè)處于正偏置下的二極管，同時(shí)電池內(nèi)部還有串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的存在。由于二極管的存在，在外電壓的作用下，會(huì)產(chǎn)生通過(guò)二極管pn結(jié)的漏電流id，這個(gè)電流與光生電流的方向相反，因此會(huì)抵消部分光生電流。串聯(lián)電阻主要是由半導(dǎo)體材料本身的體電阻、擴(kuò)散層橫向電阻、金屬電極與電池片體的接觸電阻及
金屬電極本身的電阻幾部分組成，其中擴(kuò)散層橫向電阻是串聯(lián)電阻的主要形式。正常電池片的串聯(lián)電阻一般小于1Ω。并聯(lián)電阻又稱(chēng)旁路電阻，主要是由于半導(dǎo)體晶體缺陷引起的邊緣漏電、電池表面污染等使一部分本來(lái)應(yīng)該通過(guò)負(fù)載的電流短路形成電流ir，相當(dāng)于有一個(gè)并聯(lián)電阻的作用，因此在電路中等效為并聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻的阻值一般為幾千歐。通過(guò)分析說(shuō)明，太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，就越接近于理想的太陽(yáng)能電池，該電池的性能就越好。
(5)硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)
硅太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)主要有：短路電流、開(kāi)路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功
率、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等。
①短路電流(Isc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池的正負(fù)極短路、使U=O時(shí)，此時(shí)的電流就是電池
片的短路電流，短路電流的單位是安培(A)，短路電流隨著光強(qiáng)的變化而變化。
②開(kāi)路電壓(Uoc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池的正負(fù)極不接負(fù)載、使，=0時(shí)，此時(shí)太陽(yáng)能電池
正負(fù)極間的電壓就是開(kāi)路電壓，開(kāi)路電壓的單位是伏特(V)。單片太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓不
隨電池片面積的增減而變化，一般為0．5～0．7V。
③峰值電流(Im)：峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。峰值電流是指太陽(yáng)能
電池片輸出最大功率時(shí)的工作電流，峰值電流的單位是安培(A)。
④峰值電壓(Um)：峰值電壓也叫最大工作電壓或最佳工作電壓。峰值電壓是指太陽(yáng)能
電池片輸出最大功率時(shí)的工作電壓，峰值電壓的單位是v。峰值電壓不隨電池片面積的增減
而變化，一般為0．45～0．5V，典型值為0．48V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大輸出功率或最佳輸出功率。峰值功率是指太
陽(yáng)能電池片正常工作或測(cè)試條件下的最大輸出功率，也就是峰值電流與峰值電壓的乘
積：Pm=Im×Um。峰值功率的單位是w(瓦)。太陽(yáng)能電池的峰值功率取決于太陽(yáng)輻照
度、太陽(yáng)光譜分布和電池片的工作溫度，因此太陽(yáng)能電池的測(cè)量要在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為歐洲委員會(huì)的101號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其條件是：輻照度1kW／m2、光譜AMl．5、測(cè)試
溫度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲線因子，是指太陽(yáng)能電池的最大輸出功率與開(kāi)路電 壓和短路電流乘積的比值。計(jì)算公式為 填充因子是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池輸出特
性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，它的值越高，表明太陽(yáng)能電池輸出特性越趨于矩形，電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高。
串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響，太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，填
充因子的系數(shù)越大。填充因子的系數(shù)一般在0．5～0．8之間，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。
⑦轉(zhuǎn)換效率(77)：轉(zhuǎn)換效率是指太陽(yáng)能電池受光照時(shí)的最大輸出功率與照射到電池上的．太陽(yáng)能量功率的比值。即：
η= ，其中Pin=1kW／m2=100mW／cm2。
2．3．2電池組件的板型設(shè)計(jì)
在生產(chǎn)電池組件之前，就要對(duì)電池組件的外型尺寸、輸出功率以及電池片的排列布局等進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)在業(yè)內(nèi)就叫太陽(yáng)能電池組件的板型設(shè)計(jì)。電池組件板型設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)對(duì)電池組件的外型尺寸、輸出功率、電池片排列布局等因素綜合考慮的過(guò)程。設(shè)計(jì)者既要了解電池片的性能參數(shù)，還要了解電池組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程和用戶的使用需求，做到電池組件尺寸合理，電池片排布緊湊美觀。
組件的板形設(shè)計(jì)一般從兩個(gè)方向入手。一是根據(jù)現(xiàn)有電池片的功率和尺寸確定組件的功率和尺寸大小；二是根據(jù)組件尺寸和功率要求選擇電池片的尺寸和功率。
電池組件不論功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等幾種串聯(lián)形式組成。常見(jiàn)的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×l2片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串聯(lián)形式的電池組件為例介紹電池組件的板型設(shè)計(jì)方法。
例如，要生產(chǎn)一塊20W的太陽(yáng)能電池組件，現(xiàn)在手頭有單片功率為2．2～2．3w的125mmx125mm單晶硅電池片，需要確定板型和組件尺寸。根據(jù)電池片情況，首先確定選用2．3w的電池片9片(組件功率為2．3w×9=20．7w，符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)時(shí)組件功率誤差在±5％以內(nèi)可視為合格)，并將其4等分切割成36小片，電池片排列可采用4片×9片或6片×6片的形式，如圖2—21所示。圖中電池片與電池片中的間隙根據(jù)板型大小取2～3mm；上邊距根據(jù)板型大小一般取35～50mm；下邊距根據(jù)板型大小一般取20～35mm：左右邊距根據(jù)板型大小一般取10～20mm。這些尺寸都確定以后，就確定了玻璃的長(zhǎng)寬尺寸。假如上述板型都按最小間隙和邊距尺寸選取，則4×9板型的玻璃尺寸長(zhǎng)為633．5mm，取整為635mm，寬為276mm；6×6板型的玻璃尺寸長(zhǎng)為440ram，寬為405mm。組件安裝邊框后，長(zhǎng)寬尺寸一般要比玻璃尺寸大4～5mm，因此一般所說(shuō)的組件外形尺寸都是指加上邊框后的尺寸。
板型設(shè)計(jì)時(shí)要盡量選取較小的邊距尺寸，使玻璃、EVA、TPT及鋁型材等原材料得到節(jié)約，同時(shí)組件重量減輕。另外，當(dāng)用戶沒(méi)有特殊要求時(shí)，組件外形應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)成準(zhǔn)正方形，這是因?yàn)樵谕瑯用娣e的情況下，正方形的周長(zhǎng)最短，做同樣功率的電池組件，可少用邊框鋁型材。
當(dāng)已經(jīng)確定組件尺寸時(shí)，不同轉(zhuǎn)換效率的電池片作出的電池組件的功率不同。例如，外形尺寸為1200mm×550mm的板型是用36片125mm×125mm電池片的常規(guī)板型，當(dāng)用不同轉(zhuǎn)換效率(功率)的電池片時(shí)，就可以分別作出70W、75W、80W或85w等不同功率的組件。除特殊要求外，生產(chǎn)廠家基本都是按照常規(guī)板型進(jìn)行生產(chǎn)，附錄2提供了一些常見(jiàn)晶體硅太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)和規(guī)格尺寸，供參考。
2．3．3電池組件生產(chǎn)流程和工序
晶體硅太陽(yáng)能電池組件制造的內(nèi)容主要是將單片太陽(yáng)能電池片進(jìn)行串、并互連后嚴(yán)密封裝，以保護(hù)電池片表面、電極和互連線等不受到腐蝕，另外封裝也避免了電池片的碎裂，因此太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)過(guò)程，其實(shí)也就是太陽(yáng)能電池片的封裝過(guò)程，太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)線又叫組件封裝線。封裝是太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，封裝質(zhì)量的好壞決定于太陽(yáng)能電池組件的使用壽命。沒(méi)有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的電池組件。
1．工藝流程
電池片測(cè)試分選一激光劃片(整片使用時(shí)無(wú)此步驟)一電池片單焊(正面焊接)并自檢驗(yàn)一電池片串焊(背面串接)并白檢驗(yàn)一中檢測(cè)試一疊層敷設(shè)(玻璃清洗、材料下料切割、敷設(shè))一層壓(層壓前燈檢、層壓后削邊、清洗)一終檢測(cè)試一裝邊框 (涂膠、裝鑲嵌角鋁、裝邊框、撞角或螺絲固定、邊框打孔或沖孔、擦洗余膠)一裝接線盒、焊接引線一高壓測(cè)試一清洗、貼標(biāo)簽一組件抽檢測(cè)試一組件外觀檢驗(yàn)一包裝入庫(kù)。
2．各生產(chǎn)工序簡(jiǎn)介
⑴電池片測(cè)試分選：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來(lái)的電池性能參數(shù)不盡相同，為了有效地將性能一致或相近的電池片組合在～起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)。電池片測(cè)試即通過(guò)測(cè)試電池片的輸出電流、電壓和功率等的大小對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。分選電池片的設(shè)備叫電池片分選儀，自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)使用電池片自動(dòng)分選設(shè)備。除了對(duì)電池片性能參數(shù)進(jìn)行分選外，還要對(duì)電池片的外觀進(jìn)行分選，重點(diǎn)是色差和柵線尺寸等。
(2)激光劃片：就是用激光劃片機(jī)將整片的電池片根據(jù)需要切割成組件所需要規(guī)格尺寸的電池片。例如在制作一些小功率組件時(shí)，就要將整片的電池片切割成四等分、六等分、九等分等。在電池片切割前，要事先設(shè)計(jì)好切割線路，編好切割程序，盡量利用邊角料，以提高電池片的利用率。
(3)電池片單焊(正面焊接)：是將互連條焊接到電池片的正面(負(fù)極)的主柵線上。要求焊接平直，牢固，用手沿45。左右方向輕提互連條不脫落，過(guò)高的焊接溫度和過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致低的撕拉強(qiáng)度或碎裂電池。手工焊接時(shí)一般用恒溫電烙鐵，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)使用自動(dòng)焊接機(jī)。焊帶的長(zhǎng)度約為電池片邊長(zhǎng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連。
(4)電池片串焊(背面焊接)：背面焊接是將規(guī)定片數(shù)的電池片串接在一起形成一個(gè)電池串，然后用匯流條再將若干個(gè)電池串進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)焊接，最后匯合成電池組件并引出正負(fù)極引線。手工焊接時(shí)電池片的定位主要靠模具板，模具板上面有9～12個(gè)放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對(duì)應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)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。使用模具板保證了電池片間間距的一致。同時(shí)要求每串的電池片間距也要均勻，顏色一致。
(5)中檢測(cè)試：簡(jiǎn)稱(chēng)中測(cè)。是將串焊好的電池片放在組件測(cè)試儀上進(jìn)行檢測(cè)，看測(cè)試結(jié)果符合不符合設(shè)計(jì)要求，通過(guò)中測(cè)可以發(fā)現(xiàn)電池片的虛焊及電池片本身的隱裂等。經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格時(shí)可進(jìn)行下一工序。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件：AMl．5，組件溫度25℃，輻照度1 000W／m2。測(cè)試結(jié)果有以下一些參數(shù)：開(kāi)路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流、最大功率等。
(6)疊層敷設(shè)：是將背面串接好且經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后的組件串，與玻璃和裁制切割好的EVA、TPT背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。玻璃事先要進(jìn)行清洗，EVA和TPT要根據(jù)所需要的尺寸(一般是比玻璃尺寸大10ram)提前下料裁制。敷設(shè)時(shí)要保證電池串與玻璃
等材料的相對(duì)位置，調(diào)整好電池串間的距離和電池串與玻璃四周邊緣的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。(敷設(shè)層次由下向上依次為玻璃、EVA、電池、E’VA、TPT背板)。
(7)組件層壓：將敷設(shè)好的電池組件放入層壓機(jī)內(nèi)，通過(guò)抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化并加壓使熔化的EVA流動(dòng)充滿玻璃、電池片和TPT背板膜之間的間隙，同時(shí)排出中間的氣泡，將電池、玻璃和背板緊密黏合在一起，最后降溫固化取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度和層壓時(shí)間要根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。層壓時(shí)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)用快刀將其切除。要求層壓好的組件內(nèi)單片無(wú)碎裂、無(wú)裂紋、無(wú)明顯移位，在組件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續(xù)的氣泡或脫層通道。
(8)終檢測(cè)試：簡(jiǎn)稱(chēng)終測(cè)，是將層壓出的電池組件放在組件測(cè)試儀上進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)測(cè)試結(jié)果看組件經(jīng)過(guò)層壓之后性能參數(shù)有無(wú)變化，或組件中是否發(fā)生開(kāi)路或短路等故障等。同時(shí)還要進(jìn)行外觀檢測(cè)，看電池片是否有移位、裂紋等情況，組件內(nèi)是否有斑點(diǎn)、碎渣等。經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格時(shí)可進(jìn)入裝邊框工序。
(9)裝邊框：就是給玻璃組件裝鋁合金邊框，增加組件的強(qiáng)度，進(jìn)一步的密封電池組件，延長(zhǎng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅膠填充。各邊框間用角鋁鑲嵌連接或螺栓固定連接。手工裝邊框一般用撞角機(jī)。自動(dòng)裝邊框時(shí)用自動(dòng)組框機(jī)。
(10)安裝接線盒：接線盒～般都安裝在組件背面的出引線處，用硅膠粘接。并將電池組件引出的匯流條正負(fù)極引線用焊錫與接線盒中相應(yīng)的引線柱焊接。有些接線盒是將匯流條插入接線盒中的彈性插件卡子里連接的。安裝接線盒要注意安裝端正，接線盒與邊框的距離統(tǒng)一。旁路二極管也直接安裝在接線盒中。
(11)高壓測(cè)試：高壓測(cè)試是指在組件邊框和電極引線問(wèn)施加一定的電壓，測(cè)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。測(cè)試方法是將組件引出線短路后接到高壓測(cè)試儀的正極，將組件暴露的金屬部分接到高壓測(cè)試儀的負(fù)極，以不大于500V／s的速率加壓，直到達(dá)到1000V加上2倍的被測(cè)組件開(kāi)路電壓，維持1min，如果開(kāi)路電壓小于50V，則所加電壓為500V。、
(12)清洗、貼標(biāo)簽：用955，0的乙醇將組件的玻璃表面、鋁邊框和TPT背板表面的EVA膠痕、污物、殘留的硅膠等清洗干凈。然后在背板接線盒下方貼上組件出廠標(biāo)簽。
(13)組件抽檢測(cè)試及外觀檢驗(yàn)：組件抽查測(cè)試的目的是對(duì)電池組件按照質(zhì)量管理的要求進(jìn)行對(duì)產(chǎn)品抽查檢驗(yàn)，以保證組件100g／0合格。在抽查和包裝入庫(kù)的同時(shí)，還要對(duì)每一塊電池組件進(jìn)行一次外觀檢驗(yàn)，其主要內(nèi)容為：
①檢查標(biāo)簽的內(nèi)容與實(shí)際板形相符；
②電池片外觀色差明顯；
③電池片片與片之間、行與行之間間距不一，橫、豎間距不成90。角；
④焊帶表面沒(méi)有做到平整、光亮、無(wú)堆積、無(wú)毛刺；
⑤電池板內(nèi)部有細(xì)碎雜物；
⑥電池片有缺角或裂紋；
⑦電池片行或列與外框邊緣不平行，電池片與邊框間距不相等；
⑧接線盒位置不統(tǒng)一或因密封膠未干造成移位或脫落；
⑨接線盒內(nèi)引線焊接不牢固、不圓滑或有毛刺；
⑩電池板輸出正負(fù)極與接線盒標(biāo)示不相符；
⑾鋁材外框角度及尺寸不正確造成邊框接縫過(guò)大；
⑿鋁邊框四角未打磨造成有毛刺；
⒀外觀清洗不干凈；
⒁包裝箱不規(guī)范。
(14)包裝入庫(kù)：將清洗干凈、檢測(cè)合格的電池組件按規(guī)定數(shù)量裝入紙箱。紙箱兩側(cè)要各墊一層材質(zhì)較硬的紙板，組件與組件之間也要用塑料泡沫或薄紙板隔開(kāi)。
2．3．4太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)
與硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)類(lèi)似，太陽(yáng)能電池組件的性能參數(shù)也主要有：短路電流、開(kāi)路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功率、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等。這些性能參數(shù)的概念與前面所定義的硅太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)相同，只是在具體的數(shù)值上有所區(qū)別。
①短路電流(Isc)：當(dāng)將太陽(yáng)能電池組件的正負(fù)極短路，使u=0時(shí)，此時(shí)的電流就是電池組件的短路電流，短路電流的單位是A，短路電流隨著光強(qiáng)的變化而變化。
②開(kāi)路電壓(Uoc)：當(dāng)太陽(yáng)能電池組件的正負(fù)極不接負(fù)載時(shí)，組件正負(fù)極問(wèn)的電壓就是開(kāi)路電壓，開(kāi)路電壓的單位是V。太陽(yáng)能電池組件的開(kāi)路電壓隨電池片串聯(lián)數(shù)量的增減而變化，36片電池片串聯(lián)的組件開(kāi)路電壓為2lV左右。
③峰值電流(Im)：峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。峰值電流是指太陽(yáng)能電池組件輸出最大功率時(shí)的工作電流，峰值電流的單位是A。
④峰值電壓(Um)：峰值電壓也叫最大工作電壓或最佳工作電壓。峰值電壓是指太陽(yáng)能電，池片輸出最大功率時(shí)的工作電壓，峰值電壓的單位是V。組件的峰值電壓隨電池片串聯(lián)數(shù)量的增減而變化，36片電池片串聯(lián)的組件峰值電壓為17～17．5V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大輸出功率或最佳輸出功率。峰值功率是指太陽(yáng)能電池組件在正常工作或測(cè)試條件下的最大輸出功率，也就是峰值電流與峰值電壓的乘積： Pm=Im×Um。峰值功率的單位是W。太陽(yáng)能電池組件的峰值功率取決于太陽(yáng)輻照度、太陽(yáng)光譜分布和組件的工作溫度，因此太陽(yáng)能電池組件的測(cè)量要在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為歐洲委員會(huì)的101號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其條件是：輻照度1kW／m。、光譜AMl．5、測(cè)試溫度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲線因子，是指太陽(yáng)能電池組件的最大功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積的比值：．FF= 。填充因子是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池組件所用電池片輸出特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，它的值越高，表明所用太陽(yáng)能電池組件輸出特性越趨于矩形，電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率越高。太陽(yáng)能電池組件的填充因子系數(shù)一般在0．5～0．8之間，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。
⑦轉(zhuǎn)換效率(η)：轉(zhuǎn)換效率是指太陽(yáng)能電池組件受光照時(shí)的最大輸出功率與照射到組件上的太陽(yáng)能量功率的比值。即：
η=
其中Pin=1000W／m2=100mW／cm2。
2．3．5太陽(yáng)能電池組件的技術(shù)要求和檢驗(yàn)測(cè)試
1．太陽(yáng)能電池組件的技術(shù)要求
合格的太陽(yáng)能電池組件應(yīng)該達(dá)到一定的技術(shù)要求，相關(guān)部門(mén)也制定了電池組件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。下面是層壓封裝型硅太陽(yáng)能電池組件的一些基本技術(shù)要求。
(1)光伏組件在規(guī)定工作環(huán)境下，使用壽命應(yīng)大于20年。
(2)組件功率衰降在20年壽命期內(nèi)不得低于原功率的80％。
(3)組件的電池上表面顏色應(yīng)均勻一致，無(wú)機(jī)械損傷，焊點(diǎn)及互連條表面無(wú)氧化斑。
(4)組件的每片電池與互連條應(yīng)排列整齊，組件的框架應(yīng)整潔無(wú)腐蝕斑點(diǎn)。
(5)組件的封裝層中不允許氣泡或脫層在某一片電池與組件邊緣形成一個(gè)通路，氣泡或脫層的幾何尺寸和個(gè)數(shù)應(yīng)符合相應(yīng)的產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范規(guī)定。
(6)組件的功率面積比大于65W／m2，功率質(zhì)量比功于4．5W／kg，填充因子FF大于0．65。
(7)組件在正常條件下的絕緣電阻不得低于200MΩ。
(8)組件EVA的交聯(lián)度應(yīng)大于65％，EVA與玻璃的剝離強(qiáng)度大于30N／cm，EVA與組件背板材料的剝離強(qiáng)度大于15N／cm。
(9)每塊組件都要有包括如下內(nèi)容的標(biāo)簽。
①產(chǎn)品名稱(chēng)與型號(hào)。
②主要性能參數(shù)：包括短路電流Isc，開(kāi)路電壓Uoc，峰值工作電流Im，峰值工作電壓Vm，峰值功率Pm以及I-V曲線圖、組件重量、測(cè)試條件、使用注意事項(xiàng)等。
③制造廠名、生產(chǎn)日期及品牌商標(biāo)等。
2．太陽(yáng)能電池組件的檢驗(yàn)測(cè)試
太陽(yáng)能電池組件的各項(xiàng)性能測(cè)試，一般都是按照GB／T 9535—1998《地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型》和GB／T14008—1992《海上用太陽(yáng)電池組件總規(guī)范》中的要求和方法進(jìn)行。下面是電池組件的一些基本性能指標(biāo)與檢測(cè)方法。
(1)電性能測(cè)試。
在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(AMl．5，光強(qiáng)輻照度lkW／m2，環(huán)境溫度25℃)下對(duì)太陽(yáng)能電池組件的開(kāi)路電壓、短路電流、峰值輸出功率、峰值電壓、峰值電流及伏安特性曲線等進(jìn)行測(cè)量。
(2)電絕緣性能測(cè)試。
以1kV的直流電壓通過(guò)組件邊框與組件引出線，測(cè)量絕緣電阻，絕緣電阻要求大于2000MΩ，以確保在應(yīng)用過(guò)程中組件邊框無(wú)漏電現(xiàn)象發(fā)生。
(3)熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)。
將組件放置于有自動(dòng)溫度控制、內(nèi)部空氣循環(huán)的氣候室內(nèi)，使組件在-40～85℃之間循環(huán)規(guī)定次數(shù)，并在極端溫度下保持規(guī)定時(shí)問(wèn)，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件由于溫度重復(fù)變化引起的熱應(yīng)變能力。
(4)濕熱-濕冷實(shí)驗(yàn)。
將組件放置于有自動(dòng)溫度控制、內(nèi)部空氣循環(huán)的氣候室內(nèi)，使組件在一定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)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件承受高溫高濕和低溫低濕的能力。
(5)機(jī)械載荷實(shí)驗(yàn)。
在組件表面逐漸加載，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的短路和斷路、外觀缺陷、電性能衰減率、絕緣電阻等，以確定組件承受風(fēng)雪、冰雹等靜態(tài)載荷的能力。
(6)冰雹實(shí)驗(yàn)。
以鋼球代替冰雹從不同角度以一定動(dòng)量撞擊組件，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。
(7)老化實(shí)驗(yàn)。
老化實(shí)驗(yàn)用于檢測(cè)太陽(yáng)能電池組件暴露在高濕和高紫外線輻照?qǐng)龅貢r(shí)具有有效抗衰減能力。將組件樣品放在65℃、光譜約6．5的紫外太陽(yáng)下輻照，最后檢測(cè)光電特性，看其下降損失。值得一提的是，在曝曬老化實(shí)驗(yàn)中，電性能下降是不規(guī)則的。
2．4太陽(yáng)能電池方陣
太陽(yáng)能電池方陣也稱(chēng)光伏陣列(Solar Array或PV Array)。
2．4．1 太陽(yáng)能電池方陣的組成
太陽(yáng)能電池方陣是為滿足高電壓、大功率的發(fā)電要求，由若干個(gè)太陽(yáng)能電池組件通過(guò)串并聯(lián)連接，并通過(guò)一定的機(jī)械方式固定組合在一起的。除太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)組合外，太陽(yáng)能電池方陣還需要防反充(防逆流)二極管、旁路二極管、電纜等對(duì)電池組件進(jìn)行電氣連接，還需要配備專(zhuān)用的、帶避雷器的直流接線箱。有時(shí)為了防止鳥(niǎo)糞等沾污太陽(yáng)能電池方陣表面而產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”，還要在方陣頂端安裝驅(qū)鳥(niǎo)器。另外電池組件方陣要固定在支架上，支架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，整個(gè)支架要牢固的安裝在支架基礎(chǔ)上。
1．太陽(yáng)能電池組件的熱斑效應(yīng)
當(dāng)太陽(yáng)能電池組件或某二部分被鳥(niǎo)糞、樹(shù)葉、陰影覆蓋的時(shí)候，被覆蓋部分不僅不能發(fā)電，還會(huì)被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)能電池組件的能量，引起局部發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能?chē)?yán)重地破壞太陽(yáng)能電池，嚴(yán)重的可能會(huì)使焊點(diǎn)熔化、封裝材料破壞，甚至?xí)拐麄€(gè)組件失效。產(chǎn)生熱斑效應(yīng)的原因除了以上情況外，還有個(gè)別質(zhì)量不好的電池片混入電池組件，電極焊片虛焊、電池片隱裂或破損、電池片性能變壞等因素，需要引起注意。
2．太陽(yáng)能電池組件的串、并聯(lián)組合
太陽(yáng)能電池方陣的連接有串聯(lián)、并聯(lián)和串、并聯(lián)混合幾種方式。當(dāng)每個(gè)單體的電池組件性能一致時(shí)，多個(gè)電池組件的串聯(lián)連接，可在不改變輸出電流的情況下，使方陣輸出電壓成比例的增加；而組件并聯(lián)連接時(shí)，則可在不改變輸出電壓的情況下，使方陣的輸出電
流成比例的增加；串、并聯(lián)混合連接時(shí)，即可增加方陣的輸出電壓，又可增加方陣的輸出
電流。但是，組成方陣的所有電池組件性能參數(shù)不可能完全一致，所有的連接電纜、插頭
插座接觸電阻也不相同，于是會(huì)造成各串聯(lián)電池組件的工作電流受限于其中電流最小朐組
件；而各并聯(lián)電池組件的輸出電壓又會(huì)被其中電壓最低的電池組件鉗制。因此方陣組合會(huì)
產(chǎn)生組合連接損失，使方陣的總效率總是低于所有單個(gè)組件的效率之和。組合連接損失的
大小取決于電池組件性能參數(shù)的離散性，因此除了在電池組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程中，盡量提
高電池組件性能參數(shù)的一致性外，還可以對(duì)電池組件進(jìn)行測(cè)試、篩選、組合，即把特性相
近的電池組件組合在一起。例如，串聯(lián)組合的各組件工作電流要盡量相近，每串與每串的
總工作電壓也要考慮搭配得盡量相近，最大幅度地減少組合連接損失。因此，方陣組合連
接要遵循下列幾條原則：
①串聯(lián)時(shí)需要工作電流相同的組件，并為每個(gè)組件并接旁路二極管；
②并聯(lián)時(shí)需要工作電壓相同的組件，并在每一條并聯(lián)線路中串聯(lián)防反充二極管；
③盡量考慮組件連接線路最短，并用較粗的導(dǎo)線；
④?chē)?yán)格防止個(gè)別性能變壞的電池組件混入電池方陣。
3．防反充(防逆流)和旁路二極管
在太陽(yáng)能電池方陣中，二極管是很重要的器件，常用的二極管基本都是硅整流二極管(部分二極管的性能參數(shù)可參看表2—2)，在選用時(shí)要注意規(guī)格參數(shù)留有余量，防止擊穿損壞。一般反向峰值擊穿電壓和最大工作電流都要取最大運(yùn)行工作電壓和工作電流的2倍以上。二極管在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要分為兩類(lèi)。
(1)防反充(防逆流)二極管。
防反充二極管的作用之一是防止太陽(yáng)能電池組件或方陣在不發(fā)電時(shí)，蓄電池的電流反過(guò)來(lái)向組件或方陣倒送，不僅消耗能量，而且會(huì)使組件或方陣發(fā)熱甚至損壞；作用之二是在電池方陣中，防止方陣各支路之問(wèn)的電流倒送。這是因?yàn)榇?lián)各支路的輸出電壓不可能絕對(duì)相等，各支路電壓總有高低之差，或者某一支路因?yàn)楣收?、陰影遮蔽等使該支路的輸出電壓降低，高電壓支路的電流就?huì)流向低電壓支路，甚至?xí)狗疥嚳傮w輸出電壓的降低。在各支路中串聯(lián)接入防反充二極管就避免了這一現(xiàn)象的發(fā)生。
在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有些光伏控制器的電路上已經(jīng)接入了防反充二極管，即控制器帶有防反充功能時(shí)，組件輸出就不需要再接二極管了。
防反充二極管存在有正向?qū)▔航担?lián)在電路中會(huì)有一定的功率消耗，一般使用的硅整流二極管管壓降為0．7V左右，大功率管可達(dá)1～2V。肖特基二極管雖然管壓降較低，為0．2～0．3v，但其耐壓和功率都較小，適合小功率場(chǎng)合應(yīng)用。
(2)旁路二極管。
當(dāng)有較多的太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)組成電池方陣或電池方陣的一個(gè)支路時(shí)，需要在每塊電池板的正負(fù)極輸出端反向并聯(lián)1個(gè)(或2～3個(gè))二極管，這個(gè)并聯(lián)在組件兩端的二極管就叫旁路二極管。
旁路二極管的作用是防止方陣串中的某個(gè)組件或組件中的某一部分被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時(shí)，在該組件旁路二極管兩端會(huì)形成正向偏壓使二極管導(dǎo)通，組件串工作電流繞過(guò)故障組件，經(jīng)二極管旁路流過(guò)，不影響其他正常組件的發(fā)電，同時(shí)也保護(hù)被旁路組件避免受到較高的正向偏壓或由于“熱斑效應(yīng)”發(fā)熱而損壞。
旁路二極管一般都直接安裝在組件接線盒內(nèi)，根據(jù)組件功率大小和電池片串的多少，安裝1～3個(gè)二極管，如圖2．22所示。其中圖(a)采用一個(gè)旁路二極管，當(dāng)該組件被遮擋或有故障時(shí)，組件將被全部旁路；圖(b)和圖(c)分別采用2個(gè)和3個(gè)二極管將電池組件分段旁路，則當(dāng)該組件的某一部分有故障時(shí)，可以做到只旁路組件的一半或1／3，其余部分仍然可以繼續(xù)參加工作。
旁路二極管也不是任何場(chǎng)合都需要的，當(dāng)組件單獨(dú)使用或并聯(lián)使用時(shí)，是不需要接二極管的。對(duì)于組件串聯(lián)數(shù)量不多且工作環(huán)境較好的場(chǎng)合，也可以考慮不用旁路二極管：
4．太陽(yáng)能電池方陣的電路
太陽(yáng)能電池方陣的基本電路由太陽(yáng)能電池組件串、旁路二極管、防反充二極管和帶避雷器的直流接線箱等構(gòu)成，常見(jiàn)電路形式有并聯(lián)方陣電路、串聯(lián)方陣電路和串、并聯(lián)混合方陣電路，如圖2．23所示。
2．4．2太陽(yáng)能電池方陣組合的計(jì)算
太陽(yáng)能電池方陣是根據(jù)負(fù)載需要將若干個(gè)組件通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行組合連接，得到規(guī)定的輸出電流和電壓，為負(fù)載提供電力的。方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數(shù)量有關(guān)，串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓，并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流。
一般獨(dú)立光伏系統(tǒng)電壓往往被設(shè)計(jì)成與蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓相對(duì)應(yīng)或者是它的整數(shù)倍，而且與用電器的電壓等級(jí)一致，如220V、110V、48V、36V、24V、12V等。交流光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，方陣的電壓等級(jí)往往為110V或220V。對(duì)屯壓等級(jí)更高的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則采用多個(gè)方陣進(jìn)行串并聯(lián)，組合成與電網(wǎng)等級(jí)相同的電壓等級(jí)，如組合成600V、10kV等，再通過(guò)逆變器后與電網(wǎng)連接。
方陣所需要串聯(lián)的組件數(shù)量主要鈾系統(tǒng)工作電壓或逆變器的額定電壓來(lái)確定，同時(shí)要考慮蓄電池的浮充電壓、線路損耗以及溫度變化等因素。一般帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)方陣的輸出電壓為蓄電池組標(biāo)稱(chēng)電壓的1．43倍，對(duì)千不帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)，在計(jì)算方陣的輸出電壓時(shí)一般將其額定電壓提高10％，再選定組件的串聯(lián)數(shù)。
例如，一個(gè)組件的最大輸出功率為108W，最大工作電壓為36．2V，設(shè)選用逆變器為交流三相，額定電壓380V，逆變器采取三相橋式接法，則直流輸出電壓Up=Uab／0．817=380／0．817≈465V。再來(lái)考慮電壓富余量，太陽(yáng)能電池方陣的輸出電壓應(yīng)增大到1．1×465=512V，則計(jì)算出組件的串聯(lián)數(shù)為512V／32V≈14塊。
下面再?gòu)南到y(tǒng)輸出功率來(lái)計(jì)算太陽(yáng)能_電池組件的總數(shù)?，F(xiàn)假設(shè)負(fù)載要求功率是30kW，則組件總數(shù)為30000W／108W≈277塊，從而計(jì)算出模塊并聯(lián)數(shù)為277／14≈19．8，可選取并聯(lián)數(shù)為20塊。結(jié)論：該系統(tǒng)應(yīng)選擇上述功率的組件14串聯(lián)20并，組件總數(shù)為14×20=280塊，系統(tǒng)輸出最大功率為280×108W≈30．2kW。
