大功率晶硅电池组件工艺研究.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,大功率晶硅电池组件工艺研究,-,李长岭,上海超日太阳能科技股份有限公司,技术总监,企业简介,上海超日太阳能科技股份有限公司是国内最早从事晶体硅太阳能电池生产的企业之一,，,是一家汇聚众多太阳能科技领域高级人才，研究、开发、利用太阳能资源的高新技术企业目前已经形成了从铸锭、拉棒、晶体硅太阳能电池片和电池组件的生产，到光伏系统安装的完整产业链结构,公司,成立于,2003,年,6,月，,占地面积,8.4,万平方米，建有标准化厂房,7.2,万平方米，注册资本,为,84352,万,元已,于,2010,年,11,月,18,日在深圳证券交易所成功挂牌上市（,002506,）公司现已在全球拥有,16,家子公司拥有上海超日（洛阳）太阳能有限公司、上海超日（九江）太阳能有限公司两大生产基地,在美国、卢森堡、意大利、香港等多个国家和地区设有分支机构,公司在全球已,拥有员工,3000,多名，公司产品,95%,出口海外产品的认证,,公司在全球太阳能行业中享,有盛誉先后通过了,ISO9001,、,ISO14001,、,TUV,认证、,IEC61215,认证、,CE,认证、美国,UL,认证、,英国,MCS,认证和韩国组件认证，,“超日”产品的质量与安全都,完,全合乎国际化标准。

1,，,当今需求背景,2,，,存在的问题,3,，,问题原因分析,4,，,解决问题的方法,5,，,改进后情况,目录,,目前，大功率组件越来越受到客户的青睐比如在出口美国市场的光伏组件中，就以中大型组件为主2011,年,3,月为例，对美国出口的光伏组件中，,200W-250W,的组件占,45%,250W280W,的组件占,29%,，其他型号的组件所占比重较小针对大功率组件，目前最主要的方法还是增加组件的面积，而组件面积的增加会带来一些问题，因此对大功率组件的工艺研究显得很有意义背景,目录,,存在的问题,隐裂,随着组件面积的增大，不可避免的就是组件的隐裂会增多由于各种原因，在生产过程中会产生隐裂、裂片，而裂片的面积与数量直接影响组件发电效率通过对成品组件隐裂位置的分析，我们发现隐裂的位置有一定的共性，多数处于组件的中间部位，于是我们挑选了,312PCS,具有隐裂的组件，对其隐裂位置进行统计，并得出了隐裂的泡泡图（如右图）,图中泡泡越大的地方，说明该处隐裂的概率越大，从图中不难发现，处于组件中间位置的电池片隐裂的概率明显较大，而边缘靠近铝合金的地方隐裂的数量很少,,隐裂的危害,1,，,对功率损失的影响,2,，,对热斑效应的影响,,隐裂的危害,功率损失,为寻找裂片对功率损耗的影响，我们设计了切割电池片实验：,取,4,块同一功率档的电池片，依次做不切除、切除,1/6,、切除,1/3,、切除,1/2,面积的处理，然后将这,4,块电池片封装到组件中，测试组件的功率的下降。

a,：完整片；,b,：切除,1/6,；,c,：切除,1/3,；,d,：切除,1/2,）,从测试数据可以发现,Pmax,与,Imp,的变化值最大，由于是切除电池片，电池片是完全断裂，所以功率的衰减非常明显切除,1/6,、,1/3,、,1/2,面积电池片的功率损失分别达到,7.07%,、,22.8%,和,38.94%,返回,,隐裂的危害,热斑效应,我们挑选了一片有裂片的组件做,EL,成像和红外热像，从右边两幅图可以发现，组件在有裂片的地方温度明显要高于其他的位置不难发现，图中裂片的地方产生了热斑，该处会产生热斑效应，严重影响组件质量,目录,,隐裂形成的原因,为寻找隐裂产生的原因，我们从组件制造过程的不同工序分别寻找原因,1,，,焊接,2,，,层压,3,，,装框前搬运,4,，,清洗测试,,焊接,首先我们考虑到焊接时有可能会引起电池片隐裂于是对于层压前的组件，我们进行了,100%,的,EL,检测，有隐裂的电池片将会进行返修，更换成合格的电池片，确保层压前的组件是没有任何隐裂现象的，因此可以排除焊接的因素返回,,层压,我们考虑到层压过程中对组件施加压力可能造成隐裂于是我们从层压前,EL,跟层压后,EL,图像做分析，,134079PCS,组件中只有,28PCS,是不合格品，数量非常小，因此排除了层压过程中造成组件隐裂的因素。

返回,,装框前搬运,对于层压后未装框的组件，我们双人在两头搬运组件时，将组件水平放置冷却台时组件的弯曲度很厉害，中间部位受重力作用往下弯曲在水平方向搬运过程中，组件上下抖动的幅度较大，而且对于规格越大的组件，弯曲度越厉害，在这种情况下，位于组件中间部位的电池片弯曲的幅度也会比较严重，有可能会引起隐裂，于是我们怀疑层压后的组件在搬运过程中和放置冷却架上时可能造成组件的隐裂搬运实验,对此我们挑选了一块组件做搬运抖动实验，在层压后我们先对组件进行,EL,测试（如图,1,），然后我们对这块组件进行水平方向的搬运，双人在两头抬着组件移动约,400,米，并做上下抖动搬运后对该组件重新进行,EL,测试（如图,2,），发现经过长距离的水平搬运和抖动后，该组件产生了比较严重隐裂的现象，本身轻微隐裂的地方在搬运后隐裂的更严重，,EL,颜色变深这验证了我们对于搬运过程中造成隐裂的猜测图,1,图,2,返回,,清洗测试,在清洗和测试环节，我们对装完框的组件需要进行两次翻转的步骤在翻转的过程中，我们发现组件跌落作业台时有震动的现象，因此我们怀疑这一环节的震动有可能引起电池片的共振从而导致了隐裂的现象对此我们设计了一个摔组件实验，挑选一块组件首先进行实验前的,EL,测试，然后我们对该组件翻转时一边顶着作业台，另一边与作业台角度呈,75,角自由倒下至作业台上，使组件产生比较大的振动。

摔组件后我们对这块组件重新进行,EL,测试对比摔组件实验,实验前为正常组件,,摔组件实验,1,，,实验后，该组件产生了大量的隐裂，这验证了翻转组件过程中，员工的粗鲁操作会引起隐裂的这一可能性同时发现这些隐裂处于组件中间部位的居多，符合隐裂位置的共性目录,,解决问题方法,1,，,玻璃厚度的增加,2,，,工艺手法改变,3,，,配套设备的改变,4,，,组件背面加横档,,玻璃厚度增加,1,、右图体现出的是玻璃的形变程度，图中红色的地方发生的形变最多，这与隐裂的位置大多发生在组件的中间部位也是具有相关性的2,、使用,4.0mm,厚度的玻璃代替,3.2mm,的可以减少玻璃的形变量，减少隐裂，但是同时玻璃厚度的增加会导致玻璃成本增加，铝合金成本增加，同时玻璃厚度增加，玻璃透光率下降，对组件的功率也会有影响，间接增加成本返回,,工艺手法改变,1,、在层压后到修边台的过程中，抬组件的位置从,2,个短边改为受力点在,2,个长边上，减少组件弯曲的幅度2,、对于未打框组件短距离的搬运，不允许水平方向进行搬运，搬运时应该把组件竖起来经行搬运,返回,,配套设备的改变,1,、层压后的冷却架由水平放置改成竖直放置型，减少组件由于重力作用引起的组件弯曲。

2,、清洗台面上增加较大的缓冲垫，减少翻转组件时产生的震动返回,,组件背面加横档,由于组件的规格越来越大，组件中间产生隐裂的概率也会越大于是我们考虑在组件背面中间位置加横档来增加载荷强度设计的方法，来确保大组件的机械可靠性,,组件背面加横档,,组件背面加横档实验,我们通过机械载荷测试来验证，,3.2mm,玻璃；,40,铝框加横档的,156*156*72,规格组件的载荷强度设计试验前组件成像：,试验前组件功率测试,：,,组件背面加横档实验,载荷,2400pPa,两个循环（正面,1,小时、背面,1,小时，两个循环）后成像：（有裂纹产生）,载荷,2400pPa,两个循环后功率测试：,功率较测试前衰减,0.6%,,组件背面加横档实验,载荷,5400pPa,试验：（玻璃面压,1,小时）,,组件背面加横档实验,载荷,5400pPa,后成像：（有少量裂纹产生，原有裂纹变深色）,载荷,5400pPa,后功率测试：,功率比较,2400Pa,后测试衰减,0.26%,，比较原始功率衰减,0.85%,组件背面加横档实验,而相同材料不加横档的组件在,TUV,做,5400Pa,的测试：,原始测试数据：,5400Pa,载荷测试后的数据：（功率衰减,3.42%,）,结论：,156*156*72,规格组件，使用,3.2mm,厚度玻璃，,40,料铝框，再配合加横档设计的组件，通过,2400Pa,和,5400Pa,机械载荷测试，功率衰减少于,5%,，为,0.85%,，符合,IEC612125,标准。

而相同材料不加横档组件在,TUV,做,5400Pa,后的功率衰减为,3.42%,，要远远高于加横档的,0.85%,通过该实验可以证明加横档设计的组件可以减少组件的隐裂，并减少功率衰减目录,,改进后隐裂情况,通过前面的工艺改进，我们再对成品组件的隐裂进行统计发现隐裂的数量明显降低，同时对隐裂的位置做了泡泡图分析（如图），发现经过工艺改良后的确可以减少制程中隐裂的产生，也使得隐裂的位置不在有明显的共性谢谢！,。