太阳能光伏组件分原材料及部件.doc

太阳能光伏组件的原材料及部件性能，作用，特点，及检验1. 太阳能电池片外形与特点：太阳能电池片是太阳能电池组件中的主要材料， 电池片表面有一层蓝色的减反射膜， 还 有银白色的电极栅线 其中很多条细的栅线， 是电池片表面电极向主栅线汇总的引线， 两条 宽一点的银白线就是主栅线，也叫电极线或上电极电池片的背面也有两条 （或间断的）银白 色的主栅线，叫下电极或背电极 电池片与电池片之间的连接， 就是把互连条焊接到主栅线 上实现的一般正面的电极线是电池片的负极线， 背面的电极线是电池片的正极线 太阳能 电池片无论面积大小（整片或切割成小片），单片的正负极间输出峰值电压都是 0.48〜0.5v而电池片的面积大小与输出电流和发电功率成正比，面积越大，输出电流和发电功率越大合格的太阳能电池片应具有以下特点1） 具有稳定高效的光电转换效率，可靠性高2） 采用先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性3）运用先进的pecvd成膜技术，在电池片表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均 匀美 观⑷应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极，确保良好的导电性、可靠的附着力和很 好的电极可焊性⑸高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池片易于自动焊接和激光切割。

太阳能电池片的分类及规格尺寸 太阳能电池片按用途可分为地面用晶体硅太阳能电池、 海上用晶体硅太阳能电池和空间用晶 体硅太阳能电池，按基片材料的不同分为单晶硅电池和多晶硅电池 目前太阳能电池片常见的规格尺寸主要有125mm x 125mm、150mm x 150mm和156mm x 156mm等几种，厚度一 般在170〜220 卩m单晶硅与多晶硅电池片到底有哪些区别呢 ？由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产 工艺的不同，使它们从外观到电性能都有一些区别 从外观上看：单晶硅电池片四个角呈圆 弧缺角状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹 （业内称为多晶多彩），也有一种绒面多晶硅电池片表面没有明显的冰花状花纹 （业内称为多晶绒面）;单晶硅电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为黑蓝色，多晶硅电池片减反射膜绒面 表面颜色 一般呈现为蓝色对于使用者来说，相同转换效率的单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大区别的 单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好 虽然单晶硅电池的平均转换效率比多晶硅电池的 平均转换效率高1%左右，但是由于单晶硅太阳能电池只能做成准正方形 （4个角为圆弧状） ,当组成太阳能电池组件时就有一部分面积填不满， 而多晶硅太阳能电池是正方形的， 不存在 这个问题，因此对于太阳能电池组件的转换效率来讲几乎是一样的。

另外，由于两种太阳能电池材料的制造工艺不一样， 多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电 池少30% 左右，所以多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的份额越来越大，制造成 本也将大大小于单晶 硅电池，所以使用多晶硅太阳能电池将更节能、更环保 分类及规格尺寸（1 ）单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24 %，这 是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的， 但制作成本很大，以致于 它还不能被大量广泛和普遍地使用由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂 进 行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达 15年，最高可达25年2）多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多， 但是多晶硅太阳能电 池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约 12 %左右（2004年7月1 日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池）从制作成 本上来 讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生 产成本较 低，因此得到大量发展此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单 晶硅太阳能 电池短从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。

一般来说，不同生产商都有不同的电池片规格尺寸，具体参数，可参考生产 商 的数据表单等效电路分析晶体硅太阳能电池的内部等效电路 ，为便于理解，我们可以形象地把太阳能电池的内部 看成是一个光电池和一个硅二极管的复合体， 即在光电池的两端并联了一个处于正偏置下的 二极管，同时电池内部还有串联电阻和并联电阻的存在 由于二极管的存在，在外电压的作 用下，会产生通过二极管pn结的漏电流id，这个电流与光生电流的方向相反，因此会抵消 部分光生 电流串联电阻主要是由半导体材料本身的体电阻、 扩散层横向电阻、 金属电极与电池片体的接触电阻及金属电极本身的电阻几部分组成， 其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式 正常电池片的串联电阻一般小于 13并联电阻又称旁路电阻，主要是由于半导体晶体缺陷引起的 边缘漏 电、电池表面污染等使一部分本来应该通过负载的电流短路形成电流 ir，相当于有一个并联电阻的作用，因此在电路中等效为并联电阻， 并联电阻的阻值一般为几千欧 通过分析说明，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，就越接近于理想的太阳能电池， 该电池的性能就越好太阳能电池片特性及主要性能参数 硅太阳能电池的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功 率、填充 因子和转换效率等。

① 短路电流（isc）:当将太阳能电池的正负极短路、使u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培 （a），短路电流随着光强的变化而变化② 开路电压（uoc）:当将太阳能电池的正负极不接负载、 使i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特 （v）单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为 0.5〜0.7v③ 峰值电流（im）:峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流峰值电流是指太阳能电 池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培 （a）④ 峰值电压（um）:峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压 峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是 v峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45〜0.5v，典型值为0.48V⑤ 峰值功率（pm）:峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率 峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率， 也就是峰值电流与峰值电压的乘积： pm===im x um峰值功率的单位是w （瓦）太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、 太阳光谱分布和电池片的工作温度， 因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行， 测量标准为欧洲委员会 的101号标准，其条件是：辐照度Ikw /讥光谱aml.5、测试温度25 C。

⑥ 填充因子（ff）:填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值计算公式为 ff=pm/ （isc x uoc）填充因子是评价太阳能电池输出特 性好坏的一个重要参数， 它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形， 电池的光电转 换效率越高串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填 充因子 的系数越大填充因子的系数一般在 0.5〜0.8之间，也可以用百分数表示⑦ 转换效率（n ）：转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳 能量功率的比值即：n二pm （电池片的峰值效率）/a （电池片的面积）x pin （单位面积的入射光功率），其中pin=lkw /tf =100mw / cm2太阳能电池片的储运，保管及使用要点 生产电池组件之前，就要对电池组件的外型尺寸、输出功率以及电池片的排列布局等进 行设 计，这种设计在业内就叫太阳能电池组件的板型设计 电池组件板型设计的过程是一个对电池组件的外型尺寸、输出功率、电池片排列布局等因素综合考虑的过程 设计者既要了解电池片的性能参数，还要了解电池组件的生产工艺过程和用户的使用需求， 做到电池组件尺寸合理，电池片排布紧凑美观。

组件的板形设计一般从两个方向入手 一是根据现有电池片的功率和尺寸确定组件的功 率和尺寸大小；二是根据组件尺寸和功率要求选择电池片的尺寸和功率电池组件不论功率大小， 一般都是由36片、72片、54片和60片等几种串联形式组成 常见 的排布方法有 4片 x 9片、6片 x 6片、6片 x 12片、6片 x 9片和6片 x 10片等下面 就以36片 串联形式的电池组件为例介绍电池组件的板型设计方法1•太阳能电池片的包装和标志 采购来的太阳能电池片一般都是采用聚苯乙烯热收缩薄膜密封包装后，再放入小 纸盒或塑料袋中，一般每一个小包装内有 100片，每箱10个小包装，共1000片小包装上 的标志内容包括生产厂商名称、电池片名称、型号、功率范围、转换效率、生产日期和批号 等外包 装箱的标志内容除了有上述标志内容外，还需要有易碎、向上、防潮、防震、防翻 滚、防辐射等包装 储运标志2•太阳能电池片的保管和储运 太阳能电池片应储存于干燥、通风、恒温恒湿的环境中，其相对湿度要小于 60%，环境温度最好在10〜30 C,最高不高于42 C电池片要单独存放，避免接触腐蚀性化学品和化学气 体储存周期一般不要超过 50天，最长不超过 6个月。

对于批量长途运输的电池片，要外加木质包装箱包装3•太阳能电池片的使用要点 包装、取用、分选、焊接电池片时都要避免裸手拿取，要轻拿轻放，不能扭曲、跌 落或用尖 锐物品触碰，否则会造成电池片的破碎、 开裂等电池片要避免接触腐蚀性化学品，要避免擦拭电池片表面，以免使电池片电性能衰减、主栅线焊接性能变坏等2・面板玻璃面板玻璃的性能特点：光伏电池组件采用的面板玻璃是低铁含量、 超白光面或绒面的钢化玻璃， 光面玻璃也叫 浮法玻璃，绒面玻璃也叫压延玻璃常用面板玻璃的厚度一般为 3.2mm和4mm,建材型太阳能光伏组件的厚度为5〜10mm，无论厚薄都要求透光率在90%以上，光谱响应的波长范围为320〜 llOOnm,对大于1200nm的红外光有较高的反射率低铁就是说这种玻璃的含铁量比普通玻璃要低，含铁量 （三氧化二铁）V 150X 10-6，从而增加了玻璃的透光率 超白是说由于这种玻璃比普通玻璃含铁量低， 从玻璃边缘看，这种玻 璃要比普通玻璃更白一些，普通玻璃从边缘看是偏绿色的 绒面的意思就是说这种玻璃为了减少阳光的反射， 在其表面通过物理和化学方法进行减反射 处理，使玻璃表面成了绒毛状， 从而增加了光线的入射量。

有些厂家还利用溶胶凝胶纳米材 料和精密涂布技术（如磁控喷溅法、双面浸泡法等技术 ），在玻璃表面涂布一层含纳米材料的 薄膜，这种镀膜玻璃不仅可以显著增加面板玻璃的透光率 2%以上，还可以显著减少光线反 射，而且还有自洁功能，可以减少雨水、灰尘等对电池板表面的污染，使其保持清洁，减少 光衰，并 提高发电率 1.5%〜3%钢化处理是为了增加玻璃的强度， 抵御风沙冰雹的冲击， 起到长期保护太阳能电池的作 用面 板玻璃的钢化处理，是通过水平钢化炉将玻璃加热到 700 C 左右，利用冷风将其快速均匀冷却，使其表面形成均匀的压应力， 而内部则形成张应力， 有效提高了玻璃的抗弯和抗 冲击性 能对面板玻璃进行钢化处理后，玻璃的强度比普通玻璃可提高 4〜5倍面板玻璃的储运与使用要点：1） 面板玻璃储存时应避光、防潮，平整堆放，用防尘布覆盖2） 面板玻璃的最佳储存条件：放在恒温、干燥的仓库内，其温度在 25〜30C，相对湿度小于45%面板玻璃表面要清洁无水汽，不得用裸手接触玻璃表面3） 面板玻璃可采用木箱、纸箱或集装箱 （架）包装，箱 （架）应便于装卸、运。