光伏组件生产技术第2章-光伏组件构成课件.pptx

光伏组件构成光伏组件构成v第二章第二章光伏组件构成光伏组件构成v2.1构成之一电池片构成之一电池片v2.2构成之二玻璃构成之二玻璃v2.3构成之三胶膜构成之三胶膜v2.4构成之四背板构成之四背板v2.5构成之五焊带构成之五焊带v2.6构成之六边框构成之六边框v2.7构成之七硅胶构成之七硅胶v2.8构成之八接线盒构成之八接线盒光伏组件构成光伏组件构成v2.1构成之一电池片构成之一电池片光伏组件常用的组成部分是晶硅电池片、TPT背板、EVA胶膜、涂锡焊带、面板玻璃、硅胶、边框、接线盒，而电池片是光伏组件最核心的部分，它是将光能转化成电能的器件2.1.1特点特点电池片用于把光能直接转化为电能，如图2-1b所示为方角多晶硅电池片，图2-1c所示为圆角单晶硅电池片光伏组件构成光伏组件构成a）单晶硅棒光伏组件构成光伏组件构成c)单晶硅电池片b) 多晶硅电池片图2-1 光伏电池片光伏组件构成光伏组件构成2.1.2发展发展历程历程光伏组件是光伏系统中将太阳光辐射能直接转换为电能的器件，如图2-2a所示为单晶光伏组件，2-2b所示为多晶光伏组件由电池片附加其他材料封装成光伏组件，再按需要将一定数量的光伏组件组合成一定功率的光伏方阵，经与蓄电池、测量控制设备及DC/AC（直流-交流）变换器，构成光伏系统。

光伏组件构成光伏组件构成b)多晶光伏组件a)单晶光伏组件图2-2晶硅光伏组件光伏组件构成光伏组件构成就电池片的发展时间而言，可区分为四个世代：第一代基板硅晶 (Silicon Based)电池片约90%份额（如图2-3所示）、第二代为薄膜 (Thin Film)电池片约10%份额、第三代新观念研发 (New Concept)电池片、第四代复合薄膜材料电池片图2-3 电池片生产份额光伏组件构成光伏组件构成2.1.3光电转换效率光电转换效率电池片主要作用就是发电，发电市场上主流的是晶硅电池片、非晶硅电池片（也叫薄膜电池片），两者各有优劣晶硅电池片生产设备成本相对较低，但消耗大，电池片生产成本很高，光电转换效率也高薄膜电池片是先进的第三代电池片，设备成本较高，但消耗小，电池片生产成本很低，光电转化效率是晶体硅电池片50%左右，弱光效应好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的电池片光伏组件构成光伏组件构成1.光陷阱结构一般高效单晶硅电池片采用化学腐蚀制绒技术，制得绒面的反射率可达到10以下2.减反射膜减反射膜的基本原理是位于介质和电池表面具有一定折射率的膜，可以使入射光产生的各级反射相互间进行干涉从而完全抵消。

3.钝化层钝化工艺能有效地减弱光生载流子在某些区域的复合4.增加背场5.改善衬底材料选用优质硅材料，如N型硅载流子寿命长、制结后硼氧反应小、电导率好、饱和电流低光伏组件构成光伏组件构成2.1.4晶硅电池片晶硅电池片电池片型式上可分作基板式与薄膜式，基板式在材料上又可分单晶式、或相溶后冷却而成的多晶式基板；薄膜式则可和建筑物有较佳的结合性，它具有曲度，有可挠、可折叠等特性，材料上较常用非晶硅还有有机或纳米材料制作之电池片，目前仍处研发阶段电池片按结构分类有：同质结电池片、异质结电池片、肖特基电池片按材料分类有：硅电池片、有机化合物电池片、敏化纳米晶电池片、聚合物多层修饰电极型电池片、无机化合物半导体电池片、多元化合物薄膜电池片（塑料电池片）光伏组件构成光伏组件构成按工作方式分类有：平板电池片、聚光电池片、分光电池片按光电转换机理有：传统电池片，激子电池片晶硅电池片有：多晶硅电池片、单晶硅电池片非晶硅电池片有：薄膜电池片、有机电池片化学染料电池片主要是染料敏化电池片多晶硅的需求主要来自于半导体和电池片，按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级，其中用于电子级多晶硅占55%左右，太阳能级多晶硅占45%，如图2-4所示。

图2-4 太阳能级多晶硅比例光伏组件构成光伏组件构成1单晶硅电池片单晶硅电池片是当前开发得最快的一种电池片，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施单晶硅电池片是开发较早、转换率最高和产量较大的一种电池片2多晶硅电池片单晶硅电池片的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在电池片生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作电池片也是圆片，组成光伏组件平面利用率低光伏组件构成光伏组件构成2.1.5非晶硅电池片非晶硅电池片非晶硅电池片是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体用它制作的电池片只有1m厚度,相当于单晶硅电池片的1/300它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化, 硅材料消耗少, 单位电耗也降低了很多光伏组件构成光伏组件构成1.结构工艺如图2-5所示，其基本结构不是pn结而是pin结掺硼形成p区，掺磷形成n区，i为非杂质或轻掺杂的本征层图2-5非晶硅薄膜电池片结构光伏组件构成光伏组件构成非晶硅薄膜电池片的突出特点是：材料和制造工艺成本低，制作工艺为低温工艺（100-300），耗能较低，易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化，品种多，用途广。

非晶硅薄膜电池片存在问题是：光学带隙为1.7eV决定了其对长波区域不敏感，导致光电转换效率低，光致衰退效应明显，光电效率随着光照时间的延续而衰减以上问题解决途径是制备叠层电池片，即在制备的p-i-n单结电池片上再沉一个或多个p-i-n子电池制得采用的生产方法有反应溅射法、PECVD法、LPCVD法，如图2-6所示为反应溅射法制备费晶硅电池片的工艺；反应气体是H2稀释的SiH4；衬底材料是玻璃或不锈钢光伏组件构成光伏组件构成图2-6非晶硅薄膜电池片生产工艺1清洗TCO玻璃 2激光刻划1（SnO2） 3沉积非晶硅电池（PIN/PIN） 4激光刻划2（a-Si） 5溅射背电极铝膜 6激光刻划3（Al） 7封装（汇流、层压、测试）光伏组件构成光伏组件构成2.无机多元化合物薄膜电池片多元化合物电池片指不是用单一元素半导体材料制成的电池片各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：硫化镉电池片、砷化镓电池片、铜铟硒电池片多元化合物薄膜电池片材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-U族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池1）砷化镓砷化镓电池片是一种-V族化合物半导体电池片2）碲化镉电池片。

碲化镉是化合物半导体,其带隙适合光电能量转换光伏组件构成光伏组件构成（3）CIS电池片铜铟硒电池片是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜，如图2-7所示4）CIGS薄膜电池片技术图2-7 CIS电池片结构光伏组件构成光伏组件构成3.有机化合物电池片（1）染料敏化电池片染料敏化TiO2光伏电池片实际上是一种光电化学电池，如图2-8所示，为TiO2纳米晶薄膜电池片结构图2-8 燃料敏化纳米薄膜电池片结构示意图光伏组件构成光伏组件构成（2）聚合物多层修饰电极型电池片聚合物电池片是利用不同氧化还原型聚合物的还原电势, 在导电材料表面进行多层复合, 制成类似无机P-N结的单向导电装置各种材料的光电转换效率对比如图2-9所示图2-9 光电转换效率光伏组件构成光伏组件构成2.1.6等效电路等效电路电池片四种典型状态如图2-10所示：无外部光照，平衡状态；稳定光照，输出开路；稳定光照，输出短路；稳定光照，外接负载图2-10 电池片状态图光伏组件构成光伏组件构成1.模型等效电路的物理意义是：电池片光照后产生一定的光电流IL，其中一部分用来抵消结电流Ij，另一部分即为供给负载的电流IR。

光伏电池片的等效电路模型如图2-11所示图2-11 电池片等效电路模型光伏组件构成光伏组件构成2.分析电池片是利用光伏效应直接将光能转换为电能的器件其理想等效电路模型是一个电流源和一个理想二极管的并联电路，其输出特性可以用I-U曲线图表示，电池片理想等效电路如图2-12a所示，实际等效电路如图2-12b所示b）实际情况（theactualsolarcell）a）理想情况（Theidealsolarcell）图2-12 电池片等效电路（Equivalentcircuitofthesolarcell）光伏组件构成光伏组件构成2.1.7检验检验1.非电气检测电池片检验内容有、电池片厂家、包装(内包装及外包装)、外观、尺寸、电性能、可焊性、珊线印刷、主珊线抗拉力、切割后电性能均匀度，电池片在未拆封前要求保质期为一年抽检时，按来料的千分之二抽检，电性能和外观以及可焊性在生产过程全检电池片检验工具有单片测试仪、游标卡尺、电烙铁、橡皮、刀片、拉力计、激光划片机、涂锡带，助焊剂计量器具有游标卡尺、电池片分选仪、厚度测试仪、稳压电源、放大镜、橡皮、塞尺等光伏组件构成光伏组件构成2.电气检测（1）直流电流-电压（I-U）测量。

可以利用直流I-U曲线图对光伏电池片进行评测，I-U图通常表示电池片产生的电流与电压的函数关系，简化的测量配置如图2-13所示图2-13a所示曲线给出了光伏电池片的典型正偏特性，其中最大功率（PMAX）出现在最大电流（IMAX）和最大电压（VMAX）的交叉点图2-13a所示，对电池片进行I-U曲线测量的典型系统，由一个电流源和一个伏特计组成光伏组件构成光伏组件构成a)曲线图b）典型测量系统图2-13 电池片测量曲线图光伏组件构成光伏组件构成 (2)总体效率的测量参数 1）填充因数（FF）是将光伏电池片的I-特性与理想电池I-U特性进行比较的一种方式理想情况下，它应该等于1，但在实际的光伏电池片中，它一般是小于1的它实际上等于电池片产生的最大功率（PMAX=IMAXVMAX）除以理想光伏电池片产生的功率 FF =IMAXVMAX/(ISCVOC) 2）转换效率（h）是电池片最大输出功率（PMAX）与输入功率（PIN）的比值，即 h = PMAX/PIN（3）电容测量与I-U测量类似，电容测量也用于电池片的特征分析光伏组件构成光伏组件构成（4）电阻率与霍尔电压的测量四点共线探测技术在使用四点共线探测技术进行测量时，其中两个探针用于连接电流源，另两个探针用于测量光伏材料上电压降。

在已知PV材料厚度的情况下，体积电阻率（）可以根据下列公式计算得到： = (/ln2)(V/I)(tk)其中， =体积电阻率，单位是cm，V=测得的电压，单位是V，I=源电流，单位是A，t=样本厚度，单位是cm，k=校正系数，取决于探针与晶圆直径的比例以及晶圆厚度与探针间距的比例范德堡电阻率测量方法光伏组件构成光伏组件构成（5）脉冲式I-U测量除了直流I-U和电容测量，脉冲式I-U测量也可用于得出电池片的某些参数特别是，脉冲式I-U测量在判断转换效率、最短载流子寿命和电池电容的影响时一直非常有用2.1.8质量分级质量分级1.质量分级介绍（1）分级方法1)按转换效率分选2)按外观分选3)将外观分选合格的电池片根据目测按颜色进行分组4)按计划生产的板型规格和数量要求进行电池片分选光伏组件构成光伏组件构成（2）电池片的电性能测试测试前要使用标准电池片对测试仪器进行校准，测试误差不超过0.01w标准片测试误差大时，要对测试仪器进行参数调整，并记录校准结果3）测试注意事项1）测试前，要对测试仪进行标准片校准，保证测试数据的准确性分选电池片时要轻拿轻放，避免损坏分类和摆放时要按规定放在指定的泡沫盒或区域内。

装盒和打包时需要清点核对数目，并且确保包装的完整性2)测试过程中操作者必须戴上一次性手套或手指套，禁止不戴手指套进行测试分选测试分选后要整理电池片，禁止合格与不合格的电池片混合掺杂放置记录并填写相关文件数据记录光伏组件构成光伏组件构成2.粗分电池片有方角和圆角两种，方角的对角线大，圆角的对角线小（如图2-14所示），所以边长1030.5mm、1250.5mm、1500.5mm 、1560.5mm的电池片，对角有1350.5mm 、1480.5mm、1500.5mm、1。