《光伏发电系统》PPT课件

晶硅太阳电池组件简介岳之浩 南昌大学 光伏研究院 提 纲晶 硅 太 阳 电 池 组 件 性 能 检 测三 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料二 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 PID问 题四 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 生 产 工 艺一 一 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 生 产 工 艺硅 是 光 伏 产 业的 核 心 材 料 晶 硅 光 伏 电 站垂 直 一 体 化 流 程 一 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 生 产 工 艺边 框 钢 化 玻 璃EVA 背 板 密 封 胶灌 封 胶 电 池 片接 线 盒密 封 胶 焊 带光 伏 组 件 结 构 一 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 生 产 工 艺 筛选 单焊 串焊 自动焊 层叠 层叠EL 层压 装框 装接线盒 擦拭 IV 测试 成品EL 包装 入库光 伏 组 件 生 产 工 艺 提 纲晶 硅 太 阳 电 池 组 件 性 能 检 测三 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料二 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 PID问 题四 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 生 产 工 艺一 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料光 伏 组 件 原 辅 材 料 背板边框接线盒原材料控制电池片EVA玻璃焊带密封胶单 片 EL 单 片 功 率 电 极 拉 力 交 联 度二 极 管 性 能层 间 拉 力粘 接 力膜 厚透 光 率 体 电 阻 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料1. 背 板2. EVA3. 焊 带 4. 硅 胶5. 玻 璃 边 框 钢 化 玻 璃EVA背 板 密 封 胶灌 封 胶 电 池 片接 线 盒密 封 胶 焊 带光 伏 组 件 主 要 原 辅 材 料 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板 的 结 构 及 特 点 由 多 层 高 分 子 薄 膜 经 碾 压 黏 合 起 来 的 复 合 膜 ， 主 要 由 三 层 组 成 含 氟膜 （ 或 其 替 代 物 ） PET层 或 其 替 代 物 ） EVA粘 结 层 （ 有 含 氟 膜 、 改 性EVA、 PE、 PET等 ） 。特 点 （ 1） 优 异 的 耐 侯 性 （ 2） 低 的 水 汽 渗 透 率 （ 3） 良 好 的 电 绝 缘 性 （ 4） 一 定 的 粘 结 强 度背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板含 氟 膜 （ 或 其 替 代 物 ） 主 要 有 PVF（ 聚 偏 氟 乙 烯 ） 、 PVDF（ 聚 偏 二 氟 乙 烯 ） 、 PTFE聚 四 氟乙 烯 ） 、 THV（ 四 氟 乙 烯 、 六 氟 丙 烯 、 偏 氟 乙 烯 共 聚 物 ） 、 聚 酰 亚 胺 、改 性 PET（ 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ） 等 。 各 种 膜 性 能 对 比 性 能 工 艺 PVF PVDF PTFE THV 聚 酰 亚 胺 改 性 PET耐 侯 性 优 优 优 优 良 一 般使 用 温 度 / ℃ -70110 -40150 -190260 / -260300 /与 PET黏 合 一 般 一 般 一 般 良 优 优加 工 方 式 挤 出 /流 延 /涂 布 挤 出 /涂 布 涂 布 挤 出 挤 出 挤 出注 加 工 方 式 不 同 对 膜 的 性 能 影 响 很 大 ， 一 般 说 来 挤 出 法 优 于 流 延 法 ， 涂 布 法 因 为 其 工艺 尚 不 成 熟 ， 性 能 相 对 最 差 。 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板PET聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 优 点 较 低 的 水 汽 透 过 率 优 异 的 绝 缘 性 能缺 点 在 高 温 高 湿 中 容 易 水 解 在 紫 外 光 照 中 易 发 生 光 降 解 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料与 EVA粘 结 层 与 EVA粘 结 层 主 要 有 含 氟 膜 和 EVA（ 不 同 于 EVA胶 膜 ） 两 大 类 。性 能 要 求 优 秀 的 抗 紫 外 能 力较 高 的 光 反 射 率一 定 粘 结 强 度 与 EVA粘 结 层 性 能 比 较 品 种 价 格 抗 紫 外 与 PET粘 结 对 PET保 护 与 EVA粘 结含 氟 薄 膜 贵 优 一 般 优 良EVA 便 宜 一 般 优 差 优背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板市 场 上 主 流 背 板 及 其 组 成 目 前 背 板 主 要 有 氟 膜 背 板 和 非 氟 膜 背 板是 否 含 氟 种 类 结 构 氟 膜 背 板 TPT背 板 含 氟 层 （ Tedlar薄 膜 ） PET 含 氟 层 （ Tedlar薄 膜 ）TPE背 板 含 氟 层 （ Tedlar薄 膜 ） PET EVA（ 低 VA含 量 ）KPK背 板 含 氟 层 （ PVDF） PET 含 氟 层 （ PVDF）BBF背 板 THV PET EVA氟 涂 料 背 板 非 氟 膜 背 板 非 氟 膜 背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料氟 膜 背 板 氟 膜 具 有 优 异 的 耐 腐 蚀 、 耐 溶 剂 、 耐 污 水 、 耐 磨 性 、 自 洁 性 、 耐 候性 、 耐 久 性 和 自 熄 性 等 性 能 ， 完 全 满 足 电 池 背 板 材 料 的 要 求 ， 目 前 晶 硅太 阳 电 池 背 板 材 料 常 用 氟 膜 有 聚 氟 乙 烯 PVF 和 聚 偏 二 氟 乙 烯 PVDF ， 氟 膜 处 于 背 板 结 构 的 外 层 ， 具 有 良 好 的 抗 环 境 侵 蚀 能 力 。 PVDF 与 PVF 分 子 结 构 非 常 相 近 似 ， PVDF 的 氟 含 量 59远 高 于 PVF 的 41， 因 此 其 耐 候 性 优 于 PVF， 且 其 熔 点 和 分 解 温 度 相 差 大 ， 易 于 加 工 ， 不 像 PVF 那 么 容 易 降 解 ， 同 时 透 湿 性 也 优 于 PVF， 所 以 PVDF 膜 的 发 展 正 在逐 渐 成 为 光 伏 组 件 背 板 基 膜 的 主 流 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料TPT背 板 TPT 结 构 是 最 早 的 太 阳 能 电 池 背 板 结 构 ， 现 在 也 是 双 面 含 氟 复 合 型 背板 的 统 称 ， 其 结 构 为 氟 膜 /PET/氟 膜 。 最 早 的 T层 是 指 杜 邦 公 司 所 生 产 的Tedlar薄 膜 ， 已 成 功 运 用 于 光 伏 领 域 25年 之 久 。 Tedlar薄 膜 型 背 板 的 全 球 主 要 厂 商 有 奥 地 利 Isovoltaic， 意 大 利 coveme ， 韩 国 SFC， 台 湾 台 虹 ， 日 本 MA， 德 国 Krempel等 。 为 了 降 低 成 本 、 改 善 背 板 与 EVA的 粘 接 强 度 ， 一 部 分 厂 商 采 用 PE 或 EVA 代 替 内 层 的 氟 膜 ， 其 结 构 为 氟 膜 /PET/PE。 这 种 背 板 一 般 使 用 年 限 较双 面 都 是 氟 膜 的 TPT 短 。 目 前 TPE 结 构 的 太 阳 能 电 池 背 板 销 量 已 经 超 过 TPT 结 构 ， 成 为 市 场 主 流 ， 其 生 产 公 司 主 要 有 日 本 Toyal, 美 国 Madico 公 司等 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料KPK背 板 由 德 国 Krempel 公 司 和 法 国 Arkema 公 司 共 同 最 先 开 发 出 来 ， 其 结构 为 PVDF/PET/PVDF， 属 于 TPT 结 构 的 一 种 ， 该 产 品 自 2008 年 推 向 市场 以 来 ， 已 被 欧 洲 和 亚 洲 主 要 的 光 伏 组 件 生 产 厂 商 广 泛 采 用 ， PVDF较PVF 具 有 更 好 的 耐 候 性 和 加 工 性 ， 但 是 PVDF 薄 膜 成 型 加 工 技 术 要 求 较高 。 生 产 商 主 要 有 法 国 阿 科 玛 ， 韩 国 SKC 和 日 本 电 气 ， 目 前 ， 国 内 也 有 关 于 PVDF 的 原 料 改 性 和 薄 膜 制 备 研 究 ， 其 中 佛 山 市 金 冠 高 科 新 材 料有 限 公 司 已 经 研 发 成 功 ， 可 以 代 替 进 口 的 PVDF 薄 膜 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料BBF背 板 结 构 为 THV/PET/EVA， 一 般 采 用 多 层 共 挤 生 产 。 其 中 THV 树 脂 是四 氟 乙 烯 -六 氟 丙 烯 -偏 氟 乙 烯 的 三 元 共 聚 物 ， 是 目 前 韧 性 最 佳 的 氟 聚 合物 。 BBF 太 阳 能 电 池 背 板 具 有 卓 越 的 耐 候 性 ， 良 好 的 回 弹 性 、 阻 燃 性、 低 渗 透 性 ， 多 层 之 间 用 化 学 方 法 粘 合 ， 无 粘 合 剂 。 目 前 ， 美 国 3M 公 司 在 生 产 这 种 背 板 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料氟 涂 料 背 板 该 类 背 板 的 设 计 思 路 是 使 用 氟 炭 涂 料 涂 布 到 PET 薄 膜 上 以 替 代 氟 塑料 薄 膜 其 结 构 为 氟 涂 料 /PET/氟 涂 料 ， 目 前 国 内 较 多 作 为 涂 布 材 料 的 有 四氟 的 PTFE、 PVDF、 FEVE， 但 是 氟 涂 料 因 固 有 一 些 问 题 如 粘 结 性 、 针 孔、 附 着 力 、 开 裂 和 挥 发 性 等 暂 不 能 应 用 于 背 板 ， 只 能 用 于 低 端 市 场 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料非 氟 膜 背 板 为 了 降 低 成 本 ， 或 是 由 于 氟 膜 供 应 不 足 ， 而 采 用 无 氟 树 脂 薄 膜 生 产背 板 ， 该 结 构 通 常 为 三 层 PET， 即 PET/PET/PET 或 PET/PET/EVA， 该 产品 使 用 年 限 较 短 ， 只 能 用 于 使 用 条 件 不 是 很 恶 劣 的 地 方 ， 不 含 氟 背 板 无法 满 足 商 用 晶 硅 太 阳 能 电 池 组 件 25 年 的 湿 热 、 干 热 、 紫 外 等 环 境 考 验 与使 用 要 求 ， 很 难 适 合 用 于 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 的 封 装 ， 该 结 构 的 背 板 日 本生 产 和 使 用 较 多 ， 包 括 电 技 研 TOPPAN、 TORAY 东 丽 、 KEIWA 和 REIKO 等 。背 板 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板常 见 的 背 板 失 效 方 式 背 板 自 身 结 构 缺 陷 使 用 年 限 不 达 标 （ 表 现 为 PET脆 化 、 发 黄 ，背 板 破 裂 ， 如 纯 PET结 构 组 件 一 般 使 用 年 限 不 超 过 10年 ） 。 层 间 胶 黏 剂 缺 陷 背 板 层 间 分 层 （ 涂 胶 工 艺 稳 定 性 问 题 ， 或 层 间胶 黏 剂 粘 结 强 度 不 够 ， 或 层 间 剥 离 力 老 化 衰 减 快 ） 与 EVA粘 结 层 缺 陷 脱 层 （ 表 面 处 理 问 题 ， EVA质 量 问 题 ， 交 联度 不 达 标 ） 、 发 黄 （ 材 料 不 耐 老 化 ， 如 东 洋 PVDFW-PETV-PET LE的 LE层 容 易 老 化 发 黄 ） 。 背 板 的 材 质 决 定 了 组 件 的 使 用 年 限 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料背 板常 见 的 PET失 效 方 式 PET层 对 于 背 板 最 为 重 要 ， 它 起 到 隔 绝 水 汽 、 绝 缘 作 用 ， 并 给 予 背 板 一定 的 机 械 强 度 ， 但 是 PET耐 候 性 比 较 差 。 所 以 通 常 使 用 氟 膜 或 者 改 性 PET来 提 高 其 耐 候 性 。 PET独 特 的 分 子 结 构 导 致 背 板 在 不 同 老 化 条 件 下 有 着 不 同 的 失 效 模 式 。所 以 有 必 要 比 较 氟 膜 背 板 与 改 性 PET背 板 在 不 同 老 化 条 件 下 的 耐 候 性 。紫 外 老 化 黄 变 PCT老 化 脆 化 热 循 环 起 皱 湿 热 老 化 分 层 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料EVAEVA胶 膜 成 分 EVA（ 乙 烯 -醋 酸 乙 烯 共 聚 物 ） 胶 膜 是 一 种 因 受 热 发 生 交 联 反 应 从 而形 成 热 固 性 凝 胶 树 脂 的 热 固 性 热 熔 胶 。 EVA胶 膜 在 未 层 压 前 是 线 性 大 分 子 ， 当 受 热 时 ， 交 联 剂 分 解 ， 形 成活 性 自 由 基 ， 引 发 EVA分 子 间 反 应 形 成 网 状 结 构 。 从 而 提 高 EVA的 力 学 性能 、 耐 热 性 、 耐 溶 剂 性 、 耐 老 化 性 。 交 联 体 型线 型 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料EVA 名 称 对 性 能 的 影 响VA含 量 VA含 量 越 高 ， 流 动 性 越 大 ， 软 化 点 越 低 ， 粘 结 性 能 越 好 ， 极 性越 大 分 子 量 及 分 布 分 子 量 越 高 ， 流 动 性 越 差 ， 整 体 力 学 性 能 越 好交 联 剂 体 系 决 定 EVA的 固 化 温 度 与 固 化 时 间 。 好 的 交 联 剂 体 系 ， 可 以 降 低 气泡 产 生 可 能 性 ， 同 时 残 留 的 自 由 基 少 ， 减 少 不 稳 定 因 素阻 聚 剂 主 要 是 用 来 延 缓 交 联 反 应 的 时 间 ， 有 利 于 抽 真 空 时 气 泡 的 排 除抗 氧 剂 提 高 EVA的 抗 氧 化 性 能光 稳 定 剂 提 高 EVA的 耐 紫 外 黄 变 ， 捕 捉 自 由 基 ， 延 缓 EVA老 化硅 烷 偶 联 剂 提 高 EVA与 玻 璃 的 粘 结 强 度 EVA胶 膜 主 要 由 EVA主 体 、 交 联 剂 体 系 （ 包 括 交 联 引 发 剂 和 交 联 剂 ） 、 阻聚 剂 、 热 稳 定 剂 、 光 稳 定 剂 、 硅 烷 偶 联 剂 等 组 成 。 各 部 分 对 EVA性 能 的 影 响 如 下 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料EVAEVA主 要 供 应 商 及 性 能 比 对 EVA厂 家 众 多 ， 主 要 EVA供 应 商 有 日 本 三 井 化 学 ， Bridgestone， 国 内的 如 First， 斯 威 克 、 海 优 威 等 。 下 面 是 国 外 EVA与 国 内 EVA差 异 的 对 比 。名 称 VA含 量 交 联 剂 体 系 耐 黄 变 性能 剥 离 强 度 流 动 性 出 现 气 泡 概率国 外 EVA 28左 右 稳 定 优 均 匀 合 适 较 少国 内 EVA 33左 右 稍 差 良 好 波 动 大 偏 大 较 多注 未 列 出 的 性 能 参 数 二 者 差 距 不 大 。 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料EVA 封 装 胶 膜 EVA 中 Va 含 量 的 测 定测 定 方 法 Va测 定 值 绝 对 偏 差 （ ）皂 化 法 33.4 0.4热 重 分 析 法 33.4 0.4 红 外 光 谱 法 33.42 0.42核 磁 共 振 法 34.25 1.25 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料EVA常 见 的 EVA失 效 方 式 发 黄 EVA发 黄 由 两 个 因 素 导 致 （ 主 要 是 添 加 剂 体 系 相 互 反 应 发 黄 ； 其 次 EVA自 身 分 子 在 氧 气 、 光 照 条 件 下 ， EVA分 子 自 身 脱 乙 酰 反 应 导 致 发 黄 ） ， 所 以 EVA的配 方 决 定 其 抗 黄 变 性 能 的 好 坏 。 气 泡 气 泡 包 括 两 种 ， 层 压 时 出 现 气 泡 和 层 压 后 使 用 过 程 中 出 现 气 泡 。 层 压 时出 现 气 泡 （ EVA的 添 加 剂 体 系 ， 其 它 材 料 与 EVA的 匹 配 性 ， 层 压 工 艺 均 有 关 系 ） ； 层 压 后 出 现 气 泡 （ 这 个 导 致 的 因 素 众 多 ， 一 般 是 由 材 料 间 匹 配 性 差 导 致 ） 。 脱 层 与 背 板 脱 层 （ 交 联 度 不 合 格 ， 与 背 板 粘 结 强 度 差 ） ； 与 玻 璃 脱 层 （ 硅 烷偶 联 剂 缺 陷 ， 玻 璃 脏 污 ， 硅 胶 封 装 性 能 差 ， 交 联 度 不 合 格 ） 。 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料焊 带焊 带 的 结 构 和 分 类 焊 带 的 结 构 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料焊 带 分 类 方 法 种 类按 铜 基 材 分 纯 铜 （ 99.9） 、 无 氧 铜（ 99.95） 、 紫 铜按 涂 锡 层 分 60Sn40 Pb 62Sn36Pb2Ag 96.5Sn3.5Ag 按 用 途 分 互 联 条 、 汇 流 条按 硬 度 分 软 ， 特 软 ， 超 软 ， 超 软 1焊 带 的 分 类 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料焊 带焊 带 的 各 种 成 分 指 标 及 可 靠 性焊 带 的 各 种 成 分 性 能 参 数种 类 电 阻 率 （ Ω.cm）铜 1.69*10 -6锡 1.14*10-5铅 2.06*10-5银 1.62*10-6 种 类 固 相 点 液 相 点60Sn/40Pb 183 ℃ 190℃62Sn/36Pb/2Ag 178 ℃ 180 ℃96.5Sn/3.5Ag 217 ℃ 219 ℃ 二 、 晶 硅 太 阳 电 池 组 件 主 要 原 辅 材 料焊 带光 伏 行 业 对 焊 带 的 要 求（ 1） 低 电 阻 率 ρ焊 带 电 阻 率 R 焊 带 电 阻 *A 焊 带 截 面 积 /L焊 带 长 度 （ 2） 安 全 载 流 量 截 面 积 一 般 对 应 3.75A的 电 流 强 度 的 焊 带 的 横 截 面 应 0.3 mm 2。（ 3） 力 学 性 能 因 为 焊 带 要 接 受 温 度 循 环 试 验 冲 击 ， 所 以 需 要 一 定 的 强 度 ， 否 则 容 易 发 生 断 裂 。 抗 拉 强 度 单 片 焊 带 ≥180N/mm2， 汇 流 条 ≥ 200N/mm2。 屈 服 强 度 ≦ 80MPa 伸 长 率 ≥30。（ 4） 抗 老 化 性 能 能 耐 一 定 的 酸 碱 腐 蚀 性 ， 具 有 良 好 的 抗 疲 劳 特 性 ， 能 保 证 25年 的 使 用 寿 命 。（ 5） 与 硅 片 的 相 容 性 尽 量 使 用 软 态 焊 带 ， 降 低 电 池 片 与 硅 片 的 热 应 力 ， 降 低 裂 片 率 。 控 制 涂 层 的 熔 化 温 度 。