太阳能电池片的生产工艺(安徽电气工程职业技术学院毕业论文)

安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）安徽 电气 工程 职业 技 术学 院毕业论 文、 实习报 告题 目系 部专 业姓 名班 级学 号指导教师教师单位题目类型 毕业论文 实习报告年 月 日目录第一章 绪论1.1、 我国能源的现状 1.2、 新能源的开发与应用 1.3、 太阳能电池的发展 第二章 太阳能电池片及组件的生产工艺流程1、太阳能发电的原理 1. 1、 太阳能发电应用 1. 2、 太阳能发电的前景 安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）1.3、 太阳能电池发电原理 2、太阳能电池片的生产工艺流程 2.1、 晶体硅太阳能电池的制作过程 2.2、 太阳能电池的应用 3、太阳能电池组件生产工艺 3.1、 太阳能电池组件定义 3. 2、 太阳能电池组件的核心 - 太阳能电池片 3.3、 太阳能电池组件产品特点 3.4、 工艺流程 3. 5、 工艺简介 第三章 结论 参考文献 附录 第一章 绪论1、 我国能源发展状况1.1、 我国能源的分布特点我国各种能源资源在地域分布上都具有不同程度的不平衡性 煤炭资源分布的面较广，全国 2300 多个县市中 1458 个有煤炭赋存，但 90％的储量分布在秦岭 -淮河以北地区， 尤其是晋陕蒙三省区， 占到全国总量的 63.5％。从东西方向看，煤炭 85％分布于中西部，沿海地区仅占 15％。在煤炭资源比较贫乏的大区中有相对较富的省份， 如东北区的黑龙江， 华东区的安徽， 华中区的河南；而在能源比较富裕的大区中又有相对贫乏的省份，如西北区的甘肃，华北区的京、津两市。从分省探明储量看，超过 1000 亿吨的有山西、陕西、内蒙古； 200～ 1000 亿吨的有新疆、贵州、宁夏、安徽、云南和河南六省区，合占全国的 25.3％。石油、天然气资源集中在东北、华北（包括山东）和西北，合占全国探明储量的 86％，集中程度高于煤炭。储量最大的省区是黑龙江（占全国 31.8 ％）、山东（ 18.6 ％）、辽宁（ 12.7％）和京津冀（ 12.7 ％），其次是新疆（ 8.1％）、河南（ 4.4％）等。水能资源的分布主要在西部和中南部，在全国技术可开发资源量（ 3.7 亿千瓦）中合计占到 93.2％，其中西南占 67.8％。占全国 10％以上比重的省份有四川（ 26.8％）、云南（ 20.9 ％）和西藏（ 17.2％），其次为湖北、青海、贵州、安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）广西，各在 3％～ 8％之间。与燃料资源主要分布在北方相比，水能资源与之在空间上有较强的区域互补性。全国能源资源结构是以煤为主（占 75.2％），水力居次（ 22.4％），油气为辅（ 2.4％）。各地区呈现明显的差异。就省区而言，北方大多数省份以煤炭为主，而南方一些省份则以水力资源为主。在省内能源结构中水力比重在 80％以上的有西藏、浙江、湖北、四川、福建， 50％～ 80％的有广西、广东、青海、江西、 湖南和云南。 能源资源结构具有综合性特色的省份很少， 但油气资源占相当比重（超过 10％）的有黑龙江、山东、辽宁、吉林和京津冀。人均能源资源量是衡量能源富裕程度的重要标志。按照可开发资源数量计算， 全国人均 246 吨标煤。以大区论，西北达 695 吨，华北 682 吨，西南 367 吨，均有一种或数种能源特别丰富，具有全国意义。分省区看，西藏、宁夏、内蒙古、新疆、山西均超过 1000 吨，青海、云南均超过 500 吨，可算为最富裕省区。 而另一方面，广东、浙江、江苏、江西、福建、吉林、广西均在 80 吨以下，可视为极贫乏省区。能源资源分布同消费分布脱节无论从每一能源种类或能源总体看， 其分布与消费区的分布都很不一致。 尽管在能源相对贫乏地区努力进行资源勘探和加大开发强度， 有的地区甚至在全国能源生产中的比重已高于其资源比重， 然而由于主要经济发达省市几乎都是能源相对贫乏区，随着经济的不断快速增长，能源自给率逐年下降。如华东区三省一市，能源资源只占全国 5.4％，通过加大两淮徐州等煤田的建井规模和较充分地开发浙江水电，一次能源生产的比重仍只占全国 4.2％，而能源消费量却要占到全国的 11.4％。华南的情况同样突出，能源资源、生产与消费量分别占全国 2.3％，2.6％和 7.0％。 华中的能源消费量也超过生产量。 以上三区合计要消费全国能源的 1/3（见表），他们的供需缺口主要靠华北甚至东北（供油）解决，需长途运输， 诸如长江三角洲、 珠江三角洲、 武汉及其周围等能源集中消费区均离北方和西部主要能源基地一二千公里以上。 即使在能源富裕的东北与华北， 主要消费区如辽中南、京津唐，由于能源消耗量十分集中，也需要由黑龙江、山西、内蒙古远途输入能源。 因此， 能源由北而南和由西而东的大量运输将是长期存在的基本态势。1.2、 我国新能源的开发与应用现状的新型能源有核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能；也有运用海洋波能进行发电、将海藻改良成生物燃料和核废料也可以成为能源。核能 核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）核能发电热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所有需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核电的缺点核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使 900 万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。日本此次地震和海啸使得核电站受损，导致核泄漏严重影响周围环境的安全。太阳能太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P 型晶体硅经过掺杂磷可得 N 型硅，形成 P－N 结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在 P－N 结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。水能主要是利用水的势能转换成电能，但是对环境的影响很大，违背了自然环境的规律，除了一些较大的水力发电厂还在投入发电外其他的都已经不再允许建设了。安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）火电需要燃烧煤、石油等化石燃料，将热能转换成电能，现在的主流发电项目，使用的是不可再生的能源。其它的如生物质能、地热能、海洋能、氢能等发展很少，这方面的技术也不是很成熟，所以能投入使用的是很少的。根本不在主流发电项目之内。1.3、 太阳能电池的发展随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有 3种，即火电、水电和核电。火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有 30 年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使 900 万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。1． 4、太阳能发电是最理想的新能源照射在地球上的太阳能非常巨大，大约 40 分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同， 具有以下特点 ①无枯竭危险； ②绝对干净 （无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。目前，太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达 20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到 10％，每瓦发电设备价格降到1－2 美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池，光电变换效率可达 36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。第二章1、 太阳能电池发电原理1.1 太阳能发电应用太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分别进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。日本已于 1992 年 4 月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从 1994 年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有 1000 户家庭、 2000 年时有 7 万户家庭装上太阳能发电设备。据日本有关部门估计日本 2100 万户个人住宅中如果有 80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的 14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的 30％－ 40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的 3 千瓦发电系统，需 600 万至 700 万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到 100 万到 200 万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。不久前，美国德州仪器公司和 SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到 1 毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约 50 平方厘米的面积上便分布有 1， 700 个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有 8％ 10，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要 1.5 至 2 美元，而且每发一度电的费用也可降到 14 美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。1.2 太阳能发电的前景安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到 2000 年、 2050 年、 2100年， 即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11 万平方公里、186.79 万平方公里、 829.19 万平方公里。 829.19 万平方公里才占全部海洋面积 2.3％或全部沙漠的 51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5％ 。因此这一方案是有可能实现的。另一是天上发电方案。早在 1980 年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长 10 公里、宽 5 公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供 500 万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。随着我国技术的发展， 在 2006 年， 中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力太阳能的使用主要分为几个方面家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。世界目前已有近 200 家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。近年韩国三星、 LG 都表示了积极参与的愿望，中国海峡两岸同样十分热心。据报道，我国台湾 2008 年结晶硅太阳能电池生产能力达 2． 2GW， 以后将以每年 1Gw生产能力扩大，当年并开始生产薄膜太阳能电池，今年将大力增强，台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。 2010 年各国及地区有 1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本 Sharp，德国 Q Cells ，SchoSolar，拐 5 威 RWESolar，中国 SuntechPower 等 5 家公司，其余 7 家500MW以上生产能力的公司。近年世界太阳能电池市场高歌猛进，一片大好，但百年不遇的金融风暴带来的经济危机，同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云，主要企业如德国 Q Cells 的业绩应声下调，预年今年世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时，人们也看到美国．奥巴马上台后即将施行 GreenNewDeal 政策，包括其内的绿色能源计划可有 1500 亿美元的补助资金，日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。1.3 太阳能电池发电原理安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P 型晶体硅经过掺杂磷可得 N型硅，形成 P－N 结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在 P－N 结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。2、太阳能电池片的生产工艺流程2.1 晶体硅太阳能电池的制作过程储量丰富的硅“ 硅 ” 是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从 19 世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。 20 世纪末，我们的生活中处处可见 “ 硅 ” 的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近 15 年来形成产业化最快的。2.2 生产过程生产过程大致可分为五个步骤 a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。以单晶硅为例，其生产过程可分为安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）工序一，硅片清洗制绒目的表面处理清除表面油污和金属杂质；去除硅片表面的切割损坏层；在硅片表面制作绒面，形成减反射织构，降低表面反射率；利用 Si 在稀 NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成 3-6 微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收；工序二，扩散硅片的单 / 双面液态源磷扩散，制作 N型发射极区，以形成光电转换的基本结构 PN 结。POCl3 液态分子在 N2 载气的携带下进入炉管， 在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换，并扩散进入硅片表面，激活形成 N 型掺杂，与 P 型衬底形成 PN结。主要的化学反应式如下POCl3 O2 → P2O5 Cl2 P2O5 Si → SiO2 P工序三，等离子刻边去除扩散后硅片周边形成的短路环；工序四，去除磷硅玻璃去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指掺有P2O5的 SiO2 层）。工序五， PECVD目的减反射 钝化安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备， Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition ；制作减少硅片表面反射的 SiN 薄膜（～ 80nm）；SiN 薄膜中含有大量的氢离子，氢离子注入到硅片中，达到表面钝化和体钝化的目的，有效降低了载流子的复合，提高了电池的短路电流和开路电压。工艺原理硅烷与氨气反应生成 SiN 淀积在硅片表面形成减反射膜。利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术。由于等离子体存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的生成， 从而降低沉积温度。 PECVD在 200℃～ 500℃范围内成膜，远小于其它 CVD在 700℃～ 950℃范围内成膜。反应过程中有大量的氢离子注入到硅片中，使硅片中悬挂键饱和、缺陷失去活性，达到表面钝化和体钝化的目的。工序六，丝网印刷用丝网印刷的方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，已引出产生的光生电流；工艺原理给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效输出；正面电极用 Ag 金属浆料，通常印成栅线状，在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率；背面通常用 Al 金属浆料印满整个背面，一是为了克服由于电池串联而引起的电阻，二是减少背面的复合；工序七，烘干和烧结目的及工作原理烘干金属浆料，并将其中的添加料挥发（前 3 个区）；在背面形成铝硅合金和银铝合金， 以制作良好的背接触 （中间 3 个区） ；铝硅合金过程实际上是一个对硅进行 P 掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（ 577℃）以上。经过合金化后，随着温度的下降，液相中的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层，它补偿了 N 层中的施主杂质，从而得到以铝为受主杂质的 P 层，达到了消除背结的目的。在正面形成银硅合金，以良好的接触和遮光率；Ag 浆料中的玻璃添加料在高温（ 700 度）下烧穿 SiN 膜，使得 Ag 金属接触硅片表面，在银硅共熔点（ 760 度）以上进行合金化。1.5 太阳能电池的应用通信卫星供电安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）上世纪 60 年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家，将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。离网发电系统太阳能发电 [1] 控制器 光伏控制器和风光互补控制器 对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高，逆变器的高效运行也显得非常重要。产品包括 A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器F、风力 / 光伏发电控制与逆变器一体化电源并网发电系统上海力友电气有限公司的可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器 [2] 直接反向馈入电网的发电系统。因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。网发电系统是太阳能风力发电的发展方向，代表了 21 世纪最具吸引力的能源利用技术。安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）3、太阳能电池组件生产工艺3.1、 太阳能电池组件定义 太阳能电池组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量 和成本。3.2、太阳能电池组件的核心 - 太阳能电池片（ 1）单晶硅太阳能电池 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。（ 3）非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳电池是 1976 年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为 10％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。3.3、太阳能电池组件产品特点具有光电转换效率高，可靠性高；先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性；高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池易于自动焊接和激光切割。透明电池组件1 层压件 组件发电的主题（结构见下）2 铝合金 保护层压件，起一定的密封、支撑作用3 接线盒 保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同4 硅胶 密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，现在国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。层压件结构（按照工艺顺序）安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）1 钢化玻璃 其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的， 1. 透光率必须高（一般 91以上）；2. 超白钢化处理2 EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的 EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了 EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如 EVA胶黏度不达标， EVA 与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起 EVA提早老化，影响组件寿命。3 发电主体 主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣晶体硅太阳能电池片 , 设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电。如计算器上的太阳能电池4 EVA 作用如上，主要粘结封装发电主体和背板5 背板 作用，密封、绝缘、防水（一般都用 TPT、 TPE 等）材质必须耐老化，现在组件厂家都质保 25 年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。6 组件如下图3.4、工艺流程1、 电池检测 2 、 正面焊接 检验 3 、 背面串接 检验 4 、 敷设 （玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设） 5 、层压 6 、去毛边（去边、清洗） 7 、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶） 8 、 焊接接线盒 9 、高压测试 10 、组件测试 外观检验 11、包装入库；3.5、工艺简介1、电池测试由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。2、 正面焊接是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）度约为电池边长的 2 倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。 我们公司采用的是手工焊接3、背面串接背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有 36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将 36 片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。4、层压敷设背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的 EVA 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（ primer ）以增加玻璃和 EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次由下向上玻璃、 EVA、电池、 EVA、玻璃纤维、背板）。5、组件层压将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据 EVA的性质决定。我们使用快速固化 EVA时，层压循环时间约为 25 分钟。固化温度为 150℃。6、修边层压时 EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。7、 装框类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。8、焊接接线盒在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。9、 高压测试 高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。10、组件测试测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。第三章 结论新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。 太阳能是一种清洁、 高效和永不衰竭的新能源。 在新实际中， 各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。 而光伏发电具有安全可靠、 无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。国外现状安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）常规能源资源的有限性和环境压力的增加， 使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年，国际光伏发电迅猛发展。 1973年，美国制定了政府级阳光发电计划； 1980 年又正式将光伏发电列入公共电力规划， 累计投资达 8 亿多美元； 1994 年度的财政预算中， 光伏发电的预算达 7800多万美元，比 1993 年增加了 23． 4％； 1997 年美国和欧洲相继宣布 “百万屋顶光伏计划 “， 美国计划到 2010 年安装 1000 ～ 3000MW 太阳电池。 日本不甘落后，1997 年补贴 “屋顶光伏计划 “的经费高达 9200 万美元，安装目标是 7600Mw 。 印度计划 1998－ 002 年太阳电池总产量为 150MW ，其中 2002 年为 50MW 。国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展， 光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。 到目前为止， 世界太阳电池年销售量己超过 60 兆瓦， 电池转换效率提高到 15％以上， 系统造价和发电成本已分别降至 4 美元 /峰瓦和 25 美分 /度电；在太阳热利用方面，由于技术日趋成熟，应用规模越来越大，仅美国太阳能热水器年销售额就逾 10 亿美元。太阳能热发电在技术上也有所突破，目前已有 20 余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。我国煤炭巨量消费已成为大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、 风能、 生物质能、 地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源， 开发利用前景广阔。太阳能光伏发电应用始于 70 年代，真正快速发展是在 80 年代。在 1983 年一1987 年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线，使我国太阳电池的生产能力从 1984 年以前的年产 200 千瓦跃到 1988 年的 4． 5兆瓦。 目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、 无电乡村、 无电岛屿等边远偏辟无电地区，年销售约 1.1 兆瓦，成效显著。1）建成了 40 多座县、乡级小型光伏电站，光伏电池总装机容量约 600kw ，其中西藏最多，达 450 多 kw； 1998 年 10 月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达 100kw 。（ 2）家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计，至今全国已累计推广家用光伏电源约 15 万台，光伏电池总功率约达 2.9MW 。（ 3）在 22 所农村学校建立了光伏电站，光伏电池组件的总装机容量为 57kw 。（ 4） 1998 年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线工程，有 26 个光缆通信站采用光伏电池作电源，其海拔高度多在 4500m 以上，光伏电池组件的总功率达 100kw 。（ 5） 1996 年建成了塔中 4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统，总功率为 40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠，总长达 300Km 。（ 6） 1995 年， 63 个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电池供电，共建成 216 套卫视接收站和＊ 套调频发射站光伏电池供电系统，总功率为 300 多 kw。我国西部地区是世界上最大、地势较高的自然地理单元。也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一，尤其是西藏地区，空气稀薄，透明度高，年日照时间长达 1600 一 3400 小时之间， 每天日照 6 小时以上年平均天数在 275--330 天之间，辐射强度大， 年均辐射总量 7000 兆焦耳 / 平方米， 地域呈东向西递增分布， 年变化呈峰型，资源优势得天独厚，应用前景十分广阔。安徽电气工程职业技术学院（毕业论文）我国地域广阔， 十分适合太阳能电池的发展需求， 而且随着不可再生能源 （如煤炭， 石油等） 越来越少， 人们急于寻求一种新新的可在生的绿色能源替代他们，因此太阳能光伏发电的前景是十分看好的将来必将造福全人类