太阳能电池板的设计原理

东营光伏太阳能有限公司１太阳能电池板的设计原理及工艺过程保证一、太阳能电池板的光伏效应原理通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术， 光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的， 因此又称太阳能光伏技术太阳电池 ,它是利用半导体内部的光电效应，当太阳光照射到一种称为“ P— N 结”的半导体上时， 波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞 硅原子中的“价电子”使“价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。二、产品选用电池种类目前通用的太阳能电池区分为三大种类 : 1.单结晶矽 2.多结晶矽 3.非结晶矽太阳能电池实用化的最重要的问题 ,就是要开发出性能更高的晶片， 实际上太阳能电池成份中参与光电转换的 ,仅是半导体表面上几微米的薄薄一层。 目前科学家们已经能成功的利用外延生长技术制成 p－ n 结合，ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司２单晶太阳能电池 .与传统晶片材料中的 p－n 结合相比 ,面积减少了很多倍。用此种 p－n 结合制作积体电路时可大量减小寄生电容与基片和布线间的电容， 较利於高速化 ,可使电池片与电池片之间的间隔减少， 也利於高密度化 ,电池片之间没有相互影响， 更便於设计和布置。 所以我们选用单晶太阳能电池作为此批组件生产的主要原材料三、太阳能电池板的设计太阳能电池称晶片 ,把晶片 (或依设计所需要的电流进行晶片切割后 )焊上箔条导线再将许多焊好的晶片用箔条串联成一组 ,EVA,TPT 与低铁质强化玻璃层层叠叠 ,一同放入层压机的机台上做真空封装 , 制成产品称之为模组或称太阳能板组件。组件设计按国际电工委员会 IEC：61215： 1993 标准要求进行设计， 采用 36 片单晶硅太阳能电池进行串联以形成配置为12V的组件。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司３电池板的结构：电原理图：出线示意图如下： 根据接线盒上的正负标记设计出线位置的正负极。 （一般是左正右负） 。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司４组件选材（ 1）、■ 电池片： 电池的减反射膜为增强等离子化学气相沉积的氮化硅膜，呈深蓝色。电池的平均转换效率在 14.5%以上（ 2）、 ■组件边框： 按照 IEC61215 标准要求设计边框截面及尺寸， 保证设计及加工精度符合要求。安装过程中要求满足：①外框平整挺直；②对角线偏差在± 2mm内。组件边框是由阳极氧化优质铝合金边框制成， 其表面氧化铝膜的厚度为 25 微米。边框的设计图纸1196mmZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司５535mm外 形 图A-A 截面图（ 3）、 ■钢化玻璃： 组件的表面玻璃采用低铁（含铁量低于 0.02%）钢化玻璃，其厚度为 3.2mm，其大部分光波段的透光率大于92%。■ 封装材料： EVA（乙烯—醋酸乙烯聚物）和绝缘性耐候性好的 TPT（复合氟塑料膜）材料层压而成。（ 4） ■ 接线盒： 组件的接线盒是根据目前国际市场太阳能发电的要求进行设计和制造的， 采用了优质 PP材料作为接线盒外壳和内绝缘材料，镀银铜质电极材料作为接线柱，并配置两个旁路二极管以减少热斑效应。接线盒具有很好的密封和防水性能。接线盒的内部连接：接ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司６线盒中汇流带两焊点的最小距离≥ 10mm，接线盒内汇流带间的绝缘通过硅橡胶 734 密封实现，连接的可靠性通过模拟器的电性能测试检查。接线盒的外部连接： 电缆由 PIN 头插接件与接线盒内接线端子连接。正、负极性标识：通过线缆上红色套管标明正极，绿色套管标明负极。线缆正、负极接头形状不同。1． 接线盒中接线端子有正、负极标志。资格测试参数 :温度循环测试 -40 ° C to +85° C湿热测试 85% 的相对湿度正、 背面静态负重测试 ( 例如： 风) 2,400 帕(50psf)ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司７正 面 负 重 测 试 ( 例 如 ： 雪 ) 5,400 帕(113psf)冰雹冲击测试 25 毫米 ? (1 inch) at 23m/s(52mph)性能参数 :峰值功率 (P max)保证最小功率最大工作电压 (Vmp)最大工作电流 (I mp)短路电流 (I sc)开路电压 (V oc)短路电流温度系数 (0.065 ± 0.015)%/ ° C开路电压温度系数 -(80 ± 10)mV/° C最大功率温度系数 -(0.5 ± 0.05)%/ ° C正 常 工 作 电 池 温 度 ( 空 气 20° C; 阳 光0.8kW/m2 ; 风速 1m/s) 47± 2° C最大串保险丝系数 15A (S); 20A (J)最大系统电压 600V (US NECrating)1. 组件质保： 20 年内，保证产品输出功率达到 80%； 12 年内， 保证产品输出功率达到90% ；ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司８2. 此数据代表产品系列典型值3.在产品的稳定期内， 组件功率会有 3%典型Pmax值的降低。6、组件功率保证：标准测试方法： 在经过 校准 的太阳模拟器上测量太阳电池组件的电性能， 在室内温度（ 25° C）下，在确定测试位置（前后、左右偏差小于 5 ㎜） 测绘出组件的电压 -电流特性曲线，记录太阳电池组件表面温度，然后按照给定的温度系数将测得的数据修正（见温度校正） 到标准测试条件 （ STC） ， 修正以后， 在 STC 条件及额定电压下的输出功率，即为该组件的额定功率。组件测试采用北京生产的太阳模拟器， 测试仪采用标准件组件进行定期校准。标准组件：按照 GB/T9535-1998 （ eqv：IEC61215） 标准测试的组件做标准板，组件每 2-3 小时定期交叉核查。标准组件与测试组件（即用标准组件设定辐照度后，去测量的组件）的光谱响应失配引起的误差小于± 1%。标准组件和测试组件的几何尺寸、 机械ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司９结构和电路足够一致，电池选用同厂家、同规格型号，并且在相同位置测试，以便减少由于模拟器的不均匀、 内反射或温度分布造成的差异。在所涉及的辐照度范围内， 标准组件的短路应随辐照度呈线性变化。组件的规格：生产过程中的工艺保证：1．在每批合同开始时，对照合同要求编制《生产指令单》 ，说明生产组件规格型号，使用原材料规格型号， 生产过程中对产品质量影响较大的主要设备使用的工艺参数。2．生产过程中，要求工艺参数设置在规定范围内进行调整， 严格按照工艺规程进行操作，禁止私自改变工艺规程，操作人员严格按照工序进行自检和互检， 出现不合格品及时进行隔离标记，对于a、 上班后生产的第一件产品；b、 调整设备工艺后加工出来的第一件产品；c、 调整工艺参数、夹具后的第一件产品；d、 更换主要原材料后的第一件产品；ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１０e、 生产现场的环境发生重大调整后的第一件产品。均进行全面检测后才开始正式生产。3．设备操作由专门人员进行，其余人员无权操作设备。 设备运行参数经工艺工程师允许方能更改，更改情况必须记录。4． 生产工艺参数及控制分别由下列三种资料表示：①条形码 条形码的阿拉伯数字的第一个数字 **** 代表了三种不同规格的铝边框的厚度，每种厚度别为： ***** 每种厚度的铝边框分别涵盖了不同功率组件：三个系列的产品分别使用不同的工艺。②生产指令单 生产指令单具体规定了生产工艺的各种参数。③生产流程单 生产流程单是每个工位对生产工艺具体操作的确认， 可追溯到具体操作人。①单片焊接及串焊工序a．焊接强度检测：将电池片焊接后，每天焊接的情况进行检测。 使用物理的方法将焊带与电池片的连接进行测试；ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１１b． 焊接外观检查： 焊带均匀焊在主栅线内；c．单体电池外观：单体电池完整、无碎裂及缺角。②排版工序① 检查电池串焊接情况后将电池串轻轻翻转，电池背面向上；② 在工作台上放置干净的钢化玻璃， 铺上 EVA；③ 将拼接模板放置在两端， 确保模板边缘与钢化玻璃边缘对齐；④ 将电池串按极性摆放在有拼接模板的 EVA 上；⑤ 按照拼接模板进行汇流带的焊接并检查汇流带焊接情况；⑥ 将条形码粘贴在汇流带引出端（组件正上面看）左上角位置⑦ 再覆盖一层 EVA、 TPT，沿汇流带引出线位置剪开 EVA，将汇流带穿过 EVA 从TPT 切割口引出。③中测台：这是利用光学的原理将已经叠放的组件进行电压和电流的测试， 检查最大ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１２工作电压对应的电流测量值与计算值的符合性，并人工肉眼观察叠放组件的质量；④层压工序：检查电池串间距、电池裂片、汇流带移位及组件内是否有气泡出现。层压机的技术规格真空压力： 0.5Kpa温度： 138℃温度均匀性： ± 5℃层压时间：抽真空 5 分，层压 14 分 30 秒交联度： 80%以上层压参数表设定值 138℃层压温度 范围 ± 5℃设定值 4min50sec销钉上顶时间 范围 ± 30sec设定值 5min抽真空时间 范围 ± 30sec设定值 10min30sec层压时间 范围 ± 30sec设定值 0.5KPa上仓真空度 范围 ± 10KPa下仓真 设定值 100KPaZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１３空度 范围 ± 10KPa层压机换油时间，按层压次数（层压组件数） ，结合观察油面或油面混浊度，因泵油混浊度与残杂量有关，抽真空时会将 EVA 气体抽出，造成泵油混浊。对不同批次 EVA 有一定的差异，根据实际情况略微调整。① 稳定的工作环境：电路：电压稳定气路：气压稳定，真空泵稳定，保证开合盖稳定水洗布的清洁度：保证设备的清浩度，使气路畅通。销钉：保证温度的均匀度车间环境：清洁度、温湿差在控制范围内② 通过设备的稳定来保证工艺的稳定，设备层压机真空泵型号 SV-300 2X-15真空泵油 555 SV-6换油周期 200 小时 200 小时ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１４的稳定通过定期保养来实现③ 层压温度对组件产品的质量起至关重要的作用。对设备的监控主要针对层压机温度的均匀性。层压机台面是由油温加热来保持， 。通过设备内置的油路来控制温度，保证其均匀性。在基准温度下高于或低于 10 度时，机器自动报警。④ 层压机真空度即密封性能的检查，通过对设备的压力表的监测保证真空度符合要求，上真空室 20 秒内真空度达到 100KPa。操作员工按时观测真空表的指针，出现异常及时查找原因。⑤装框工序：边框平整、挺直，对角线尺寸在误差范围内。⑥装接线盒工序a． 硅胶：均匀在接线盒四周溢出，并将汇流带在 TPT的引出口完全密封；b． 汇流条： 极性正确， 插入接线盒紧固；c． 二极管： 极性连接正确， 元件无异常；d． 封圈：均匀，完好；e． 固线螺帽：引出线紧固。⑥太阳模拟器：太阳模拟器进行产品的电性能测试时符合标准测试条件。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１５⑦高压测试仪： 3000V 高电压测试组件的漏电流；⑧终测：检测组件的铝边框、电池串位移、异物、安装孔距、裂片、以及一系列外观有无缺陷。为保证生产的环境及原材料能够满足太阳电池的工艺要求，我们采取如下的措施：一、原材料：1、 玻璃： 是采用液压车将玻璃成箱的运到工位上，使用一张取一张，每一张玻璃之间都有一张隔离纸， 这样对保护玻璃能起到一定的作用。2、 EVA：对每次使用 EVA的生产日期都作了仔细的检查，做到超出时间的 EVA绝不使用。并采取每箱 EVA在线上停留的时间不超过 12小时。从裁减 EVA的工序地点到排版工序使用地点采取周转车的行驶运输， 减少了人为对材料的损害；3、 电池片 ：打开包装的电池片都必须在 4小时之内使用完毕。对使用不完的电池片及时的退库进行常温存储，电池分选后发放给下道生产员工，单片焊接、串焊完成ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１６后用托盘将其放置于物料摆放架上；组件拼接时用托盘将电池串放置在拼接工作台上。4、 电池串翻转过程中，必须用两块 PCB板将电池串夹住进行翻转。翻转过程一定要将手放在 PCB板的侧边，防止电池串从PCB板中滑落；5、 在电池串移动过程中，电池串必须放在PCB板上进行移动，严禁用手直接提拉电池串的两端移动；6、 每次移动只允许移动一串电池串；将电池串移动到指定位置后，用手轻轻地将电池串拨落到 EVA上，在拨落过程中，注意保持电池串平行滑落，不要使电池串弯曲；7、 注意： 有无焊渣存在， 如有应及时清除；如电池串在 EVA上的位置不符合要求，可以用手轻轻的提起电池串进行少量的调整；调整方法：用手捏住两端电池片的中部将串轻轻抬起，不能直接提拉焊带，两端提起的高度应距离玻璃 10cm～ 15cm， 电操作过程必须戴手套。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１７8、 在调整过程中，一定要将电池串完全抬起再进行调整，严禁在 EVA上直接摩擦滑动。9、 人工将拼接完成的组件放进层压机，层压后的组件取出，人工搬运出层压机修边、装框、装接线盒等工序。10、 人工完成清洁及装箱过程的运输。在每一批合同开始前 8— 10小时用此批合同的原材料制作一块组件，取样测试交联度；11、 成品、半成品组件一定要四边对齐摆放，确保玻璃和铝边框的各点受力均匀；成品组件堆放不得超过 30件。堆放高度在无托情况下控制在 1.5米以下， 有托情况下控制在 1.7米以下； 半成品组件的堆放不得超过 40件。二、保持生产环境清洁的措施生产线：1、 公司为了保障生产区域的环境洁净度，对整个生产线的地面都作了“环氧自流坪”保护ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１８2、 安装了柜式空调对室内的温度进行了常温控制。这样杜绝了因地面、开门、开窗对室内可能产生的灰尘有了很好的控制。3、 激光划片机和单片测试仪和流水线隔开，室内也安装了空调对室内温度进行了很好的控制；4、 生产线是采用半自动化流水线，减少了大量人工运输的危险性；5、 工人的操作是在一定条件下进行的：进入生产区域必须穿棉织工作服，操作接触电池片和玻璃及 EVA\TPT焊带时必须戴手套，以保证电池组件的封装质量，减少人为对组件可能造成的损害。三、设备及辅助工具保护措施① 每天上、下班时，工作台、地面及设备必须做清洁处理， 然后用拖布来最后清理小的灰尘。② 机器的清洁也是每个班交接班必须进行维护、保养。包括吸盘、传送带和机器台面。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司１９③ 电烙铁必须在工作一定时间后进行检查、维护，维护后进行测试他的工作条件是否满足工艺的要求，方可领用；老铁芯在用到一定时间后，必须进行修磨，保证工作面稳定、可靠。④ 助焊剂有一定的保质期，按时必须检查和更换新的助焊剂。⑤ 组件流到后工序时，必须有质检员检验合格后方可装箱，入库、发运。四、质量追溯的保护措施条形码 在组件生产过程中作为唯一标识， 建立了从生产到销售各环节的沟通与确认。条形码追溯信息：1．在模拟器（数据的拷贝及保管）中调出该组件的产品的信息（性能参数、生产日期、合同号） ；2．根据生产日期及合同号在生产部查找《生产指令单号》 （生产部、技术质量部、物流部） ，了解该组件产品使用材料的信息（规格型号、供应商） 、主要工艺参数及该批组件的功率分档等级；3．根据《生产指令单》查找《流程单》ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com东营光伏太阳能有限公司２０（生产部） ，可查找生产该组件从选片开始到成品入库的相关操作人员以及生产过程的工艺调整情况；4．根据条形码可以查找主要设备生产过程中使用的各工序工艺参数记录、 设备运行情况（生产部） ；5．根据合同号查找到订单（市场部）的相关信息。ZeonPDFDriverTrialwww.zeon.com.twDocuComPDFTrialwww.pdfwizard.com