晶体硅太阳能组件技术含量浅析[1]

晶体硅太阳能组件技术含量浅析引言“组件没什么技术含量！ ”这应该是我们对于组件技术听到最多的评论。正如大家所说，组件技术与电池、硅片、硅料技术相比， 涉足没那么深； 与太阳能系统技术相比， 涉足没那么广。那么组件技术含量究竟如何？是不是真的买几台层压机，雇几个工人就能生产组件了？组件的定义简单的说组件就是直接把光能转化成电能，可在户外 （阳光下）长时间工作， 最小不可分割的发电产品。 组件生产处于晶体硅太阳能产业链的下游 （硅料—硅片—电池—组件—系统运用） ，属高新技术之列。但我国《高新技术企业管理办法》有明确的规定，简单的组件封装不属于高新技术企业范畴。 这就是说我们可以这样理解： 国家已对组件技术有了相对的界定，简单的组件封装技术不属于高新技术。组件生产的基本工艺就是以电池片为主要材料， 配以相应的主辅材料 （包括玻璃、 焊带、接线盒、 EVA、背板、硅胶 /胶带、铝型材等） ；经备料—焊接（手工 /自动）—敷设叠层—层压—修边—组框—固化清洗—测试标定—包装各主要工序封装而成， 其中焊接和层压为关键工序。 结合近年来设备、 材料和相关行业技术的发展， 在组件生产各主要工序间新增不少在线检验工序，如在线电池分选、层压前后 EL 测试（代替原有的中测工序） 、在线耐压等。总的来说我国太阳能组件生产，正处于手工作业到半自动 /自动作业的过渡时期。国内领先的全自动组件生产工艺3、组件技术工作的定义组件技术， 在企业中已并非单纯学术性的技术范畴， 大体可以分为组件生产工艺技术和组件研发两各部分。 在此想说明下， 很多企业往往把组件生产工艺技术的改善直接定义为了组件研发，这实际上是对技术研发的错误理解。组件技术工作若要深究在一般企业中的具体内容，主要可分为以下几个部分：a、产品设计开发就大多数企业来说， 此项技术工作内容大都还停留在互相 “借鉴” 的层面。不过可以肯定的是， “借鉴”往来多了以后，对行业产品的标准化起到了很大的推动作用。要做好组件产品的设计开发，需要对系统运用要求、原辅材料性能、设备发展状态、生产工艺技术以及公司发展方向有相当的认识和理解。常规的组件产品有，单晶（ 125） 36 片、 48 片、 60 片、 72 片和 96 片组件多晶（ 156） 48 片、 60 片、 72 片组件单晶（ 156） 48 片、 60 片、 72 片组件划片小组件BIPV 组件等b、组件相关技术文件的编制和管理这是在工艺设计、 结合生产实际的基础上完成的， 需要长时间的改善和积淀。 做得好的企业差不多能达到标准化作业程度，对于企业的管理和发展起到了基石的作用。打个比方，企业好比一个国家，技术文件的编制就如同法律的制定，然后由生产执行（公民） 、品管监督（警察） 。在这个方面来说，其他成熟行业已有很多管理体系和方法可以借鉴。对于企业定位较高者，建议可参考 TS 16949 关于 APQP 的内容。c、原辅材料技术组件生产用到的主要材料有七八种， 加上辅材， 一共不下 20 种。 这就要求组件技术人具备相当的材料技术功底。 因暂时没有相对完整的行业标准， 组件原材料技术相关工作主要包括材料选型、材料标准的制定、原辅材料检验试验和原辅材料日常质量问题分析处理。d、生产现场工艺组件生产现场工艺主要是生产工艺纪律的检查，生产现场突发工艺事件的处理，以及工艺工装的改进。现场工艺可借鉴美国和日本的成功管理经验，结合 IE 理念，在已有的技术基础上不断提高此部分的技术工作成果。e、销售技术支持针对客户的要求， 结合自己企业实际情况， 设计实际可行的整套技术解决方案。 在这个部分理念是各行业相通， 但须结合本行业的特点。 这部分工作需要具备相当的技术功底的同时，需要对生产实际运作和品质控制充分熟悉。f、技术研发技术研发首先就得有相应的软硬件基础，对于组件来说，至少需要有一个相对完整的组件实验室（一般来说是基于国际标准 IEC - 61215 ） ，有一个具备相当组件技术功底的技术团队。太阳能组件的研发主要的方向是： 已有产品性能的提升， 新产品的开发设计， 新材料的开发运用、新设备新工艺技术的运用、技术难点的攻关。以大家比较关注的组件输出功率为例，如何通过材料性能改良或更替，结合工艺改善，大幅降低组件 NOCT ，以提高组件实际运用中的功率输出（相关详细内容参见 GB/T 9535 、组件温度系数以及 CEC 认证中提到的 PTC 的定义） 。对于企业发说， 研发活动需要为企业构建一个强有力的核心技术体系， 并不断提高产品的性价比，以提升企业的核心竞争力和收益。d、产品认证技术支持TUV 、 UL 、 NRE、 CEC、 MCS、 JET、 CGC 等等相关认证组件技术支持。产品认证的宗旨是对一个企业长期批量产品生产能力以及其产品的质量保证能力的鉴定， 而非几块特制样件的认可。 所以说如何真正做到产品符合认证要求， 这对组件生产企业实属相当大的一个挑战。各种组件认证组件技术发展的现状组件的特点：光伏组件作为光伏发电最核心的产品，发展至今，在具备光伏行业特点的背景下，也同时具备众多独有的特点：组件承担着 25 以上年的质量保证。组件拥有光伏行业最多的产品标准和认证要求。组件是电池、硅片、甚至硅料质量及工艺的结合体，众多问题最终都可能从组件的实际运用中表现了出来。组件是晶体硅太阳能产业链中材料最多最杂的生产段。组件是晶体硅太阳能产业链中产品系列最多的生产段。组件是晶体硅太阳能产业链中客户要求最多、最杂的生产段。组件是晶体硅太阳能产业链中出现质量事故最多生产段。组件是晶体硅太阳能行业扩产最快，规模最大的生产段。组件是光伏行业，企业最多、企业实力悬殊最大的生产段。,,,,,,,,,正是晶体硅太阳能电池组件拥有有了这些特点， 所以组件的可靠性、 成本和回收问题已成为业界广为关注的焦点。光伏行业正处于快速发展时期， 国内组件生产企业的队伍也是飞速的发展壮大。 相比较而言， 组件技术的发展却要缓慢得多。 现在组件生产的主工艺路线仍然与十几年没有什么大的变化， 只是设备和原辅材料方面有了相对明显的突破。 在电池效率不断刷新、 各种高效电池和薄膜电池不断推陈出新的今天， 组件为什么没有突破性的发展？难道组件的生产工艺和技术水平已经达到了相对成熟高度了？实际并非组件技术已足够成熟了， 只是组件生产工艺技术已基本满足了批量工业化生产的要求。 加之组件企业利润低下， 研发时效性低， 导致大家对组件技术进步的重视力度较弱，实际投入的资源也相对较少。 光伏组件技术发展至今年已基本稳定， 但离成熟还有相当的距离。眼下我们就面对许多组件技术相关问题需要解决、突破：a、组件生产与系统运用相对脱节，如何保证生产的组件与系统运用要求保持一致，以尽可能减少资源浪费。b、 如何保证组件 25 年以上的寿命， 同时如何保证组件长期有效的输出。 并将相关的技术指标落实到组件生产的各个细微的环节上。c、如何处理已经投入使用的问题组件（据不完全统计，市面上约有 30%左右的组件存在质量隐患 ） 。d、如何尽可能的从组件设计阶段就开始降低组件的生产制造成本，以推动光伏平价上网。e、如何降低组件封装过程中的功率损失，以不断提高组件效率，减少光伏用地。f、如何保证组件产品的一致性，以提高组件的批量使用的稳定性，减少后续的维修、维护。g、如何做好产业链纽带作用，将系统运用和电池、硅片、硅料等工厂生产结合起来，以最大限度的利用各项资源，降低整产业链的能耗、减少污染。h、如何有机结合组件相关产业的发展，如材料、建筑、电子行业等，不断拓展组件的运用领域，如 BIPV 、 BAPV 、电动汽车、光伏地板砖等。以不推进光伏多元化发展。i、 如何结合最前沿的科技成果， 不断提高组件的技术水平， 如 SolarMagic 芯片的推出。j、如何将组件做到无铅化，真正做到清洁能源。k、如何解决组件回收问题等。5、总结总的来说，造成人们普遍认为组件没有技术含量的原因主要如下：1、 人们对组件性能认识浅， 尤其是组件客户的认识， 到现在为止很多还停留在对功率、外观、产品认证证书和价格的要求。2、产品认证监督机制不健全，各种组件产品认证咨询机构，认证样品特制行为，各种产品 OEM ，甚至伪冒知名企业等等，这就把组件生产的门槛降到了几乎为 0 的程度。3、行业专业人才的严重缺乏，出现前段时间系统评审专家团不懂什么是峰瓦，类似情况还真不在少数，这就对组件专业技术的推广带来了很大难度。4、行业标准的不统一，不健全。5、行业“发展“太快，实际上从某种角度说是扩张得太快，留给行业培养人才的时间太少， 同时也就出现了跳巢风， 只要做过两年技术的所谓技术工程师一夜间就成为了某个企业的技术主管。 这也就严重影响了行业技术人员的整体水平和价值取向， 真正潜心技术的人员已所剩无几。6、组件系统运用技术相对的不成熟，造成了组件性能需求的简单化和不专业化。需求是导向，这也就降低了组件技术的要求。7、组件建设期短，投入相对较少，效益低，各企业的重视力度也就自然不如产业链中的其他段，尤其是在技术投入这一块。作者：蒋贤明（文 /巨力新能源股份有限公司）工艺简介：在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识 . 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：钢化玻璃、 EVA、电池片、 EVA 、玻璃纤维、背板） 。* t4 H n# b% W+ S5、 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 ℃。 . Q6 k: r. J+ v4 d4 e4 w( d: }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。 - B“ z1 q$ j G7 x8、 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。目前主要就是模拟太阳光的测试 Standard test condition （ STC ） ,一般一块电池板所需的测试时间在 7-8 秒左右太阳能电池 =光伏电池他们都是一小块一小块， 电流和电压都很小， 然后我们把他们先串联获得高电压，再并联获得高电流后，通过一个二极管（防止电流回输）然后输出并且把他们封装在一个不锈钢金属体壳上， 安装好上面的玻璃， 密封， 然后充入氮气，最后密封然后这个整个包括架子在内的东西， 就是组件， 也就是太阳能电池组件或说是光伏电池组件太阳能电池 和 光伏电池 是同一个东西，前者是俗称，后者是学名而在他们之后加个组件，就是产品