一、发电原理
1.光伏效应

图1形成P-N结前载流子的扩散过程

图2空间电荷区和内建电场

图N区、势垒区、P区中的电子和空穴如何顺利到达目的地

2.能带结构与原理



二、工艺原理
1.发展趋势
(1)薄片化(2)高功率(3)廉价(4)更长寿命

2.工艺流程

3.各工艺环节介绍
(1)电池片分选:为了将性能一致或相近的电池组合在一起,应根据其性能参数进行分类;以提高组件的输出功率。

图8电池性能分类
(2)电池片焊接: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,不正确的焊接工艺将会引起组件功率低下和逆电流增加。

图9电池单焊
(3)电池串焊接:依次将电池串接在一起,不正确的焊接工艺将引起组件功率低下和逆电流增加。

图9电池串焊
(4)铺设: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、背板按照一定的层次铺设好,焊好汇流带和引出电极,准备层压。铺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。

图10组件敷设
(5)层压封装:将铺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。

图11组件层压
(6)切边: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。

图12组件切边
(7)装框:给玻璃组件装铝框,增加组件的强度,方便组件安装,进一步密封电池组件,延长电池的使用寿命。

图13组件装框
(8)接线盒安装、导线端子连接:在组件背面引线处粘接一个接线盒子,以利于电池与其他设备或电池间的连接。

图14安装接线盒
(9)成品测试:测试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。其中包含高压抽检测试,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。

图15光伏组件成品测试
三、晶体硅太阳电池组件原材料检验
1电池片
•STC下的效率测试(细分)
•STC下的定电压电流分选
•非STC下的定电压电流分选
•依据并联电阻分选
•逆电流测试
•微裂纹检查
•光学色差分类
•机械性能的一直性(弯曲、厚度、碎裂检查等)
2EVA
(1)transparency(91%)and anti-browing
(2)EVA and glass peel strength,EVAand TPT peel strength(not less than 20N/cm)
(3)Not reaction to edge sealant
(4)wate rvapor transmission(0.1wt%)
(5)Crosslinking agent
3TPT
(1)TPT and EVA peel strength(notlessthan20N/cm)
(2)Peel strength of layers(notlessthan4N/cm)
(3)Breakdown voltage(18KV)
4玻璃
(1)Flatglass——Textured low iron glass——coatedglass
(2)Transparency
(3)Absorbing UV light
(4)Safety(4mm)
(5)Glass and EVApeelstrength
5铝合金6接线盒7焊带8助焊剂9硅胶
四、晶体硅太阳电池组件制造作业要求
1单片焊接:软钎焊的原理,虚焊与过焊,判据
2串接
3叠层
4层压
5装框及接线盒
6测试
五、晶体硅太阳电池组件的检验要求

图16光伏组件
典型电性能参数如下:
最大输出功率:190W;
开路电压:45V;
短路电流:5.6A
最佳工作电压:37.4V;
最佳工作电流:5.21A;
短路电流(Isc)温度系数:(0.065±0.015)%/°C
开路电压(Voc)温度系数:-(160±20)mV/°C
功率的温度系数:-(0.5±0.05)%/°C
六、晶体硅太阳电池组件的光学损失分析



封装材料反射引起的光学损失
AM1.5,λ≦0.38um的能量占3.03%

图20太阳光谱

图21玻璃透过率
七、晶体硅太阳电池光伏组件电学损失分析




八、晶体硅太阳电池光伏组件工厂建设和运营
1设备及工装
2人员
3材料成本
4损耗
九、光伏组件制造及使用过程中的缺陷分析



薄片化后带来的问题
1mechanical stresses
2thermal stresses
3thermal-mechanical stresses


隐裂会造成光伏组件生产线碎片率过高
Cellbreakage
(1)thermal
(2)mechanical
(3)thermal and mechanical

十、当前国际市场对晶体硅太阳电池光伏组件的要求
1产品满足的标准
IEC61215:设计鉴定(是Qualification,非Reliability)
IEC61730-1结构要求
IEC61730-2试验要求
证书:UL,TUV,VDE,ETL,ESTI等
2质量保证
1987年以前:5年
1987-1993:10年
1993-1999:20年
1999年以后:25年
目前质保承诺的内容是什么?
25 year limited warranty of power output,12 year limited warranty of 90% power output,5 year limited warranty of materials and workmanship。
Qualification和Reliability的关系
目前,研究光伏组件可靠性的专家大部分承认:通过了IEC61215并不能保证25年的寿命。
•Dataconsistencymeans:?
•Plimit=P0×0.97×0.97×0.8=0.753P0
3产品安全和人员安全
说明书中告知能避免许多不必要的麻烦(安装资格、安装注意事项等)(作者杨宏)