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太阳能电池板
阅读:8101时间:2010-11-01 20:34:02

      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。

类型

      太阳能电池板的类型:制作太阳能电池板主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。根据所用材料的不同,太阳能电池板可分为:1、硅太阳能电池板 2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池 3、功能高分子材料制备的大阳能电池板 4、纳米晶太阳能电池板等。不论以何种材料来制作电池板,对太阳能电池板材料一般的要求有:1、材料易于获得,且成本低 2、要有较高的光电转换效率 3、材料本身对环境不造成污染 4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。

结构组成

     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胶连度不达标,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)电池片主要作用就是发电,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,大部分组件厂家都质保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)铝合金保护层压件,起一定的密封、支撑作用
     7)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
     8)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,国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。

应用领域

     1.用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
     2. 交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
     3. 通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
     4. 石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
     5.灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
     6.光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。
     7.太阳能建筑:将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。
     8.其他领域包括:(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。

前景评价

      单晶硅电池板:未来3~5年内(2006~2010年),太阳能级单晶硅仍是太阳能电池板最重要的来源,虽然单晶硅太阳能电池板成本较高,但是由于具有较高转化率的优势,仍然占有一部分市场,并且在一段时间内还处于增长状态,需要技术水平也较低。然而,太阳能级单晶硅技术目前已经较成熟,技术水平再提高的空间较小,同时,由于受单晶硅材料价格及相对繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困难的。因此,可以预计单晶硅太阳能电池板的长远发展前景并不乐观,但未来一段时期内,仍有较大的发展空间。

  多晶硅电池:与单晶硅太阳能电池相比,多晶硅电池成本低,但也存在明显缺陷。晶粒界面和晶格错位,造成多晶硅电池光电转换效率一直无法突破20[%]的关口。而单晶硅电池早在20多年前就已经突破20[%]。然而,近年来多晶硅太阳能电池的技术水平提升很快,其电池转换效率已经达到17[%]以上,组件转换效率可达15[%]以上,与单晶硅的差距正逐步减小。最近,德国弗劳恩霍夫协会发表公报说,目前该协会下属的弗赖堡太阳能系统研究所经过两年攻关,成功开发出一种新技术,可以使多晶硅电池的晶格错位等缺陷得到部分解决。其技术关键是在太阳能电池生产过程中选择适当温度,使多晶硅的电子性能得到提高,并同时形成高效率的太阳能电池结构。该所的研究人员已经找到了适当的温度平衡点,既保证太阳能电池高效率所需高温,又兼顾这一温度在材料可接受的范围以及它在工业生产中的可行性。如果该技术能够达到产业化应用,将进一步提高多晶硅太阳能电池产品的竞争力。

  多晶硅薄膜电池:多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,又无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率又高于非晶硅薄膜电池,因此,随着薄膜生产技术的不断完善和成熟,多晶硅薄膜电池将来可会在太阳能电地市场上占据主导地位。

  非晶硅薄膜电池:非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展。但是由于非晶硅的光学带隙为1.7eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S-W效应,使得电池性能不稳定。为了解决非晶硅薄膜电池的稳定性问题,人们开始研究a-Si/a-Si叠层太阳能电池技术,能够在一定程度上提高非晶硅薄膜电池的转移效率,但该电池的稳定性仍然不高,转换效率的大辐提高仍有待时日,近年内要实现大规模生产可能性较小。

制作方法

      太阳能电池板(组件)生产工艺

  组件线又叫封装线,封装是太阳能电池生产中的关键步骤,没有良好的封装工艺,多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证,而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键,所以组件板的封装质量非常重要。

  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

  组件高效和高寿命如何保证:

  1、高转换效率、高质量的电池片 ;

  2、高质量的原材料,例如:高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光率高强度的钢化玻璃等;

  3、合理的封装工艺

  4、员工严谨的工作作风;

  由于太阳电池属于高科技产品,生产过程中一些细节问题,一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌,所以除了制定合理的制作工艺外,员工的认真和严谨是非常重要的。

  太阳电池组装工艺简介:

  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: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;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。

检测与维护

     1、检查电池板有无破损,要做到及时发现,及时更换。
     2、检查电池板连接线及地线是否接触良好,有无脱落现象。
     3、检查汇流箱接线处是否有发热现象。
     4、检查电池板支架有无松动和断裂现象。
     5、检查清理电池板周围遮挡电池板的杂草。
     6、检查电池板表面有无遮盖物。
     7、检查电池板表面上的鸟粪,必要时进行清理。
     8、对电池板的清洁程度进行鉴定。
     9、大风天气应对电池板及支架进行重点检查。
     10、大雪天应对电池板进行及时清理,避免电池板表面积雪冻冰。
     11、大雨应检查所有的防水密封是否良好,有无漏水现象。
     12、检查是否有动物进入电站对电池板进行破坏。
     13、冰雹天气应对电池板表面进行重点检查。
     14、对电池板温度进行检测,与环境温度相比较进行分析。
     15、对所检查出来的问题要要及时进行处理,分析、总结。
     16、对每次检查要做详细的记录,以便于以后的分析。
     17、做分析总结记录并归档。

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