太阳能组件制造工艺(20180723140612)-solarbe文库

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太阳能组件制造工艺太阳电池一般分为以下几种规格厚度一般在 250-350mm 之间 IscA ImpA VocV Vmp 103 103 （ mm ） 3.2 2.96 0.6 0.48 125 125 （ mm ） 5 4.63 0.6 0.48 150 150 （ mm ） 7.2 6.66 0.6 0.48 组件生产工艺简介组件线又叫封装线，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。电池片为什么进行封装呢一、防止太阳电池破损；1、晶体硅呈脆性2、硅太阳电池面积大3、硅太阳电池厚度小二、防止太阳电池被腐蚀失效；1、太阳电池长期暴露在空气中会出现效率的衰减2、太阳电池对紫外线的抵抗能力较差3、太阳电池不能抵御冰雹等外力引起的过度机械应力所造成的破坏4、太阳电池表面的金属化层容易受到腐蚀5、这太阳电池表面堆积灰尘后难以清除三、满足负载要求，串联或并联成一个能够独立作为电源使用的最小单元。一般太阳电池输出功率如下规格 Pmp η103 103（ mm2） 1.43W 13.5 125 125（ mm2） 2.11W 13.5 150 150（ mm2） 3.04W 13.5 由于单件太阳电池输出功率难以满足常规用电需求，需要将它们串联或者并联后接入用电器进行供电。太阳电池封装的历史第一代、室温硫化硅橡胶封装第二代、聚乙烯醇缩丁醛（ PVB ）封装第三代、乙烯 -醋酸乙烯共聚物（ EVA ）封装现在我们具体讲一下太阳能电池组件的主要原材料，其主要包括钢化玻璃、 EVA 、 TPT 背板、汇流带、助焊剂、铝合金边框、硅胶、接线盒等等一、用作光伏组件封装材料的钢化玻璃，对以下几点性能有较高的要求a. 抗机械冲击强度b. 表面透光性封装结构图电池片玻璃c. 弯曲度d. 外观玻璃的质量要求以及来料抽检1）钢化玻璃标准厚度为 3.2mm ，允许偏差 0.2mm 2）钢化玻璃的尺寸为 1574*802mm ，允许偏差 0.5mm 两条对角线允许偏差 0.7mm 3）钢化玻璃允许每米边上有长度不超过 10mm，自玻璃边部向玻璃板表面延伸深度不超过 2mm，自板面向玻璃另一面延伸不超过玻璃厚度三分之一的打磨爆边。4）钢化玻璃内部不允许有长度大于 1mm 的集中的气泡。对于长度小于 1mm 气泡每平方米不得超过 6 个。5）不允许有结石，裂纹，缺角的情况发生。6）钢化玻璃在可见光波段内透射比不小于 90。7）钢化玻璃表面允许每平方米内宽度小于 0.1mm ，长度小于 50mm 的划伤数量不多于 4 条。每平方米内宽度0.1-0.5mm 长度小于 50mm 的划伤不超过 1 条。8）钢化玻璃不允许有波型弯曲，弓型弯曲不允许超过 0.2.根据 GB/T9963-1998 中 4.4， 4.5， 4.6 条款进行试验，在50mm*50mm 的区域内碎片数必须超过 40 个。二、 EVA晶体硅太阳电池封粘材料是 EVA ，它是乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物， EVA 是一种热融胶粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，化学式结构如下（ CH2 CH2）（ CH CH2）| O | O O CH2 固化后的 EVA 能承受大气变化且具有弹性，它将晶体硅片组“ 上盖下垫 ” ，将硅晶片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料 TPT（聚氟乙烯复合膜），利用真空层压技术粘合为一体，它在太阳电池封装与户外使用均获得相当满意的效果。1） EVA 的性能主要取决于分子量（用熔融指数 MI 表示）和醋酸乙烯脂（以 VA 表示）的含量。当 MI 一定时， VA 的弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高， VA 的含量降低，则接近聚乙烯的性能。当 VA 含量一定时， MI 降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，但是强度降低，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。2） EVA 厚度在 0.4mm ～ 0.6mm 之间，表面平整，厚度均匀，内含交联剂，能在 140℃固化温度下交联，采用挤压成型工艺形成稳定胶层，用于封装硅太阳能电池组件的 EVA，主要根据透光性能和耐侯性能进行选择。3） EVA 主要有两种 ①快速固化 ②常规固化，不同EVA 层压过程有所不同。4） EVA 和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，并对太阳电池组件的输出有增益作用。5） EVA 具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，低温绕曲性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐侯性，耐化学药品性，热密封性。由于不同的温度对 EVA 的胶联度有比较大的影响， EVA 胶联度直接影响到组件的性能以及使用寿命。在熔融状下 ,EVA 与晶体硅太阳电池片，玻璃， TPT 产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的键合。未经改性的 EVA 透明，柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶片碎裂，使得粘接脱层，因此通过采取化学胶联的方式对 EVA 进行改性，其方法就是在 EVA 中添加有机过氧化物交联剂，当 EVA 加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发 EVA 分子之间的结合，形成三维网状结构，导致 EVA 胶层交联固化，当胶联度达到 60以上时能承受大气的变化，不再发生热胀冷缩。测定胶联度原理通过二甲苯萃取样品中未胶联的 EVA ，剩下的未溶物就是已经胶联的 EVA，假设样品总量为 W1，未溶物的重量为 W2，那么 EVA 的胶联度就为 W2/W1*100 。1. 功能介绍a 封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。b 增强组件的透光性。c 将电池片，钢化玻璃， TPT 粘接在一起，具有一定的粘接强度。材料介绍用作光伏组件封装的 EVA ，主要对以下几点性能提出要求a 熔融指数影响 EVA 的融化速度。b 软化点影响 EVA 开始软化的温度点。c 透光率对于不同的光谱分布有不同的透过率，这里主要指的是在 AM1.5 的光谱分布条件下的透过率。d 密度胶联后的密度。e 比热胶联后的比热，反映胶联后的 EVA 吸收相同热量的情况下温度升高数值的大小。f 热导率胶联后的热导率，反映胶联后其热导性能。g 玻璃化温度；反映 EVA 的抗低温性能。h 断裂张力强度胶联后的 EVA 断裂张力强度，反映了 EVA胶联后的抗断裂机械强度。i 断裂延长率胶联后的 EVA 断裂延长率，反映了 EVA 胶联后的延伸性能。j 张力系数胶联后的 EVA 张力系数，反映了 EVA 胶联后的张力大小。k 吸水性直接影响其对电池片的密封性能。l 胶连率 EVA 的胶联度直接影响到它的抗渗水性。m 剥离强度反映了 EVA 与玻璃的粘接强度。n 耐紫外光老化影响到组件的户外使用寿命。o 耐热老化影响到组件的户外使用寿命p 耐低温环境老化影响到组件的户外使用寿命EVA 的存储（ 1）不要将 EVA 长期放置在大气中，使用之后将整卷密封。（ 2）不要将 EVA 放置在 30℃以上的环境中。（ 3）避免 EVA 与水、油、有机溶剂等接触。（ 4）不要在 EVA 上放东西或放在过热的环境中，以免互相粘连。（ 5）叠层好的组件应迅速层压，不应长期放置。（ 6）层压过程中， EVA 的温度不应高于 150℃。（ 7）在拿放 EVA 的时候一定要带上洁净的手套三、 TPT功能介绍 TPT （聚氟乙烯复合膜），用在组件背面，作为背面保护封装材料。1）厚度 0.17mm 0.35mm，纵向收缩率不大于 1.5，用于封装的 TPT 至少应该有三层结构外层保护层 PVF 具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层 PVF 需经表面处理和 EVA 具有良好的粘接性能。封装用 Tedlar 必须保持清洁，不得沾污或受潮，特别是内层不得用手指直接接触，以免影响 EVA 的粘接强度。2）太阳电池的背面覆盖物氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。3）增强组件的抗渗水性。4）对于白色背板 TPT，还有一种效果就是对入射到组件内、部的光进行散射，提高组件吸收光的效率。质量要求及来料检验1）外观检验 TPT 表面无褶皱，无明显划伤。2）尺寸检验尺寸符合订货标准四、互连条与汇流带互连条与汇流带即涂锡铜合金带，简称涂锡铜带或涂锡带。分含铅和无铅两种，其中无铅涂锡带因其良好的焊接性能和无毒性，是涂锡带发展的方向。无铅涂锡带是由导电优良、加工延展性优良的专用铜及锡合金涂层复合而成。具有如下特性1）、可焊性好2）、抗腐蚀性能好3）、在 -40゜ C 至 100゜ C 的热振情况下（与太阳能电池使用环境同步），长期工作不会脱落。4）汇流带的选用主要是依据其载流能力，互连条按7A/mm*mm 选用，汇流带按 7A/mm*mm 选用。同时还应考虑互连条机械强度对电池片位移的影响。五、助焊剂作用介绍帮助焊接，除去互连条上的氧化层，减小焊锡表面张力。良好的助焊剂 PH 值接近中性，不会对电池片产生较严重腐蚀。助焊剂的选用原则是，不影响电池性能，不影响 EVA 性能。晶体硅太阳电池电极性能退化是造成组件性能退化或失效的根本原因之一。助焊剂的助焊效果及可靠性又是影响电极焊接效果的重要因素。因此，太阳电池电极的焊接不能选用一般电子工业用助焊剂，普通有机酸助焊剂会腐蚀未封装的太阳电池片。太阳电池专用免清洗助焊剂应满足以下要求1 要有良好的助焊效果，使焊料与栅线牢固结合；2 焊接无残渣余留，免清洗；3 对电池本身、银浆及 EVA 无腐蚀性（助焊剂应为中性）；4 无污染、无毒害；5 储存过程稳定，不易燃等。助焊剂须在通风、干燥的室内使用，应远离火源、避免日晒。如皮肤直接接触了助焊剂，应及时用清水冲洗、如助焊剂不慎入眼，应立即用清水冲洗并进行医治。助焊剂在搬运时要轻装轻卸，避免损坏包装。储存环境要求远离火源、通风、干燥并避免日晒。储存温度为正常室温时，储存期为 1 年到 1 年半。六、铝合金边框铝合金边框主要作用有a 保护玻璃边缘b 铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能c 大大提高了组件整体的机械强度d 便于组件的安装，运输。参考 GB/T9535 1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型等标准，确定组件外边框型材的选定以及来料的检验1、铝型材的表面处理（先喷沙后氧化）太阳组件要保证长达 25 年的使用寿命，铝合金表面必须经过钝化处理阳极氧化，表面氧化层厚度大于 12μm。用于封装的边框应无变型，表面无划伤。目前组件厂家铝边框的平均氧化层处理厚度在 15μ m± 2μ m 2、阳极氧化阳极氧化即金属或合金的电化学氧化，是将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。七、接线盒组件电池的正，负极从 TPT 引出后需要一个专门的电气盒来实现与负载的连接运行。接线盒的作用a 电极引出后一般仅为两条镀锡条，不方便与负载之间的电气连接，需要将电极焊接在成型的便于使用的电接口上。b 引出电极时密封性能被破坏，这时需涂硅胶弥补，接线盒同时起到了增加连接强度，美观的作用。c 通过接线盒内的电导线引出了电源正负极，避免了与外界直接接触老化。d 接线盒的材料选用e 接线盒应由 ABS 或 PPO 工程塑料注塑制成，并加有防老化和抗紫外辐射剂，能确保组件在室外使用 25 年以上不出现老化破裂现象。接线柱应由外镀镍层的高导电解铜制成，能确保电气导通及电气连接的可靠。接线盒应用硅橡胶粘接在 TPT 表面，并用螺丝固定在铝边框上。f 汇流条引入与电缆引出线均为插接式或焊接八、硅胶主要用来粘接、密封。粘接铝合金和层压好的玻璃组件并起到密封作用粘接接线盒与 TPT ，起固定接线盒的作用。硅胶的选用要求1）易使用、单一组分、无需混合、可用普通的打胶枪施用。2）固化成坚固的、弹性密封，具有在接口或接口附近抵受移动的能力，固化时间要求不可太长。3）可于任何季节使用。优异的耐侯、抗紫外线、振动、潮湿、臭氧、极端温度、空气污染、清洁剂、以及许多溶剂。4）不垂流，可用与垂直以及架空接口。太阳电池组件加工仪器及操作要领一、分选台分选台又名单体太阳电池测试仪，主要功能是把不同性能参数（电流和电压）的电池片进行分类，以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。JDSGC-8B 由单体测试仪和电脑两个主要部分组成，并通过数据线、电源线组成一个完整的测试整体。测试软件的操作步骤有以下几项要注意1、打开测试仪电源开关，然后打开电脑进入测试软件（双击 SGCTest.exe图标，输入用户名和密码 xjtu 选择登陆进入系统）2、测试时先选一个标准件，在菜单栏的型号参数设置（注意分档）和标准片参数设置项设置所需参数，注明 Voc、 Isc、 Pow 单片数及单片面积作为参考。（在被测范围之内最好大点）3、设置光强参数（ 1000W/m2 ），然后进行光强测试4、光强校准（校准标准片），保存后退出对话框5、单体测试其所选电池片，记录所测结果测试结果包括 VocV- 开路电压； IscA- 短路电流； PmW-最大功率； VmV- 最大功率点电压； ImA- 最大功率点电流；FF-填充因子； Eff ％ - 光电转换效率。另外，根据型号选择时确定的分档方式，测试结果将显示最大功率分档结果或定电压电流分档结果。6、测试过程中操作工必须戴上手指套，应用手拿电池片侧面，在拿放电池片的时候，尽量要轻，尽量不要使电池片受到摩擦，导致减反射膜受损；选片时手中只能有一张电池片，取电池片时要轻拿轻放，此过程速度不可过快，以免碰碎电池片；挑选隐裂电池片时禁止采用扇摇或敲打电池片的方法；调整分选仪的探针的距离使其与所测试电池片刻槽之间的距离保持一致。7、 1）挑选电池片时应从外观上进行分类如缺角，隐裂，栅线印刷不良，裂片，色差、水印，水胞等不合格电池片分别归类，电池片叠放不得超过 36 片。2）根据生产指令信息的要求正确填写生产流程单并将电池片和流程单一并发送到下一工序。3）做好该岗位的相关记录 , 收集整理已消耗材料的相关信息，向统计人员提供正确的有关电池片实际使用的情况的数据资料。4）忽视对合格电池片标准的理解 , 导致将许多不合格的电池片应用到后面的工序中导致了后面的工序出现裂片而更换电池片使工作效率降低 . 最可怕的是层压之后出现裂片从而导致了整个组件的降级甚至返修 . 5）正确熟练操作测试设备，将低功率的电池片筛选出来，并将电池片按照功率进行详细的分类，保证组件的功率得最优化的实现。注意事项1 、若测试仪的探针与所测试电池片的主栅线不对齐 , 可能导致所测试的电池片的功率与实际不符 , 甚至可能造成电池片的隐裂或裂片 . 2 、忽视对氙灯空闪的要求 , 可能造成所测电池片的功率与实际不符 . 3 、忽视对所对应厂家电池标准片的校准 , 由于不同厂家的电池片的电气特性存在差异 , 会造成所测电池片的功率与实际不符 . 4 、若将不同功率挡位的电池片混淆 , 就会产生木桶效应 ,使组件功率下降 , 甚至导致组件的报废 . 二、激光划片机1 、外空面板Enrave Q-switch AP-UST L-run Water Stop L-stop 急停电流显示表开关从左至右依次为工作平台启动按钮、声光电源启动按钮、调节电流按钮、氪灯启动按钮、氪灯熄灭按钮、水循环停止按钮、水循环启动按钮、急停按钮、钥匙开关。操作要领 A、启动机器时先从右向左按（依次为急停按钮、钥匙开关、水循环启动按钮、氪灯启动按钮、声光电源启动按钮、工作平台启动按钮），先按水循环启动按钮 3-5S，主要是为了使警示绿灯亮。B、然后启动电脑主机，进入操作界面，先回零。C、输入坐标值时先输 Y 轴数值（宽），再输 X 轴数值（长），放硅片时背面朝上，栅线与 Y 轴平行，靠紧 Y 轴向 X 轴平推，根据情况也可先输入 X 轴坐标再 Y 轴。如下图栅线 Y 零点X D、输入程序后调节焦距将电流调至 7A，速度 7mm/s（第一步最好为 70mm/s）观察切割时产生的火花大小，调节千分尺，调至切削火花最大最高时为焦点。通常 F3 为调节电流、 F5 为程序运行、空格键为暂停。E、切割时先检查一下所编程序，然后按 F3 调节电流至 9-9.4，按 F5 进行切割。F、关闭时顺序依次为先退出程序，关闭电脑，然后依次按工作平台启动按钮、声光电源启动按钮、调节电流按钮、氪灯熄灭按钮、水循环停止按钮、钥匙开关、急停按钮。补一般设定调 Q 频率为 7KHZ-15KHZ, 氪灯工作电流为7A-16A, 我们一般采取 9.0A,主要是防止电池片短路。2、恒温水箱的操作维护A 、每隔半个月左右换一次水，防止产生水垢影响切割B、当制冷时温度高于 30℃低于 15℃报警，需调节温度（按下按钮即可）C、水箱制冷循环温度为 19-23℃；工作循环为 26-24 ℃3、重复运动和等分运动A、重复运动例如四步为一次重复第一步 X 走 mm 第二步 Y 走 mm 第三步 X 走 mm 第四步 Y 走 mm 重复次数次划片速度 mm/s B、等分运动例如等分切割矩形X 轴长 mm 取等分Y 轴长 mm 取等分划片速度 mm/s 边沿距离 mm 三、电池片的焊接焊接就是用汇流带将单个电池片组成电池串的过程。焊接分为单焊和串焊，它是保证组件电性能稳定的一个很重要工序。1 单焊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，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。如图2、串焊串焊是将 N 张片电池背面串接在一起形成一个组件串，电池的定位主要靠一个膜具板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将单片焊接好的电池的正面电极（负极）焊接到 “ 后面电池 ”的背面电极（正极）上，这样依次将 N 张片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。焊接时要注意几点1、操作过程中必须带手套或指套 , 尽量减少手与电池片的摩擦。2、太阳电池串联后，总电流与电小电池片产生的电流一致，因此每片串联的太阳电池要求尺寸一样大，颜色一致（这样一方面为保证电池光电转换资效率一致，另外使组件外表更美观）。3、手工焊接时把握好烙铁与焊点接触时间，尽量一次焊成，如一个焊点反复焊接，电池片上电极很容易脱落；焊点要均匀，若某些焊点焊锡太多，表面不平整会影响电池层压，增加碎片率。4、焊接温度在 250℃ 300℃之间；焊点要求平滑、无毛刺；焊接牢固、可靠、无漏焊、虚焊现象；焊锡带要求和电池表面栅极重合。5、焊接前要先检查一下焊带是否晾干，所划电池片质量是否符合要求（无缺角 , 无裂片 , 无隐裂 , 无崩边 , 无色差等），串焊时电池片之间缝隙要一致，完成后还要检查焊接效果，防止正面焊好后背面出现虚焊现象。6、要保证烙铁头上无污渍（可采用松香），超过半小时不使用烙铁要及时将烙铁关闭，以保护烙铁。7、焊接完成后要再次检查是否有虚焊、漏焊、短路现象，确保组件质量。四、太阳电池的层叠层叠是将电池组和钢化玻璃、 EVA、 TPT叠在一起的过程，其将直接影响组件的外观质量，叠层后为保障层压组件的质量，使用中测台对待层压件的电压、电流进行检测。