第四章太陽能電池組件通過特殊工藝，將太陽電池片、正面蓋板、背板封裝成一個整體，從而構成一個實用的太陽能發電器件，一般稱為太陽電池組件。組件是在光伏系統中能獨立使用的最小單元單個太陽能電池，當入射光能PO=100mW/cm2左右時，UOC約0.45到0.6V，ISC約為30mA/cm2.太陽能電池的效率也和它的溫度有關，硅太陽能電池具有負的溫度系數，效率隨溫度的上升而下降。溫度每升高10度時，其效率降低約5%

什么是太陽能電池組件？有什么特點？1太陽能電池的最大功率Pmax=開路電壓×短路電流，這是它們的理想功率，而平時大家衡量太陽能電池的是額定功率Pm。實際中額定功率是小于最大功率的，主要是由于太陽能電池的輸出效率u只有70%左右。在使用中由于受光強度的不同，所以不同時刻的功率也是不同的，根據實驗數據它的實際平均功率P=0.7Pm。如果太陽能電池要直接帶動負載，并且要使負載長期穩定的工作，則負載的額定功率為Pr=0.7Pm。如果按照負載的功率選擇太陽能電池的功率則電池的功率為：Pm=1.43Pr。就是說太陽能電池的功率要是負載功率的1.43倍。2太陽能電池組件的組成數量通常是由系統電壓（蓄電池電壓）來決定，通常組件電壓是蓄電池電壓的1.4-1.5倍。例如：蓄電池電壓為12v，組件工作電壓一般為16.8-18v之間，那么電池片數量為18v/0.5v，也就是36片。所以常用數量36或40片，大功率組件為72片。

太陽能電池的可靠性在很大程度上取決于其防腐、防風、防雹、防雨等的能力。其潛在的質量問題是邊沿的密封以及組件背面的接線盒。這種組件的前面是玻璃板，背面是一層合金薄片。合金薄片的主要功能是防潮、防污。太陽能電池也是被鑲嵌在一層聚合物中。在這種太陽能電池組件中，電池與接線盒之間可直接用導線連接。

設計太陽能組件時，其電壓和功率主要由什么決定？3熱島效應太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨被遮擋的太陽能電池在強烈陽光照射下就會發熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應，一般是將太陽能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時在太陽能電池組件上安裝防鳥針。

對于大功率的太陽能電池組件，為防止太陽能電池在強光下由于遮擋造成其中一些因為得不到光照而成為負載產生嚴重發熱受損,最好在太陽能電池組件輸出端的兩極并聯一個旁路二極管，旁路二極管的電流值不能低于該塊太陽能組件的電流值。什么是熱島效應？4電池組件的串聯和并聯電路1.電池組件串聯根據絕大部分太陽能電池芯片最大輸出功率點的電壓在0.48V左右的原理，選用在0.48V輸出電壓下一定輸出電流的電池芯片，按輸出電壓要求，以一定數量（n）的芯片（或根據需要切割成相應大小）用互連條相互串聯起來，以滿足用戶所需求的最大輸出功率及輸出電壓，

5然后按輸出功率要求，以一定數量（m）的芯片，用匯流條并聯起來，并通過層壓封裝而成為太陽能電池組件。

2.電池組件并聯6對于通常使用的12V電池組件，一般采用一串36片太陽能電池芯片，即n＝36，m＝1。圖為太陽能電池組件工作原理圖7等效電路圖

漏電流等產生的旁路電阻Rsh。由于體電阻和電極的歐姆電阻產生的串聯電阻RS通過電池片的串并聯。組件的功率等于電池片的功率乘以片數，再乘以一個經驗CTM系數。如考慮封裝損耗取系數為0.95.8設計舉列：入射光能為100mw/cm2，用40mm的單晶硅太陽電池（效率為8.5%）設計一工作電壓為1.5伏，峰值功率為1.2瓦的組件。所用單晶硅電池的工作電壓為：V=0.41v分析：單體電池面積：s=d2/4=42/4=12.57cm2

單體電池封裝后功率：Pm=100mv/cm212.578.5%95%=100mw=0.1w式中95%是考慮封裝時的失配損失需太陽電池總的片數：N=1.2/0.1=12片串聯電池數：Ns=1.5/0.41=3.66片，取Ns=4片并聯電池數：NP=N/Ns=12/4=3組故用12片40mm的單晶硅太陽電池四串三并，即可滿足要求。9＋－電池板的連接方式是根據負載的電壓決定串聯個數，根據負載功率決定并聯個數。電池連接3個電池連接9個電池完整10設計：入射光能為100mw/cm2，用直徑為40mm的單晶硅太陽電池（效率為8.5%）設計一工作電壓為3伏，峰值功率為2.4瓦的組件。所用單晶硅電池的工作電壓為：V=0.41v11電池連接3個電池連接9個電池完整12組件結構

焊帶、匯流帶、互聯條膠硅板13真空箱

膠封設備膠封產品組件的封裝形式（1）膠封組件用這種方式封裝的組件，藝簡單，成本低；使用壽命只不過1~2年，甚至于還不到1年。14（2）層壓組件目前用得最多的封裝方式,它是采用專用的封裝設備—層壓機

153、組件工藝流程領料準備

層壓準備

單片焊接串聯焊接

層壓總裝

成品檢測

包裝成品入庫16準備組主要工作：為后道焊接、層壓準備工序準備相關物料。包括：裁剪焊帶、EVA、TPT、剪膠帶等。相關文件：裁剪焊帶作業指導書，裁剪EVA、TPT作業指導書，備料卡及相關表單等

焊帶不能有蛇形彎、表面顆粒、涂錫不均等缺陷；EVA和TPE無破損、污漬、雜物以及折痕等。17EVATPE18（2）焊接組主要工作：單片分選、單片焊接、串聯焊接、層壓準備等。單片分選主要工作：將電池片按照顏色深淺分類；挑選出來料中的不良電池片，包括缺角、崩邊、色差、臟污、氧化、斷柵、少柵、銀漿不均、背面顆粒和背面鍍層不均等缺陷電池片。注意事項：作業時，要按照要求帶好手指套；取放電池片動作規范；不同缺陷類型的電池片要求區分放置；電池片不許長時間裸露；保持工作臺清潔。有機膠硅封裝點膠19B、單片焊接主要工作：對分選好的單片電池片進行焊接，僅焊接電池片正面（即藍色面）20C、串聯焊接主要工作：將焊好的單片電池片串聯焊接起來。注意事項：要按照要求帶好手指套；嚴格控制電烙鐵溫度；不同檔次、不同顏色的電池片不可串聯在一起；串聯好的電池串不允許直接用手拎起來。焊接方法：將焊好的單片正面向下，依照模板紙自右向左依次擺放，相鄰左邊電池片焊帶放在右邊電池片的背面，然后自右向左依次焊接，要求要將焊帶焊接在背面銀漿上。21電池片正極面的銀漿為不連續，把焊帶以點焊方式焊到銀漿上（圖I）；電池片正極面的銀漿為連續型但不貫通整塊電池片，則要把焊帶全部焊到銀漿上（圖II）；電池片正極面的銀漿為連續型且貫通整塊電池片，則要在離電池片邊緣5mm-10mm處起焊

22D、層壓準備主要工作：將串焊好的電池片聯同封裝材料一起層疊起來。操作步驟：放置和清洗玻璃；放置EVA；排電池串，焊接匯流條；自下向上依次放置EVA、TPE。TPT/TPE電池串23（3）層壓組主要工作：安全操作層壓機，層壓組件。太陽能電池層壓機集真空技術、氣壓傳動技術、PID溫度控制技術于一體，適應于單晶硅電池組件、多晶硅電池組件的層壓生產。24B、層壓過程層壓過程1、設定好層壓參數，待加熱板溫度達到指定溫度后，將層疊好的組件放入層壓機，并合蓋2、合蓋后，下室抽真空，將EVA、電池片、玻璃、TPT之間的空氣排除3、下室繼續抽真空的同時，上室充氣，開始層壓；受熱變成熔融狀態的EVA流動充滿電池片、玻璃、TPT之間的間隙，同時排除中間的氣泡4、層壓好后，下室充氣，上室抽真空，打開上蓋，將組件取出；接著可進行下一件的層壓封裝。25待層壓組件手指嚴禁壓在組件上雙手托住組件玻璃的兩端要求兩人在層壓機兩側同時蓋漆布蓋漆布時，注意不要使引出線、TPT/TPE翹起或移位26層壓后：層壓后，要求由兩人同時在兩側，連帶漆布一起搬運組件27削邊后，放置組件時，注意不要碰傷相鄰的組件小組件削邊，自上往下，嚴禁反方向使用美工刀標準組件削邊28（4）總裝組主要工作：裝框，裝接線盒，清洗組件。A、鋁邊框保護組件，便于組件安裝、接地；主要成分為鋁、鎂、硅等合金，表面氧化處理；常見缺陷：鋁型材表面劃傷，尺寸不對，沉孔有毛刺等。B、接線盒和硅橡膠接線盒特性：外殼有強烈的抗老化、耐紫外線能力；符合于室外惡劣環境下的使用要求；根據需要可以任意內置2～4個接線座；線纜的連接采用插入與緊頂方式雙重連。常見缺陷：缺少密封圈；二極管松動；緊固螺釘松動；注塑缺陷等。29注意事項：在接線盒背面打膠時，膠線要求閉合。注：紅色表示不合格，綠色表示合格30（5）測試組主要工作：成品電性能測試、絕緣耐壓測試。電性能參數測試儀太陽能電池的開路電壓、短路電流、最大輸出功率、伏安特性曲線等進行測量。

31B、電絕緣性能測試目的：測試組件中載流元件與組件邊框之間絕緣是否良好

耐壓絕緣測試儀32（6）包裝組主要工作：成品檢驗、清洗、包裝

成品入庫清洗組件貼商標最終檢驗裝箱打托按照作業指導書要求，將組件正反面清洗干凈比照組件背面的實測功率，在規定位置貼上相對應的商標；貼接地標示，加蓋包裝日期章同一包裝箱中，組件功率、顏色、電池片外觀要求一致同一托上，組件功率、顏色、電池片外觀要求一致一個工作號中，只允許最后一拖，可有不同組件混裝，需做好明確標示；但同一包裝箱中，不許出現混裝成品入庫時，要求做好各項標示，包括：托號，工作號等組件封裝33工藝小結1、電池測試：由于電池片制作條件的隨機性，生產出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據其性能參數進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質量合格的電池組件。

2、

正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連。

343、背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應，槽的位置已經設計好，不同規格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。

4、層壓敷設：背面串接好且經過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調整好電池間的距離，為層壓打好基礎。（敷設層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。

355、組件層壓：將敷設好的電池放入層壓機內，通過抽真空將組件內的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產的關鍵一步，層壓溫度層壓時間根據EVA的性質決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。6、修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。7、裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。

368、焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設備或電池間的連接。

9、高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證