太阳能电池组件生产工艺及其缺陷分析毕业设计(编辑修改稿)

太阳能电池组件生产工艺及其缺陷分析毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

装和使用过程中发生的冲击、振动等产生的应力，能经受住冰雹的冲击力；具有良好的密封性，能够防风、防水、隔绝大气条件下对太阳能电池片的腐蚀；因太阳能电池串联、并联组合而引起的效率损失要小；具有良好的电绝缘性能；抗紫外线辐射能力强；太阳能电池片之间连接可靠；工作电压和输出功率按不同的要求设计，可以提供多种接线 5 方式，满足不同的电压、功率电流输出要求；工作寿命长，要求太阳能电池组件在自然条件下能够使用 20年以上 【 5】。 组件的工作原理 太阳能电池组件由硅太阳能电池片串并联，用钢化玻璃、两层 EVA 胶膜及 TPT 背板膜热压密封而成，周边加装铝合金边框。 太阳光照射在组件的上表面，经由太阳能电池片组的光伏效应转化成为电能，所产生的电能通过由电池片、互联条、汇流带和负载所组成的回路，对负载进行电能供应，也可进入蓄电池中保存。 （ 结构图 1— 2） 图 1— 2 层压组件结构图 6 第 2章 组件的生产工艺 裁剪工艺 将 EVA、太阳能背板、焊带、汇流带 根据生产量的要求 进行裁剪，以保证 优质、高效的组件生产线的工作。 EVA胶膜是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，是一种热固性的膜状热熔胶，在常温下无粘性，经过一定条件下热压便发生熔融黏结与交联固化，变得完全透明，是目前太阳能电池组件封装中普遍使用的黏结材料， EVA胶膜的外形如 图 2— 1所示。 EVA和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并对太阳能组件功率输出有增益作用。 在熔融状态下，EVA胶膜与太阳能电池片、面板玻璃、 TPT背板材料产生黏合，此过程既有物理的黏结也有化学的键合作用。 为提高 EVA的性能，一般都要通过化学交联的方式对 EVA进行改性处理， EVA 在固化过程中会发生交联反应 , 形成一种三维网状结构 , 对太阳电池起到很好的密封作用 【 6】。 因此 EVA胶膜能有效的保护电池片，防止外界对电池片的电性能造成影响，增强光伏电池组件的透光性。 图 2— 1 EVA的裁剪 太阳能背板材料主要是 TPT类复合膜， TPT类复合膜外形如 图 2— 1所示， TPT由多层高分子薄膜经碾压黏合起来的复合膜，主要由 三层组成：含氟膜（或其替代物） +PET层 (或其替代物） +EVA粘结层（有含氟膜、改性 EVA、 PE、 PET等）。 TPT复合膜集合了俗称“塑料王”的氟塑料具有的耐老化、耐腐蚀、防潮抗湿性好的优点，和聚酯薄膜优异的机械性能、阻隔性能和低吸湿性，因此复合而成的 TPT胶膜具有不透气、强度好、耐候性好、使用寿命长、层压温度下不起任何变化、与粘接才了解和牢固等特点。 这些特点正适合进行封装太阳能光伏组件，作为光伏组件的背板材料有效的防止了各种介质尤其是水、氧、腐蚀性气体等对 EVA和太阳能电池片的侵蚀与影响 【 7】。 7 图 2— 1 TPT 裁剪 涂锡焊带也叫涂锡带、互联条、互连带，宽一些的涂锡焊带也叫汇流条或汇流带，其外形如 图 2— 3所示。 涂锡带由无氧铜剪切拉拔或轧制而成，所有外表面都有热度途层。 涂锡带用于太阳能组件生产时太阳能电池片的串焊接和汇流焊接，要求涂锡带具有较高的焊接操作性及牢固性。 涂锡焊带是光伏组件生产中的专用焊接引线，其中互联条是用于电池片与电池片之间连接的焊带，汇流条是用于电池串与电池串之间汇总连接并引出正负极引线的焊带。 互联条与汇流条相比，其宽度相对较窄，厚度相对较薄，允许通过的电流值较小。 为了下一道工序的良好进行 ，焊带要在助焊剂中浸泡。 图 2— 3 焊带的裁剪 裁剪工艺需要注意事项有裁剪 EVA胶膜、太阳能背板、焊带、汇流带裁剪尺寸偏差太大，会造成原材料不能用或浪费原材料，增加生产成本；焊带泡晒不符合要求，容易造成单串焊等工序虚焊或焊接不上造成原材料浪费，生产效率降低，影响组件的质量 【 8】。 电池片的分选 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 8 格的电池组件。 分选电池片时，除了对电池片性能参数进行分选外，还要对电池片的外观进行分选，重点是色差和栅线尺寸等 【 9】。 一般从电池片生产厂家采购回来的电池片已经进行过分选，但在生产组件时还是应该再次进行分选测试。 电池片的分选需要注意事项有分选作业者不得裸手触及电池片；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。 电池片单焊 单焊（正面焊接）是将焊带焊接到电池正面（负极）的主栅线上（ 见图 2— 4），焊带为镀锡的铜带，要求焊接 平直、 牢固，用 手轻提焊带沿 45176。 方向不脱落。 过高的焊接温度和过长的时间会导致低的撕拉强度或碎裂电池。 手工焊接时一般用恒温电烙铁，大规模生产时使用自动焊接机 【 10】。 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 【 11】。 焊接时 ， 左手捏住焊带一端约 1/32/3的长度，平放在单片的主栅线上，焊带的一端应放在离电池片的上边缘空一个栅格大约 2mm 的地方。 右手拿烙铁，从上至下均匀地沿焊带轻轻压焊。 焊接时烙铁头的起始点应在超出焊带边缘。 焊接中烙铁头的平面应始终紧贴焊带 【 12】。 电池片单焊需要注意的事项有 焊接前应检查电烙铁头上是否有残留的焊锡和其他的脏污，如有，将电烙铁头在干净的清洁棉上擦拭 去除残余物；焊接时要用力均匀，不能用力过大，应与电烙铁自重力相当；浸泡过助焊剂的焊带不能在空气中暴露太长时间，当表面产生白色粉末状时，要重新浸泡； 注意焊接温度，温度过低可能导致电池片的虚焊、过焊。 图 2— 4 电池片单焊操作台 9 电池片串焊 串焊（背面焊接）是将 电池片焊接 在一起形成一个 规定片数的电池串，然后用汇流带再将若干个电池串进行串联或并联焊接，最后汇合成电池组件并引出正负极引 线。 手工焊接时电池片的定位主要靠模具板，上面有 9~12 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 【 11】（ 见图 2— 5）。 使用模具板做到片与片之间间距一致，均匀相等。 串焊需要注意的事项是焊接时不得有虚焊、毛刺等；正面焊带附近不能有多余的助焊剂结晶；如发现有个别尺寸较大的电池片或正电极与负电极栅线偏移超过 时，可将其调整为该电池串的首片或尾片。 银星能源在进行大规模生产时使用的自动焊接机 是其与小牛太阳能公司合作研发的CH2316型太阳能电池片全自动串焊机 （ 见图 2— 6）。 这种串焊机采用电磁感应焊接，最高温度可达 300℃。 机器包括取料、校正栅线及检测 、喷涂助焊剂、焊带校直与铺设、无接触式电磁感应焊接、电池串反面收集、焊后缓降温这几部分。 图 2— 5 电池片串焊 图 2— 6 自动焊接机 叠层铺设 叠层铺设是将背面串接好且经过检测好的组件串，与面板玻璃及裁制切割好的 EVA胶膜、 TPT背板按照一 定的层次铺设好，准备层压。 面板玻璃事先要进行清洗，铺设时电池串与玻璃等材料的相对位置合适，调整好电池串间的距离和电池串与玻璃四周边缘的距离，为层压打好基础。 铺设层次由下到上依次为 玻璃、 EVA胶膜、电池片、 EVA胶膜、 TPT背板 【 13】 （ 图 2— 7）。 10 图 2— 7 叠层铺设操作 叠层铺设需注意的事项是工作台一定要清洁干净，以免有垃圾、杂物掉进组件内；组件的正负极引出线位置要正确，符合设计标准；贴胶带过程需戴指套操作，其余过程需戴手套操作；搬移组件进行检验时，要注意轻拿轻放。 中检测试 中检测试通常是 将串焊并汇流好的电池串组放置在组件测试仪上进行测试，通过观察测试出来的功率曲线 符不符合设计要求，通过中检测试可以发现电池片的虚焊等 问题。 而在银星能源为了在层压之前就检测出来有缺陷的组件，就在组件测试仪之前就添加了镜检检查（ 见图 2— 8）。 镜检就是将组件放在组件镜面观察架组件是否有明显裂片（透出亮光）；组件内是否有异物、并片、焊接结晶、露白等缺陷；检查组件电池片之间的间距是否正常。 中检测试需注意的事项是抬组件要轻，动作要柔。 图 2— 8 镜检检查 层压 组件层压工序就是将铺设好得光伏组件放入层压机内（ 见图 2— 9），通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA融化并加压使融化的 EVA流动充满玻璃、电池片和 TPT背板膜之间的间隙，同时通过挤压排出中间的气泡，将电池、玻璃。