太阳能光伏组件制造技术习题答案

太阳能光伏组件制造技术习题答案
习题1
1.画图说明太阳能电池的工作原理。

答：PN结光生伏特效应示意图如图1-8所示，其工作原理如下：当太阳光照射到半导体表面时，半导体内部N区和P区中原子的价电子受到太阳光子的冲击，通过光辐射获取到超过禁带宽度E g的能量，脱离共价键的束缚从价带激发到导带，由此在半导体材料内部产生出很多处于非平衡状态的电子—空穴对。

这些被光激发的电子和空穴，或自由碰撞，或在半导体中复合恢复到平衡状态。

其中复合过程对外不呈现导电作用，属于光伏电池能量自身损耗部分。

光生电子-空穴对在耗尽区产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推向N 区，光生空穴被推向P区。

因此，在P区有过剩的空穴，在N区有过剩的电子，如此便在PN结两侧形成了正负电荷的积累，产生与势垒电场方向相反的光生电动势，也就是光生伏特效应。

将半导体做成太阳能电池并外接负载后，光电流从P区经负载流至N区，负载即得到功率输出，太阳能便变成了电能。

2.画出太阳能电池的等效电路图，说明各等效参数的含义。

答：图中I ph为光生电流，此值正比于太阳能电池的面积和入射光的辐照度。

I D为暗电流，是太阳能电池在无光照时，由于外电压作用下PN结内流过的单向电流，其方向与光生电流方向相反，会抵消部分光生电流。

I L为太阳能电池输出的负载电流。

U OC为电池的开路电压，与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比，与电池面积的大小无关。

R s和R sh均为硅太阳能电池本身固有电阻，相当于电池的内阻。

3.太阳能电池、太阳能光伏组件的分类如何？
答：
太能能光伏组件有以下几种不同的分类。

（1）按照基体材料分类
可分为晶硅太阳能光伏组件（单、多晶硅）、非晶硅薄膜太阳能光伏组件、微晶硅薄膜太阳能光伏组件、纳晶硅薄膜太阳能光伏组件、多元化合物太阳能光伏组件（包括砷化镓、硫化镉电池、碲化镉电池、铜硒铟等）。

（2）按照结构分类
可分为同质结太阳能光伏组件（在相同的半导体材料上构成PN结）、异质结太阳能光伏组件（在不相同的半导体材料上构成PN结）、肖特基结太阳能光伏组件、复合结太阳能光伏组件、液结太阳能光伏组件等。

（3）按照用途分类
可分为空间太阳能光伏组件、地面太阳能光伏组件。

（4）按使用状态分类
可分为平板太阳能光伏组件、聚光太阳能光伏组件。

（5）按封装材料分类
可分为刚性封装太阳能光伏组件、半刚性封装太阳能光伏组件、柔性衬底封装太阳能光伏组件。

4.画图说明太阳能电池片的外形结构。

答：电池片的结构如图1-17所示。

正面是电池的负极，上面有细栅线、主栅线和减反射膜；背面是电池的正极，有铝背场和背电极等。

5.太阳能光伏组件的结构如何？
答：大多数晶体硅太阳能光伏组件是由透明的前表面、胶质密封材料、太阳能电池片、接线盒、端子、背表面和框架等组成。

6.简述太阳能电池、太阳能光伏组件的制作工艺过程。

答：太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测、表面制绒、扩散制结、等离子体刻边、去磷硅玻璃、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结等。

太阳能光伏组件的制作工序主要有：电池片的分选、单片焊接、串联焊接、组件叠层、
组件层压、修边、安装边框、安装接线盒、成品测试、清洗和包装入库。

7.说明太阳能电池、太阳能光伏组件的技术参数有哪些？
答：太阳能电池片的主要技术参数有开路电压、短路电流、最大功率、峰值电流、峰值电压、填充因子、转换效率、等效串联电阻等。

太阳能光伏组件主要技术参数有最大功率点P m（U mp×I mp）、开路电压（U oc）和短路电流（I sc）、开路电压U oc、短路电流I sc、转换效率等。

习题2
1.如何进行太阳能电池片检测。

答：太阳能电池片检测主要分外观检查、电性能测试等。

外观检查主要是查看电池片完整度、印刷质量、镀膜效果等；电性能测试主要检测单片功率和光电转化效率等。

具体检测过程略。

2.什么是电池片单焊、串焊，工艺如何？
答：单片焊接指在电池片的正面主栅线上焊接两条焊带。

串焊指将单片焊接好的电池片按照工艺要求的数量一片片串联焊接在一起。

单焊、串焊工艺略。

3.组件叠层顺序如何？
答：由下向上分别为玻璃、EVA、电池、EVA、背板。

4.什么是热班效应，如何防止其产生？
答：太阳电池组件在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，但组件的其余部分仍处于阳光暴晒之下，这样局部被遮挡的太阳能电池就要由未被遮挡的那部分太阳能电池来提供所需的功率，这样局部被遮挡的太阳能电池就变成负载，消耗部分未被遮挡的那部分太阳能电池来发出的功率，使该部分太阳电池如同一个工作于反向偏置下的二极管，其电阻和压降较大，从而削耗功率而导致发热，这就是热斑效应。

这种效应能严重的破坏太阳能电池，严重的可能使焊点熔化、封装材料破坏，甚至会使整个组件失效。

可以通过加装旁路二极管的方法，减小热斑效应对组件的影响。

5.简述层压机的结构。

答：主要包括加热系统、层压系统、真空系统、控制系统、传动系统等组成。

6.组件层压工序如何？
答：略。

7.常用组件接线盒有哪几种，有何特点。

答：传统型光伏接线盒、封胶密封小巧型光伏接线盒、玻璃幕墙专用型光伏接线盒、透明薄型光伏接线盒、压接一体式光伏接线盒等。

特点略。

8.组件装框工艺如何？
答：略。

习题3
1.如何用绝缘电阻测试仪测量太阳能光伏组件绝缘电阻。

答：①将组件引出线短路后接到有限流装置的直流绝缘测试仪的正极。

②将组件暴露的金属部分接到绝缘测试仪的负极。

如果组件无边框，或边框是不良
导体，将组件的周边和背面用导电箔包裹，再将导电箔连接到绝缘测试仪的负极。

③以不大于500V•s-1的速率增加绝缘测试仪的电压，直到等于1000V加上两倍的系
统最大电压（即由制造商标注在组件上的最大系统电压)，保持1min ，此时漏电电流应
小于50μA，说明组件无绝缘击穿现象，或表面无破裂现象。

如果系统的最大电压不超过50V，所施加的电压应为500V，维持此电压1min。

④降低电压到零，将绝缘测试仪的正负极短路使组件放电，时间为5min。

⑤拆去绝缘测试仪正负极的短路。

⑥以不大于500V•s-1的速率增加绝缘测试仪的电压，直到等于500V或组件最大系统
电压的高值，维持此电压2min，测量绝缘电阻，绝缘电阻应不少于500MΩ（或在500V
电压下，漏电流小于10μA）。

⑦降低电压到零，将绝缘测试仪的正负极短路使组件放电。

⑧拆去绝缘测试仪与组件的连线及正负极的短路线。

2.太阳能光伏组件测试仪结构、原理如何？
答：主要包括太阳模拟器、电子负载、信号、控制电路等。

3.太阳能电池组件缺陷测试仪结构、原理如何？
答：该测试系统由直流电源，专用相机，专用测试软件及计算机组成。

在正向偏压时给组件或电池片通以恒定电流，电池片或组件则会发出红外光，可以利用这个特性对晶硅电池进行检测。

4.如何根据太阳能光伏组件测试仪、太阳能电池组件缺陷测试仪判别光伏组件质量性能。

答：略。

5.简述太阳能光伏组件包装工艺要求、操作过程。

答：包装入库工艺要求
（1）一个包装箱中装4个光伏组件，靠近包装的2个组件玻璃面必须面向包装箱。

（2）包装箱中无异物，木箱内应无铁钉露出。

（3）同一包装箱中的组件应为同一规格的，且组件与组件之间要用瓦楞纸隔开。

（4）组件应轻拿轻放，坚直摆放、整齐。

（5）封箱带在箱侧部分不得盖住箱体的印刷部分，封箱带必须平整，且黏结牢固。

（6）各种标签必须在指定位置粘贴端正，一律使用40mm×70mm的标签。

（7）打包后打包带与箱体边缘间距对称、美观，注意用纸护角保护打包带与纸箱角接触的地方。

包装入库操作步骤
（1）检查包装箱，并将包装包装箱展工，底部用封箱带封住，整齐地放在包装托盘上。

（2）扫描组件条形码并把数据保存到计算机中，装箱之前记录所装入组件的序列号。

（3）把检查合格后功率相同的组件装入包装箱，组件之间用瓦楞纸隔开，组件的4个角用护角纸包住。

（4）包装箱里放好组件后，放入一份说明书，用封箱带将上封口封住。

（5）取条形码贴在包装箱相应的位置。

（6）装包装置于打包机工作台面打包。