光伏电池组件的封装

光伏组件实验报告

题目：光伏电池组件的封装

学院：物理与电子工程学院

班级： 11级光伏班

姓名：邵健

指导教师：薛春荣副教授

完成日期： 2013 年 12 月 3 日

一、实验背景

太阳能发电是一种新型能源，具有环保、节能、取之不尽、用之不竭等特点，在当前世界范围资源紧缺的环境下，太阳能发电以其固有的特点赢得了多数使用者的青睐。太阳能电池组件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最高的部分，其作用是将太阳能转化为电能，在推广及普及太阳能发电过程中必不可少。太阳能电池组件在生产过程中需要将太阳能电池片夹在保护背板和表面透明材料之间，并保持牢固密封的状态，以达到隔离空气、保护电池片、增加透光率、延长寿命的目的。随着技术的不断进步，太阳能电池组件的封装工艺不断的推陈出新，逐渐走向成熟，本文重点探讨一种新的太阳能电池封装工艺。

二、实验目的

1、了解光伏电池组件的封装的工艺流程；

2、能自己动手操作一些流程。

三、实验器材

光伏实验室

四、实验原理和方法

4.1 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。

4.2 组件生产工艺流程图

4.3 光伏电池组件结构图

封装结构图

玻璃

电池片

4.4 太阳电池组装工艺简介

4.4.1 电池分选

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，做出质量合格的电池组件。

4.4.2 单焊

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。

4.4.3 串焊

背面焊接是将N片电池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片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

4.4.4 叠层

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 、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。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、背板）。

4.4.5 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；最后冷却取出组件。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。

4.4.6 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。

4.4.7 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。

4.4.8 粘接接线盒

在组件背面引线处粘接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。

4.4.9 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。

4.4.10 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。

4.5 电池组件的主要原材料

低铁钢化绒面玻璃：又称为白玻璃。采用厚度为3.2mm±0.2mm，钢化性能符合国标标准。要做到四点要求：抗机械冲击强度、表面透光性、弯曲度、外观。

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，以便操作，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明，长期的实践证明：它在太阳电池封装与户外使用均获得相当满意的效果。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。另一方面，它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。

TPT（聚氟乙烯复合膜）：用在组件背面，作为背面保护封装材料。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。

互连条与汇流条：互连条与汇流条即涂锡铜合金带，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。

助焊剂：帮助焊接，除去互连条上的氧化层，减小焊锡表面张力。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。

铝合金边框：其主要作用有：保护玻璃边缘、铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能、大大提高了组件整体的机械强度、便于组件的安装，运输。

接线盒：接线盒的作用：一、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。二、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。通过接线盒内的电导线引出了电源正负极，避免了电极与外界直接接触老化。

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和粘接接线盒与TPT，起固定接线盒的作用。要符合优异的耐侯、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。不垂流；可用与垂直以及架空接口等要求。

五、实验步骤及分析

5.1 裁剪工艺

（一）工艺描述

根据生产指令单的要求将EVA、TPT、3M背板、焊带、汇流带进行裁剪，以保证生产能够高效高质的进行。

（二）所需工具、材料及设备

1. 工具：剪刀、2米钢板尺、泡焊带盒、纯棉手套、抹布、镊子、焊带盒、

2. 主材料：EVA 、TPT、 3M背板、汇流带、焊带、助焊剂

3. 辅助材料：无水乙醇

4. 设备：裁剪台

（三）操作工步及要求

1. 检查所需的工具是否齐全，是否能正常使用：检查裁剪台的使用性和清洁性；操作过程中接触任何原材料必须带手套。

2. 根据生产指令单，检查原材料，如果出现数量、质量上的问题，要立即通知领料人员和质检人员，进行确认。

3. 裁剪原材料时必须带手套，保持原材料清洁。裁剪的TPT、EVA、3M背板尺寸误差在±2mm。裁剪焊带、汇流带尺寸误差在±1mm。

4. 泡制焊带时应注意泡制的时间及晾晒程度，根据要求及时更换助焊剂，对泡、晒焊带的器具要时刻保持清洁；在泡晒过程中时刻保持焊带的清洁性。(一般泡制的时间15-20分钟）

5. 裁剪完毕后及时做好各种原材料的使用记录并妥善保管好剩余原材料。