1、项目一认识光伏电池组件及其生产流程【项目描述】1.学会区分主流市场上的各种光伏电池组件。2.学会识别光伏电池组件生产工艺流程中的各种设备。【知识要点】1.熟悉光伏电池组件的生产工艺流程。2.了解市场上流行的各种光伏电池组件。3.熟悉光伏电池组件生产过程中各工位上的主要设备。任务一认识各种光伏电池组件1.传统的光伏电池组件(见图1-1)图1-1传统的光伏电池组件2.AC组件(逆变器在接线盒里面)(见图1-2)图1-2AC组件AC组件可以实现客户DIY系统,组件作为使用的商品在超市销售。AC组件的产品结构如下:高效光伏电池组件+智能微型并网逆变器=新型智能ACPV模式AC组件的产品特征如下:1)光
2、伏发电的终端应用产品。2)易安装、易维护。3)安全性能、操作简单。3.可裂解光伏电池组件可以裂解的光伏电池组件是在组件的接线盒里面安装一个断路器,该断路器和火灾报警器以及光伏电池组件漏电报警器连接,受到它们的控制。4.自清洁光伏电池组件自清洁光伏电池组件是利用光触媒使光伏电池组件表面自清洁,从而减少由于表面不清洁而产生的光电损失。图1-3触媒5.分布式MPPT组件分布式最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术是在每一个光伏电池组件的前端增加一个MPPT控制电路,然后汇接到直流接线箱里面。6.MOS晶体管旁路光伏电池组件光伏电池组件中的一部分单体光
3、伏电池如果被遮挡(如树叶、鸟粪等异物遮挡),被遮挡的光伏电池不仅不能够发电,而是成为整个系统中的负载,最终将烧毁,这就是所谓的“热斑效应”。MOS晶体管的导通电阻一般为510m,当10A的电流流过时产生50100mV的电压降,只损失0.51W的功率,而且其自带散热片,散热性能好,反向漏电流达到微安级,与二极管和肖特基二极管相比,是应用在光伏电池组件旁路电路较为理想的元件。7.耐腐蚀光伏电池组件 这是一种可以长期工作在有海水腐蚀环境中的光伏电池组 件,它可以在有海水腐蚀环境中工作20年以上。图1-4传统的光伏电池组件的结构图1-5防海水腐蚀光伏电池组件1光伏电池2硅橡胶密封框3硅橡胶密封圈4钢化
4、玻璃5TPT背板1)光伏电池组件没有含有金属成分的边框。2)光伏电池组件的安装支撑是由组件上的安装支撑孔完成的。3)在安装支撑孔的周围设计了硅橡胶密封圈。4)光伏电池组件的硅橡胶密封框隔离了水分进入光伏电池组件的路径,同时保护光伏电池组件在受到碰撞时的损坏。【任务实施】(1)光伏电池组件的输出特性首先了解一下光伏电池的6个重要技术参数。图1-6光伏电池的输出特性1.光伏电池组件的MPPT技术 图1-7光伏电池的输出特性与负载的关系图1-8不同温度下的输出特性图1-9输出功率在不同温度下的变化图1-10温度的影响2.光伏电池组件发电量的离散性及解决方法(1)同型号光伏电池组件实际应用中发电量的差
5、异相同型号光伏电池组件实际应用中发电量存在差异。1)光伏电池的自身电参数的差异。根据国家标准GB/T 95351998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型规定,光伏电池组件的最大输出功率在规定条件下试验后检测,其衰减不得超过8%。优秀的光伏电池生产公司,比如无锡尚德太阳能电力有限公司,160W以上组件发电量的允许误差3%,45160W组件允许误差5%,45W以下组件允许误差10%。另外,光伏电池在25年的使用寿命内会有不超过20%的衰减,对于每一个组件来讲,衰减不可能是同步,可见组件之间的最大输出功率差异是比较大的。2)光伏电池实际接收到的太阳辐射量的差异。在相同的大环境里,由于障碍物的造成的阴
6、影、灰尘分布的不均匀等,会使得光伏电池组件的实际发电量有差异。3)实际应用中发电量的差异。在BIPV中,如玻璃光伏幕墙等,为了和建筑原来风格的协调,不同光伏电池组件的方向可能会不一样,由于在这种情况下,太阳辐射的强度不一样,虽然用同一型号光伏电池组件,实际应用中发电量的差异仍然很大。图1-11具有隔离二极管的电路3.传统的光伏电池组件最大功率点跟踪图1-12是目前广泛应用的MPPT电路结构,通常MPPT电路和逆变器一体安装在逆变器的机箱里面,36串光伏电池组件在直流接线箱至并联,然后通过电缆和逆变器连接。图1-12广泛应用的MPPT电路结构4.分布式MPPT技术(1)分布式MPPT技术方案分布
7、式MPPT技术是在每一个光伏电池组件的前端增加一个MPPT控制电路,然后汇接到直流接线箱里面,若干路光伏电池组件个独立地跟踪其最大功率点,然后汇接到逆变器,这时逆变器里就不需要再设置MPPT电路了。图1-13“太阳能发电魔法”电源优化器1.在大型太阳能光伏电站中,每一个光伏电池组件在直流汇接箱中汇接时已经偏离了各自的最大功率输出点,各个串联的光伏电池组件只要存在着差异,它们之间就会互相影响,输出电压就会被钳位在一个不合理的数值上,造成能量损失,差异越大,造成的能量损失就越大,这种能量损失是后面逆变器中的MPPT电路无法挽回的。在BIPV上,由于建筑物的各个受光面上的光伏电池实际接收到的太阳辐射
8、量的差异,在这种情况下效果将更加明显。2.大型太阳能光伏电站中的分布式MPPT技术,是解决由于各个光伏电池组件存在差异而造成能量损失的方法,有效并且经济上可行。它可以让太阳能电站增加发电量3%5%,甚至更多。特别是1.光伏电池组件生产线的工序岗位与对应设备工具的认识(1)分选工序岗位本岗位对电池片的电性能进行筛选,以及对电池片的色差、崩边、隐裂、缺角等外观不良的筛选。图1-14分选机 任务二了解光伏电池组件的一般生产过程 图1-15划片机图1-16单焊台图1-17串焊台图1-18中测操作台图1-19层压机图1-20装框图1-21清洗台图1-22I-V特性测试台2.光伏电池组件生产线的其他设备由
9、于光伏电池组件生产属于一个劳动密集型生产,生产使用的设备很多,在此仅列举一些主要的设备图片,供读者参考,如图1-23所示。图1-23封装设备图片3.组件封装所用原材料此处列举光伏电池组件生产中所必须使用的部分原材料,供读者参考,如图1-24所示。图1-24组件封装所用原材料1)分检。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,所以为了有效地将性能一致或相近的电池组合在一起,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。2)正面焊接。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
10、,焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)。焊带的长度约为电池边长的两倍。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。3)背面串接。背面焊接是将电池串接在一起形成一个组件串,项目采用的工艺是手动的,电池的定位主要靠一个模具板,上面有放置电池片的凹槽,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,这样依次将串接在一起并在组件串的正、负极上焊接出引线。4)层压敷设。背面串接好且经过检验合格后,将组件串、玻璃和切割好
11、的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好,准备层压。玻璃事先涂一层试剂(primer)以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。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。敷设层次由下向上分别为:玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板。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,层压温度和层压时间根据 EVA 的性质决定。如果使用快速固化EVA 时,层压循环时间约为25min,固化温度为150。6)切边。层压时,EVA熔化后由于压力而
12、向外延伸固化形成毛边,所以层压完毕应将其切除。7)装框。类似于给玻璃装一个镜框;给光伏电池组件装铝框,增加组件的强度,进一步地密封光伏电池组件,延长电池的使用寿命。边框和组件的缝隙用硅酮树脂填充,各边框间用角键连接。8)焊接接线盒。在组件背面引线处焊接一个盒子,以利于电池与其他设备或电池间的连接。9)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。10)组件检测。检测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。【工作说明】1.高转换效率、高质量的电池片。2.高质量的原材料,例如:高交联度的EVA、高粘接强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光率高强度的钢化玻璃等。3.合理的封装工艺。4.员工严谨的工作作风。3.光伏电池的正面是是负极还是正极,如何区分?
