晶体硅太阳能组件制造工艺 太阳电池组装工艺、材料简介.

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1 晶体硅太阳能组件制造工艺 太阳电池组装工艺、材料简介

2 组件生产工艺简介 单体太阳能电池的输出电压0.5V左右，输出功率只有1~4W，不能满足作为电源应用的需求。为提高输出功率，需将多个单体电池合理的连接起来，并封装成组件。在需要更大功率的场合则需要将多个组件连接成方阵。 为保证组件在室外条件下使用25a以上，必须要有良好的封装，以满足使用中对防风、防尘、防湿、防腐蚀等条件的要求。研究实验表明，电池的失效，问题往往出现在组件的封装上，如：由于封装材料与电池分离，使光接触变坏，电池效率下降；由于密封不好，造成组件进入湿气等。所以组件封装是整个太阳能电池生产制造的重要工艺，其成本约占总成本的1/4~1/3。 对地面用晶体硅太阳能组件的一般要求： 工作寿命应在25a以上 具有良好的封装和电绝缘性 有足够的机械强度，能经受运输和使用中的振动、冲击和热应力 紫外辐射下稳定性好 因组合引起的效率损失小 封装成本低

3 组件高质量和高寿命如何保证： 1. 高转换效率、高质量的电池片 ； 晶体硅太阳能电池片可以分为多晶、单晶（倒角）
下面是电池（单晶125*125）的结构示意图： （1） 金属电极主栅线； （2）金属上电极细栅线； （3）金属底电极； （4）减反射膜； （5）顶区层（扩散层）； （6）体区层（基区层）；

4 电池片

5 电池片 主栅线宽度一般为1.8~2mm 细栅线的作用是最大限度地汇集结电流。硅纯度越高（磷少），细栅线越少。

6 高质量的原材料 2.高的胶黏度的EVA(80~90可用) EVA——乙烯-乙酸乙烯酯（5%~40%）共聚物
3.高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶） 4.高透光率高强度的钢化玻璃等 5.合理的封装工艺

7 员工严谨的工作作风 由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了拥有高质量的原辅料，制定合理的制作工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。 员工进入生产车间第一件事应该是从头到脚做好防护工作：戴防护帽、口罩、指套或手套，穿防护服、鞋套等

8 流程图

9 太阳电池组装主工序简介 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。将同一颜色，同一功率档，无缺陷的电池片按要求放一叠。（选电流） 主材：电池片，一般为100片一盒，可根据组件需要分为72片一盒，60片一盒，36片一盒一般为每盒三叠，中间用泡沫板隔开 辅材：分选机，泡沫板，流转单，流转车

10 太阳电池组装工艺简介 单片焊接 是将互联条焊接到电池正面（负极）的主栅线上，互联条为镀锡的铜带，长度略小于电池边长的2倍。多出的焊带在串焊时与后面的电池片的背面（正极）相连。 主材：分选好的电池片，互联条（需浸泡助焊剂） 辅材：恒温电烙铁一套，加热板，无水乙醇，流转单等 注意事项：烙铁温度为350℃~420℃，加热板50 ℃左右，不可出现虚焊、露白不能大于0.8mm

11 太阳电池组装工艺简介 串焊 背面焊接是将N张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模具板，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张片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。 主材：单焊合格的电池片 辅材：恒温烙铁一套，铝合金模具，流转单等 注意事项：烙铁温度比单焊高10℃，加热板温度比单焊高5 ℃。电池片间距离约2mm

12 太阳电池组装工艺简介 叠层 背面串接好且经过检验合格后，将钢化玻璃、组件串和切割好的EVA 、背板按照一定的层次敷设好，将引出线接好，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：由下向上为玻璃、EVA、电池串（左+右-）、EVA、玻璃纤维、背板。

13 太阳电池组装工艺简介 中检 外观检查：主要看组件是否清洁，有没有功能性的错误如：正负极焊接是否正确，有没有虚焊、漏焊，钢化玻璃、EVA等毛面方向是否正确，电池串间距等 性能检测：在测试仪的模拟太阳光下测出组件功率是否在允许范围内

14 太阳电池组装工艺简介 组件层压： 将叠层好的组件敷设在上下两块高温布中间，放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，抽真空时间一般为5~6分钟，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。我们使用福斯特EVA时，层压循环时间约为17分钟。层压温度为142℃。

15 太阳电池组装工艺简介 修边： 层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应用美工刀将其切除。层压后冷却到40℃左右比较易于削变。 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。最后装上接线盒。

16 太阳电池组装工艺简介 清洗：将装好的组件做表面清理，取出一些残留物，用无水乙醇擦拭干净。
组件测试：分为电性能测试，机械性能测试，必要时进行耐压测试。 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。 耐压测试：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电绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。

17 电池组件的主要原材料 采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，采用厚度为3.2mm±0.2mm，钢化性能符合国标：GB ，或者封装后的组件抗冲击性能达到国标 GB 地面用硅太阳电池组件环境实验方法中规定的性能指标，在太阳电池光谱响应的波长范围内( nm)透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。玻璃要清洁无水汽、不得裸手接触玻璃两表面。

18 电池组件的主要原材料 用作光伏组件封装材料的钢化玻璃，对以下几点性能有较高的要求 a). 抗机械冲击强度 b). 表面透光性 c). 弯曲度
d). 外观

19 电池组件的主要原材料 玻璃的质量要求以及来料抽检 1） 钢化玻璃标准厚度为3.2mm，允许偏差0.2mm
2） 钢化玻璃的尺寸为1574*802mm，允许偏差0.5mm 两条对角线允许偏差0.7mm 3） 钢化玻璃允许每米边上有长度不超过10mm，自玻璃边部向玻璃板表面延伸深度不超过2mm，自板面向玻璃另一面延伸不超过玻璃厚度三分之一的打磨爆边。 钢化玻璃内部不允许有长度大于1mm的集中的气泡。对于长度小于1mm气泡每平方米不得超过6个。

20 电池组件的主要原材料 4） 不允许有结石，裂纹，缺角的情况发生。 5） 钢化玻璃在可见光波段内透射比不小于90%。
6） 钢化玻璃表面允许每平方米内宽度小于0.1mm，长度小于50mm的划伤数量不多于4条。每平方米内宽度 mm长度小于50mm的划伤不超过1条。 钢化玻璃不允许有波型弯曲，弓型弯曲不允许超过0.2%.根据GB/T 中 4.4，4.5，4.6条款进行试验，在50mm*50mm的区域内碎片数必须超过40个。

21 电池组件的主要原材料 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

22 电池组件的主要原材料 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。

23 电池组件的主要原材料 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。
EVA厚度在0.4mm～0.6mm之间，表面平整，厚度均匀，内含交联剂，能在140℃固化温度下交联，采用挤压成型工艺形成稳定胶层。 EVA主要有两种： ①快速固化 ②常规固化，不同的EVA层压过程有所不同

24 电池组件的主要原材料 采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.5mm的EVA膜层作为太阳电池的密封剂，使它和玻璃、TPT之间密封粘接。

25 电池组件的主要原材料 EVA的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示）的含量。当MI一定时，VA的弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高，VA的含量降低，则接近聚乙烯的性能。当VA含量一定时，MI降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，但是强度降低，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。

26 电池组件的主要原材料 不同的温度对EVA的胶联度有比较大的影响，EVA的胶联度直接影响到组件的性能以及使用寿命。在熔融状态下,EVA与晶体硅太阳电池片，玻璃，TPT产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的键合。未经改性的EVA透明，柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶片碎裂，使得粘接脱层。

27 电池组件的主要原材料 因此通过采取化学胶联的方式对EVA进行改性，其方法就是在EVA中添加有机过氧化物交联剂，当EVA加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发EVA分子之间的结合，形成三维网状结构，导致EVA胶层交联固化，当胶联度达到60%以上时能承受大气的变化，不再发生热胀冷缩。

28 电池组件的主要原材料 测定胶联度原理： 通过二甲苯萃取样品中未胶联的EVA，剩下的未溶物就是已经胶联的EVA，假设样品总量为W1，未溶物的重量为W2，那么EVA的胶联度就为W2/W1*100%。 1. 功能介绍 a). 封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。 b). 增强组件的透光性。 c). 将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接强度。

29 电池组件的主要原材料 1. 材料介绍 用作光伏组件封装的EVA，主要对以下几点性能提出要求 a). 熔融指数 影响EVA的融化速度。
b). 软化点 影响EVA开始软化的温度点。 c). 透光率 对于不同的光谱分布有不同的透过率，这里主要指的是在AM1.5的光谱分布条件下的透过率。 d). 密度： 胶联后的密度。 e). 比热： 胶联后的比热，反映胶联后的EVA吸收相同热量的情况下温度升高数值的大小。 f). 热导率： 胶联后的热导率，反映胶联后的EVA的热导性能。

30 电池组件的主要原材料 g). 玻璃化温度： 反映EVA的抗低温性能。
h). 断裂张力强度： 胶联后的EVA断裂张力强度，反映了EVA胶联后的抗断裂机械强度。 i). 断裂延长率： 胶联后的EVA断裂延长率，反映了EVA胶联后的延伸性能。 j). 张力系数 ： 胶联后的EVA张力系数，反映了EVA胶联后的张力大小。

31 电池组件的主要原材料 k). 吸水性： 直接影响其对电池片的密封性能。 l). 胶连率 ： EVA的胶联度直接影响到它的抗渗水性。
m). 剥离强度 ：反映了EVA与玻璃的粘接强度。 n). 耐紫外光老化:影响到组件的户外使用寿命。 o). 耐热老化 : 影响到组件的户外使用寿命 p). 耐低温环境老化: 影响到组件的户外使用寿命

32 电池组件的主要原材料 存储 （1）不要将EVA长期放置在大气中，使用之后将整卷密封。 （2）不要将EVA放置在30℃以上的环境中。
（5）叠层好的组件应迅速层压，不应长期放置。 （6）层压过程中，EVA的温度不应高于150℃。 （7）在拿放EVA的时候一定要带上洁净的手套

33 电池组件的主要原材料 TPT 1功能介绍 TPT（聚氟乙烯复合膜），用在组件背面，作为背面保护封装材料。
厚度0.17mm—0.35mm，纵向收缩率不大于1.5%，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。

34 电池组件的主要原材料 太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。 增强组件的抗渗水性。 对于白色背板TPT，还有一种效果就是对入射到组件内部的光进行散射，提高组件吸收光的效率。

35 电池组件的主要原材料 质量要求及来料检验 外观检验：TPT表面无褶皱，无明显划伤。 尺寸检验：尺寸符合订货标准

36 电池组件的主要原材料 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。具有如下特性：

37 电池组件的主要原材料 1、 可焊性好； 2、 抗腐蚀性能好；
3、 在-40゜C至+100゜C的热振情况下（与太阳能电池使用环境同步），长期工作不会脱落。 常见的互连条与汇流条规格有； 涂锡带的选用主要是依据其载流能力，互连条按72片125单晶/2mm*1.5mm选用，汇流条按72片125单晶/4mm*2mm选用。同时还应考虑互连条机械强度对电池片位移的影响。

38 电池组件的主要原材料 助焊剂 作用：帮助焊接，除去互连条上的氧化层，减小焊锡表面张力。
良好的助焊剂PH值接近中性，不会对电池片产生较严重腐蚀。 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。太阳电池专用免清洗助焊剂应满足以下要求：

39 电池组件的主要原材料 1) 要有良好的助焊效果，使焊料与栅线牢固结合； 2) 焊接无残渣余留，免清洗；
3) 对电池本身、银浆及EVA无腐蚀性（助焊剂应为中性）； 4) 无污染、无毒害； 5) 储存过程稳定，不易燃等。 助焊剂须在通风、干燥的室内使用，应远离火源、避免日晒。

40 电池组件的主要原材料 如皮肤直接接触了助焊剂，应及时用清水冲洗、如助焊剂不慎入眼，应立即用清水冲洗并进行医治。
助焊剂在搬运时要轻装轻卸，避免损坏包装。储存环境要求远离火源、通风、干燥并避免日晒。储存温度为正常室温时，储存期为1年到1年半。

41 电池组件的主要原材料 铝合金边框主要作用有： a) 保护玻璃边缘 b) 铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能
c) 大大提高了组件整体的机械强度 d) 便于组件的安装，运输。 参考：GB/T9535—1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》等标准，确定组件外边框型材的选定以及来料的检验

42 电池组件的主要原材料 1、 订购合同应包含以下内容 a) 产品名称和型号 b) 合金牌号 c) 供应状态 d) 产品规格
e) 表面处理方式、颜色、膜厚级别及色泽 f) 尺寸允许偏差精度等级 g) 标准编号GB/T5237.2—2000 h) 其它要求（如：产品出厂加塑料保护膜；表面不允许出现划痕等） 注：产品的耐蚀、耐磨、耐侯性用的是定期检测的方式（每年至少一次）一般不检测，但供方保证相应的质量要求，用户若需要供方实验并提供数据，注：需要在合同中注明。

43 电池组件的主要原材料 1、 铝型材的表面处理（先喷沙后氧化）
太阳组件要保证长达25年的使用寿命，铝合金表面必须经过钝化处理——阳极氧化，表面氧化层厚度大于12μm。用于封装的边框应无变型，表面无划伤。 目前组件厂家铝边框的平均氧化层处理厚度在15μm±2μm

44 电池组件的主要原材料 阳极氧化： 也即金属或合金的电化学氧化，是将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。

45 电池组件的主要原材料 接线盒 组件电池的正，负极从TPT引出后需要一个专门的电气盒来实现与负载的连接运行。接线盒的作用：
a) 电极引出后一般为四条镀锡条，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。 a) 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。

46 电池组件的主要原材料 接线盒的材料选用 接线盒应由ABS或PPO工程塑料注塑制成，并加有防老化和抗紫外辐射剂，能确保组件在室外使用25年以上不出现老化破裂现象。接线柱应由外镀镍层的高导电解铜制成，能确保电气导通及电气连接的可靠。接线盒应用硅橡胶粘接在TPT表面，汇流条引入与电缆引出线均为插接式或焊接

47 电池组件的主要原材料 1、 接线盒的IP等级 组件用接线盒IP等级最低要求为IP65。
解释：IP65防护等级体系 IP 表示Ingress Protection（进入防护）。 等级的第一标记数字如IP6_ 表示防尘保护等级 (6表示无灰尘进入， 第二标记数字如IP_5 表示防水保护等级 (5 表示防护水的喷射)

48 电池组件的主要原材料 1、 电缆固定头（CABLE GLAND） 参考公制螺纹M20×1.5，德制PG11/ PG13.5,防护等级IP85
2、 接线盒外接导线 导线用标准绝缘铜导线，以满足载流量、电压损耗和导线强度要求 二极管 防止“热斑效应”。 1) 旁路二极管3个，每24个电池片并联一个旁路二极管。 2) 二极管型号为15A10，技术参数为：最大反向峰值电压1000V 3) 最大正向电流15A。

49 电池组件的主要原材料 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 粘接接线盒与TPT，起固定接线盒的作用。
硅胶的选用要求： 容易使用，单一组分，无需混合，可用普通的打胶枪施用。 固化成坚固的、弹性密封，具有在接口或接口附近抵受移动的能力。固化时间要求不可太长。 可于任何季节使用。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。

50 谢谢观看！ 制作人：丁小磊