太陽能電池組裝工藝

在這里只簡單的介紹一下工藝的作用，給大家一個感性的認識.

由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。

是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連

背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應，槽的位置已經(jīng)設計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串 的正負極焊接出引線。

背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎。（敷設層次：由下向上：鋼化玻璃、EVA、電池片、EVA、玻璃纖維、背板）。

將敷設好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。

層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。

類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。

在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設備或電池間的連接。

高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。

測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級。目前主要就是模擬太陽光的測試Standard test condition（STC），一般一塊電池板所需的測試時間在7-8秒左右。

1.計算負載24h消耗容量P

P=H/V

V——負載額定電源

2.選定每天日照時數(shù)T(H）。

3.計算太陽能陣列工作電流。

IP=P(1+Q)/T

Q——按陰雨期富余系數(shù)，Q=0.21～1.00

4.確定蓄電池浮充電壓VF。

鎘鎳（GN）和鉛酸（CS）蓄電池的單體浮充電壓分別為1.4～1.6V和2.2V。

5.太陽能電池溫度補償電壓VT。

VT=2.1/430(T-25)VF

6.計算太陽能電池陣列工作電壓VP。

VP=VF+VD+VT

其中VD=0.5～0.7

約等于VF

7.太陽電池陣列輸出功率WP?平板式太陽能電板。

WP=IP×UP

8.根據(jù)VP、WP在硅電池平板組合系列表格，確定標準規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。

組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強了電池的抗擊強度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。

1、電池檢測——2、正面焊接—檢驗—3、背面串接—檢驗—4、敷設（玻璃清洗、材料切割、玻璃預處理、敷設）——5、層壓——6、去毛邊（去邊、清洗）——7、裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）——8、焊接接線盒——9、高壓測試——10、組件測試—外觀檢驗—11、包裝入庫

1、高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片；

2、高質(zhì)量的原材料，例如：高的交聯(lián)度的EVA、高粘結(jié)強度的封裝劑（中性硅酮樹脂膠）、高透光率高強度的鋼化玻璃等；

3、合理的封裝工藝

4、員工嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L；

由于太陽電池屬于高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中一些細節(jié)問題，一些不起眼問題如應該戴手套而不戴、應該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵，所以除了制定合理的制作工藝外，員工的認真和嚴謹是非常重要的。

太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式（以下表示為a-）兩大類，而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。

按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結(jié)晶形（a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等）、ⅢV族（GaAs,InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化鋅 (Zn 3 p 2 ）等。

太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑料太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應用中居主導地位。

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%（截止2011，為18%）。在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%（截止2011，為17%）。因此，多晶硅薄膜電池不久將會 在太陽能電池市場上占據(jù)主導地位。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅太陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

多晶體薄膜電池硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。

以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本低等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實用意義的產(chǎn)品，還有待于進一步研究探索。

納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10%以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。

此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步，不久的將來會逐步走上市場。

有機薄膜太陽能電池，就是由有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里，95%以上是硅基的，而剩下的不到5%也是由其它無機材料制成的。

染料敏化太陽能電池，是將一種色素附著在TiO2粒子上，然后浸泡在一種電解液中。色素受到光的照射，生成自由電子和空穴。自由電子被TiO2吸收，從電極流出進入外電路，再經(jīng)過用電器，流入電解液，最后回到色素。染料敏化太陽能電池的制造成本很低，這使它具有很強的競爭力。它的能量轉(zhuǎn)換效率為12%左右。

塑料太陽能電池以可循環(huán)使用的塑料薄膜為原料，能通過“卷對卷印刷”技術大規(guī)模生產(chǎn)，其成本低廉、環(huán)保。但目前塑料太陽能電池尚不成熟，預計在未來5年到10年，基于塑料等有機材料的太陽能電池制造技術將走向成熟并大規(guī)模投入使用。

目前市場上大量產(chǎn)的單晶與多晶硅的太陽電池平均效率約在15%上下，也就是說，這樣的太陽電池只能將入射太陽光能轉(zhuǎn)換成15%可用電能，其余的85%都浪費成無用的熱能。所以嚴格地說，現(xiàn)今太陽電池，也是某種型式的“浪費能源”。當然理論上，只要能有效的抑制太陽電池內(nèi)載子和聲子的能量交換，換言之，有效的抑制載子能帶內(nèi)或能帶間的能量釋放，就能有效的避免太陽電池內(nèi)無用的熱能的產(chǎn)生，大幅地提高太陽電池的效率，甚至達到超高效率的運作。而這樣簡易的理論構(gòu)想，在實際的技術上，卻可以用不同的方法來執(zhí)行這樣的原則。超高效率的太陽電池（第三代太陽電池）的技術發(fā)展，除了運用新穎的元件結(jié)構(gòu)設計，來嘗試突破其物理限制外，也有可能因為新材料的引進，而達成大幅增加轉(zhuǎn)換效率的目的。　

薄膜太陽電池 包括非晶硅太陽電池，CdTe 和 CIGS（copper indium gallium selenide）電池。雖然目前多數(shù)量產(chǎn)薄膜太陽電池轉(zhuǎn)換效率仍無法與晶硅太陽電池抗衡，但是其低制造成本仍然使其在市場有一席之地，且未來市場占有率仍會持續(xù)成長。

染料感光太陽電池（Dye-sensitized solar cell，DSSC）是最近被開發(fā)出來的一種嶄新的太陽電池。DSsC也被稱為Grätzel cell，因為是在1991年由Grätzel等人發(fā)表的構(gòu)造和一般光伏特電池不同，其基板通常是玻璃，也可以是透明且可彎曲的聚合箔（polymer foil），玻璃上有一層透明導電的氧化物（transparent conducting oxide，TCO）通常是使用FTO（SnO2:F），然后長有一層約10微米厚的porous納米尺寸的 TiO2粒子（約10～20 nm）形成一nano-porous薄膜。然后涂上一層染料附著于TiO2的粒子上。通常染料是采用ruthenium polypyridyl complex。上層的電極除了也是使用玻璃和TCO外，也鍍上一層鉑當電解質(zhì)反應的催化劑，二層電極間，則注入填滿含有iodide/triiodide電解質(zhì)。雖然目前DSC電池的最高轉(zhuǎn)換效率約在12%左右（理論最高29﹪），但是制造過程簡單，所以一般認將大幅降低生產(chǎn)成本，也同時降低每度電的電費。

串疊型電池（Tandem Cell）屬于一種運用新穎原件結(jié)構(gòu)的電池，借由設計多層不同能隙的太陽能電池來達到吸收效率最佳化的結(jié)構(gòu)設計。目前由理論計算可知，如果在結(jié)構(gòu)中放入越多層數(shù)的電池，將可把電池效率逐步提升，甚至可達到50%的轉(zhuǎn)換效率。

光纖太陽能電池（Fiber-based solar cell 或者Fiber cell）由美國Wake Forest University納米與分子研究中心首先提出，并在美國《Applied Physics Letters》（doi:10.1063/1.3263947）和《Physical Review B》（DOI: 10.1103/PhysRevB.84.085206,2011）上報道了這種電池的最新成果。目前，它利用特有的光纖結(jié)構(gòu)，并結(jié)合有機吸收層，達到了超出平面電池的吸收效率，并已被證明能夠很好的應用到超光強的聚光型電站中。

據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國能源部布魯克海文國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們研發(fā)出了一種可吸收光線并將其大面積轉(zhuǎn)化成為電能的新型透明薄膜。這種薄膜以半導體和富勒烯為原料，具有微蜂窩結(jié)構(gòu)。相關研究發(fā)表在最新一期的《材料化學》雜志上，論文稱該技術可被用于開發(fā)透明的太陽能電池板，甚至還可以用這種材料制成可以發(fā)電的窗戶。　這種材料由摻雜碳富勒烯的半導體聚合物組成。在嚴格控制的條件下，該材料可通過自組裝方式由一個微米尺度的六邊形結(jié)構(gòu)展開為一個數(shù)毫米大小布滿微蜂窩結(jié)構(gòu)的平面。

負責該研究的美國布魯克海文國家實驗室多功能納米材料中心的物理化學家米爾恰·卡特萊特說，雖然這種蜂窩狀薄膜的制作采用了與傳統(tǒng)高分子材料（如聚苯乙烯）類似的工藝，但以半導體和富勒烯為原料，并使其能夠吸收光線產(chǎn)生電荷這還是第一次。

據(jù)介紹，該材料之所以還能在外觀上保持透明是因為聚合物鏈只與六邊形的邊緣緊密相連，而其余部分的結(jié)構(gòu)則較為簡單，以連接點為中心向外越來越薄。這種結(jié)構(gòu)具有連接作用，同時具有較強的吸收光線的能力，也有利于傳導電流，而其他部分相對較薄也更為透明，主要起透光的作用。

研究人員通過一種十分獨特的方式來編織這種蜂窩狀薄膜：首先在包含聚合物以及富勒烯在內(nèi)的溶液中加入一層極薄的微米尺度的小水滴。這些水滴在接觸到聚合物溶液后就會自組裝成大型陣列，而當溶劑完全蒸發(fā)后，就會形成一塊大面積的六邊形蜂窩狀平面。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)聚合物的形成與溶劑的蒸發(fā)速度緊密相關，這相應地又會決定最終材料的電荷傳輸速度。溶劑蒸發(fā)得越慢，聚合物的結(jié)構(gòu)就越緊湊，電荷傳輸速度也就越快。

“這是一種成本低廉而效益顯著的制備方法，很有潛力從實驗室應用到大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)之中。”卡特萊特說。

通過掃描探針式電子顯微鏡和熒光共焦掃描顯微鏡，研究人員證實了新材料蜂窩結(jié)構(gòu)的均勻性，并對其不同部位（邊緣、中心、節(jié)點）的光學性質(zhì)和電荷產(chǎn)生情況進行了測試。

卡特萊特表示：“我們的工作讓人們對蜂窩結(jié)構(gòu)的光學特征有了更深的了解。下一步我們計劃將這種材料應用于透明且可卷曲的柔性太陽能電池以及其他設備的制造當中，以推動這種蜂窩薄膜盡快進入實用階段。” ? ?