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電池百科:太陽(yáng)能電池的分類
來(lái)源:全球電池網(wǎng) 日期:2009-11-6 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:
太陽(yáng)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(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形,而化合物半導(dǎo)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(yáng)能電池根據(jù)所用材料的不同,太陽(yáng)能電池還可分為:硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池,其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的,在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。
  (1)硅太陽(yáng)能電池
  
硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。
  單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%,規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位,但由于單晶硅成本價(jià)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(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。
  多晶硅薄膜太陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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%。因此,多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。
  非晶硅薄膜太陽(yáng)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(yīng),穩(wěn)定性不高,直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問(wèn)題及提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題,那么,非晶硅大陽(yáng)能電池?zé)o疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。
  (2)多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池
  多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機(jī)鹽,其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。
  硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)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(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,因此,并不是晶體硅太陽(yáng)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(dá)28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感,適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價(jià)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(jiǎn)稱CIS)適合光電轉(zhuǎn)換,不存在光致衰退問(wèn)題,轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)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。
  (3)聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池
  
以有機(jī)聚合物代替無(wú)機(jī)材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于有機(jī)材料柔性好,制作容易,材料來(lái)源廣泛,成本底等優(yōu)勢(shì),從而對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能,提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機(jī)材料制備太陽(yáng)能電池的研究?jī)H僅剛開(kāi)始,不論是使用壽命,還是電池效率都不能和無(wú)機(jī)材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品,還有待于進(jìn)一步研究探索。
  (4)納米晶太陽(yáng)能電池
  納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是新近發(fā)展的,優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)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(yáng)電池的1/5~1/10.壽命能達(dá)到2O年以上。
  但由于此類電池的研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步,估計(jì)不久的將來(lái)會(huì)逐步走上市場(chǎng)。
  (5)有機(jī)太陽(yáng)能電池
  有機(jī)太陽(yáng)能電池,顧名思義,就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽(yáng)能電池。大家對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池不熟悉,這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽(yáng)能電池里,95%以上是硅基的,而剩下的不到5%也是由其它無(wú)機(jī)材料制成的。

太陽(yáng)能電池(組件)生產(chǎn)工藝

  組件線又叫封裝線,封裝是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟,沒(méi)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(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵,所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。
  流程
  1、電池檢測(cè)——2、正面焊接—檢驗(yàn)—3、背面串接—檢驗(yàn)—4、敷設(shè)(玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè))——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(cè)試——10、組件測(cè)試—外觀檢驗(yàn)—11、包裝入庫(kù)
  組件高效和高壽命如何保證:
  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(qiáng)度的封裝劑(中性硅酮樹(shù)脂膠)、高透光率高強(qiáng)度的鋼化玻璃等;
  3、合理的封裝工藝
  4、員工嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng);
  由于太陽(yáng)電池屬于高科技產(chǎn)品,生產(chǎn)過(guò)程中一些細(xì)節(jié)問(wèn)題,一些不起眼問(wèn)題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)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(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)是非常重要的。
  太陽(yáng)電池組裝工藝簡(jiǎn)介:
  工藝簡(jiǎn)介:在這里只簡(jiǎn)單的介紹一下工藝的作用,給大家一個(gè)感性的認(rèn)識(shí).
  1、 電池測(cè)試:由于電池片制作條件的隨機(jī)性,生產(chǎn)出來(lái)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(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類;電池測(cè)試即通過(guò)測(cè)試電池的輸出參數(shù)(電流和電壓)的大小對(duì)其進(jìn)行分類。以提高電池的利用率,做出質(zhì)量合格的電池組件。
  2、 正面焊接:是將匯流帶焊接到電池正面(負(fù)極)的主柵線上,匯流帶為鍍錫的銅帶,我們使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點(diǎn)的形式點(diǎn)焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個(gè)紅外燈(利用紅外線的熱效應(yīng))。焊帶的長(zhǎng)度約為電池邊長(zhǎng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連
  3、 背面串接:背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個(gè)組件串,我們目前采用的工藝是手動(dòng)的,電池的定位主要靠一個(gè)膜具板,上面有36個(gè)放置電池片的凹槽,槽的大小和電池的大小相對(duì)應(yīng),槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)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(fù)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(fù)極焊接出引線。
  4、 層壓敷設(shè):背面串接好且經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)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(shè)好,準(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑(primer)以增加玻璃和EVA的粘接強(qiáng)度。敷設(shè)時(shí)保證電池串與玻璃等材料的相對(duì)位置,調(diào)整好電池間的距離,為層壓打好基礎(chǔ)。(敷設(shè)層次:由下向上:玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板)。
  5、 組件層壓:將敷設(shè)好的電池放入層壓機(jī)內(nèi),通過(guò)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(guān)鍵一步,層壓溫度層壓時(shí)間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時(shí),層壓循環(huán)時(shí)間約為25分鐘。固化溫度為150℃。
  6、 修邊:層壓時(shí)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(yīng)將其切除。
  7、 裝框:類似與給玻璃裝一個(gè)鏡框;給玻璃組件裝鋁框,增加組件的強(qiáng)度,進(jìn)一步的密封電池組件,延長(zhǎng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹(shù)脂填充。各邊框間用角鍵連接。
  8、 焊接接線盒:在組件背面引線處焊接一個(gè)盒子,以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。
  9、 高壓測(cè)試:高壓測(cè)試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓,測(cè)試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度,以保證組件在惡劣的自然條件(雷擊等)下不被損壞。
  10、 組件測(cè)試:測(cè)試的目的是對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定,測(cè)試其輸出特性,確定組件的質(zhì)量等級(jí)。
  太陽(yáng)能電池陣列設(shè)計(jì)步驟 1.計(jì)算負(fù)載24h消耗容量P。
  P=H/V
  V——負(fù)載額定電源
  2.選定每天日照時(shí)數(shù)T(H)。
  3.計(jì)算太陽(yáng)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(yáng)能電池溫度補(bǔ)償電壓VT。
  VT=2.1/430(T-25)VF
  6.計(jì)算太陽(yáng)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(yáng)電池陣列輸出功率WP平板式太陽(yáng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。
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